Orhideju sadarbība ar sēnēm un kukaiņiem

Jūnijs ir laiks, kad botāniķi kopā ar policistiem apstaigā tirgus vietas un kontrolē, vai netiek tirgotas savvaļas orhidejas. Kāpēc šo augu ziedi ir tik izredzēti un aizsargājami?

Orhidejas ir augi, kas spēj uzdīgt tikai pateicoties savdabīgai sadarbībai ar sēnēm, bet, lai ieriestos sēklas, nepieciešama kukaiņu palīdzība. Ziedi ir piemērojušies noteiktām kukaiņu apputeksnētāju sugām un daudzi pat izskatās pēc kukaiņiem. Latvijā atrastas 33 sugu orhidejas, un visas tās aug augsnē mežos, pļavās, kāpās. Visas sugas ir aizsargājamas. Pasaulē ir aptuveni 24 500 orhideju sugu, visvairāk tropos un lietusmežos, kur lielākā daļa orhideju ir epifīti.

Orhidejas aug teju visur, atskaitot mūžīgos ledājus, kur neaug nekas. Bet kāpēc tās ir tik trausla dzīvības forma, kas īpaši jāaizsargā? Par to «Vides Vēstīm» stāsta augu un mikorizu pētniece Dr. biol. Ieva Druva-Lūsīte.

Sēklas kā putekļi

Orhideju sešdaivu pogaļās nogatavojas ļoti daudz sēklu, bet tikai no dažām izaug jauni augi. Ne katrs uzdīgušais augs katru gadu uzzied, ne katrs zieds izveido sēklu pogaļu. Ir kukaiņu kāpuri, kas barojas ar zaļām sēklu pogaļām un samazina potenciālo sēklu skaitu. Tie ir tikai daži no iemesliem, kāpēc orhidejas ir retas, saudzējamas un aizsargājamas. Lai sēkliņa uzdīgtu, tai jāsatiek noteiktas sugas sēne. Lai orhideja uzziedētu, paiet daudzi gadi.

Augsnē augošo orhideju sēklas ir ļoti mazas un vieglas kā putekļi. Tām nav endospermas, kas nodrošinātu sēklu dīgšanu un augšanu, tāpēc jāmeklē palīgi. Kad sīkā sēkla nokrīt uz mitras augsnes, tā piebriest un raida augsnē smalkus bioķīmiskus signālus jeb molekulas, kur tās uztver simbiotiskās sēnes. Sēņu hifa stiepjas garumā, līdz sastop sēklu, iespiežas šūnās un sāk piegādāt jaunajam dīglim ūdeni, vitamīnus, minerālvielas un oglekli. Visām augsnē augošajām orhidejām dzīve sākas mikoheterotro ski – tās savos pirmsākumos uzņem minerālvielas un ūdeni ar sēnes palīdzību. Bezhloro la jeb nefotosintezējošās orhidejas šādu minerālvielu uzņemšanas veidu saglabā visu savu dzīvi, bet daudzas zaļās jeb fotosintezējošās orhideju sugas paaugušās var iztikt bez sēnes pakalpojumiem.

Ne katru pavasari orhidejas izdzen ziedkātu – lapu un ziedu pumpuri miera stadijā pavada vienu vai pat vairākas sezonas augsnes virskārtā pie sakneņa vai guma. Gan jau esat pamanījuši, ka ir vasaras, kad pļaviņā orhidejas zied, savukārt nākamajā gadā tajā pašā vietā no ziediem nav ne vēsts, bet tie parādās citviet. Pumpura miera stadijā augi atpūšas, jo ziedēšana ir enerģiju patērējošs process, bet arī šajā laikā augi minerālvielas un ūdeni uzņem ar sēnes palīdzību. Pētījumos konstatēts, ka mikorizas daudzums saknēs auga miera stadijā ir līdzīgs kā dīgstiem. Iespējams, grūti iedomāties, bet dzegužkurpītēm līdz pieauguša jeb ziedoša auga stadijai paiet 10–15 gadu. Tad, kad augs ir pieaudzis, tas var pārtraukt sadarboties ar sēnēm. Kāpēc tā notiek, vēl nav izskaidrots. Varbūt tāpēc klasiska izskata pelotonus pieaugušo augu saknēs nenovērojām, bija tikai hifas. Varbūt pelotoni bija jau noārdījušies. Šajā jomā zinātniekiem nezināmā ir vairāk nekā zināmā.

