Mióta télállók a kaktuszok?
A fagytűrés a növényre jellemző, genetikailag öröklődő élettani sajátosság, amely nem vagy csak egészen kis mértékben befolyásolható új környezettel, „fokozatos szoktatással”. Ahhoz, hogy egy fagyérzékeny növénycsoportból fagytűrő faj váljon ki, mai tudásunk szerint vegetációtörténeti időlépték szükséges; évmilliók fokozatos klímahatása.
A fagyással és a fagyhalállal kapcsolatosan az ember már évszázadok óta gyűjti a tapasztalatokat, hisz a fagy határt szabott a számára létszükségletet jelentő növények meghonosításának és így a természeti erőkkel dacoló emberi kultúra, lépten-nyomon szembekerült a fagy pusztító erejével, a faggyal mint klímahatárral.
A fagyhalált sokáig egyszerűen a megfagyott víz térfogatnövekedésével magyarázták: a sejtben megfagyott víz szétrepeszti a sejteket és a szöveteket. Ez az elképzelés nagyon régi és Bobarttól származik, 1684-ből. Nagyon is logikusnak látszó elméletét először a múlt században Schöbler német botanikus kezdte cáfolni, mondván, hogy a vékony növények a fagy hatásától sohasem hasadnak meg, csak a vastagok, holott azok nyilvánvalóan, jobban átfagynak. Arra gyanakodott, hogy a fagyhatás talán nem kifejezetten fizikai úton pusztítja el a növényt. Felvetődött az az elképzelés is, hogy a fagytűrő növények olajszerű anyagokat vagy más, expanziót - kitágulást - tűrő anyagot tartalmazhatnak. Ezt az elgondolást vallotta Reum növényfiziológus még 1835-ben is. A legtovább fennmaradó elgondolás szerint a növény lényegében vízvesztéssel pusztul el, éspedig úgy, hogy a fagy szétroncsolja a sejteket, a víz kikerül a szövetekből és elvész a növény számára.
Az azonban nyilvánvalónak tűnt, hogy nem minden esetben járhat együtt a fagyhalál ilyen sejtroncsolással, hiszen Göppert már 1830-ban megállapította, hogy az elpusztult, megfagyott szövetek sejtjei épek maradtak, és hogy a sejtfal sokkal rugalmasabb, semhogy a benne levő csekély víz, ill. jégkristály feszítőereje azt szétrepessze. Nageli pl. egyszerű, szellemes módszerrel igazolta ez utóbbi feltevést: megfagyott Spirogyra moszatokat glicerinbe helyezett, és attól a növény szövetei összeestek, bizonyítva, hogy a glicerin nem tudott behatolni a sejtekbe, tehát azok féligáteresztő (szemipermeábilis) hártyája működött. Így jutott el a fagyással kapcsolatos elképzelések sora után a tudomány arra a megállapításra, hogy a megfagyott szövetek nem tágulnak ki a fagy hatására, hanem épp ellenkezőleg, összehúzódnak. A víz fokozatosan kivándorol a sejt közötti járatokba, ahol egyre híznak a jégkristályok. A felolvadáskor pedig a víz könnyen és gyorsan elpárolog s a növény így valósággal száradásos halállal pusztul el.
Természetesen a valóságban a fagy hatása sokkal bonyolultabb fiziológiai jelenségekkel párosul, s így a fagytűrő képesség is komplex, genetikai alapokon nyugvó fiziológiai tulajdonság. A fagyhoz alkalmazkodott növények sejtjeiben bonyolult folyamatok játszódnak le: miközben felkészülnek a nyugalmi állapotra, sejtalkotóik átcsoportosulnak, kristályok, keményítőszemcsék képződnek a sejtben, a kloroplasztiszok csomókba tömörülnek, ill. dezorganizálódnak.
Közben szemmel látható jelenségként a levelek elsárgulnak vagy az örökzöldeknél megpirosodnak, veszítenek merevségükből - a kaktuszok pedig húsos szöveteikből a víz egy részét leadják, s így zsugorodás következik be. E zsugorodás és a sejtnedvek koncentrálódása azonban nem közvetlenül okozza a fagytűrést, hiszen az ilyen zsugorodott sejtnedvű szövetek is megfagynak -5 °C alatt; fagytűrő képességük regenerálódóképességükben tér el a nem fagytűrő fajokétól. Ahhoz, hogy e képességek kialakuljanak a természetben, éppen olyan hosszú idő szükséges, mint a fajok egyéb alapvető tulajdonságainak -,,faji bélyegeinek” - kialakulásához. Joggal vetődik fel tehát a kérdés, vajon mikor alakultak ki a fagyérzékeny növényekből a fagytűrők? S ezzel kapcsolatban még több érdekes kérdés is felvetődik.
1. Miért élnek teljesen fagytűrő kaktuszok délen, olyan helyeken, ahol a fagy gyakorlatilag elő sem fordul? Miért törpe termetűek, heverők ott, ahol a klíma nagy termetű fajok jelenlétét indokolná? - Miért heverők pl. Florida Opuntia drummondiijai, O. pollardiijai, miért törpék a Mojave-sivatag O. basilarisai? Mai területeiken fagy sohasem fordul elő, ill. jóval gyengébb, mint fagytűrő képességük!
2. Miért virágzik ki egy déliektől eltérő kaktuszflóra ott, ahol a déltől északra hatoló fajok már fokozatosan eltűnnek?
Mi az oka sajátos tulajdonságaiknak: a síkságon nem nyílnak, vagy csak nehezen virágoztathatók, humuszos talajt, gyakori szélsőségeket igényelnek ahhoz, hogy eredeti formájukban fennmaradjanak. A válasz egyedül vegetációtörténeti magyarázattal adható meg.
Dr. Debreczy Zsolt
Fotó: Dr. Debreczy Zsolt - Dr. Rácz István
Kapcsolódó cikk:
Bogyós pálmaliliom (Yucca baccata)
Kapcsolódó link:
Cylindropuntia imbricata (Törzses kaktusz)