Orhideju «draudzība» ar sēnēm

Procesu, kad sēņu hifas iespiežas auga sakņu mizas šūnās, sauc par mikorizu, kas tiešā tulkojumā no grieķu valodas nozīmē ‘sēņu saknes’. Tās tik tiešām ir auga sakņu sistēmas turpinājums. Orhideju mikoriza ievērojami atšķiras no pārējiem sešiem mikorizu veidiem. Te sēņu hifas pēc iespiešanās sakņu mizas šūnās izveido hifu tinumus, ko sauc par pelotoniem. Tie ir aktīvi vien dažas dienas, pēc tam zaudē turgoru un noārdās, bet dīgstošais augs absorbē minerālvielas un ūdeni. Pirmais, kurš aprakstīja un identi cēja sēņu šūnu saistību ar orhidejām, bija austriešu botāniķis Zigfrīds Raisseks (Siegfried Reisseck) 1847. gadā.

Termins «mikoriza» nozīmē, ka starp saimniekaugu un sēni notiek vielu apmaiņa: sēne augam piegādā minerālvielas un ūdeni, savukārt augs sēnei – fotosintēzes produktus, tostarp oglekli, no kā izveidot lipīdus jeb enerģiju sporu dīgšanai. Savukārt bezhloro la jeb nefotosintezējošās orhidejas ir parazīti, kas izmanto sēnes piegādātās vielas, neko nedodot pretī. Bezhloro la orhidejas veido simbiozi ar saprofītiskajām sēnēm, kas noārda koksni. Zaļās orhidejas veido simbiozi gan ar saprofītiskajām sēnēm, gan ar ektomikorizas sēnēm. Tā viena sēņu suga var veidot divus mikorizu veidus, savienojot kopējā hifu tīklā vairākus augus (orhideju ar koku vai krūmu) vai pat visu ekosistēmu. Viena sēņu suga ar orhideju veido orhideju mikorizu, bet ar koku tā pati sēne veido ektomikorizu. Atšķirība starp šiem abiem mikorizu veidiem ir sēņu struktūru novietojums saknēs: orhideju mikorizas gadījumā sēne ir iespiedusies saknes mizas šūnās, bet ektomikorizas gadījumā sēne ir aptinusies ap saknes galu, izveidojot blīvu uzmavu un nomācot spurgaliņu darbību. Mikorizu pētnieki neo ciāli to sauc par meža «internetu» (wood wide web), un vielu maiņa šajā ekosistēmā notiek līdzīgi kā asinsrite cilvēka ķermenī.

Orhideju pētniecība Latvijā

Latvijā sistemātiska un mērķtiecīga augsnē augošo orhideju pētniecība notiek Nacionālā Botāniskā dārza (NBD) Augu eko zioloģijas nodaļā. Ar Latvijas Vides aizsardzības fonda nansiālu atbalstu vadošā pētniece Dr. biol. Dace Kļaviņa pēta dzeltenās dzegužkurpītes populācijas ne tikai dabiskos apstākļos, bet arī in vitro kultūrās. Sadarbībā ar Latvijas Universitātes Bioloģijas institūta Augu ģenētikas laboratorijas zinātniekiem tiek pētīta dzeltenās dzegužkurpītes populācijas ģenētiskā daudzveidība, uzsākti arī mikorizas sēņu DNS izdalīšanas un kvalitātes noteikšanas eksperimenti, lai vēlāk varētu noteikt sēņu sugas. Problēmas sagādā tas, ka orhideju saknēs ir vielas, kas kavē klasisku molekulāru metožu izmantošanu, tādēļ jāeksperimentē, lai atrastu piemērotāko metodi rezultātu iegūšanai. Savukārt nodaļas vadītāja Dr. biol. Gunta Jakobsone ar komandu pēta dzegužpirkstīšu dzimtu, kā arī Lēzela lipares populāciju un eko zioloģiju.

Par ko diskutē pasaulē

2013. gada maijā pasaules orhideju pētnieki pulcējās divās starptautiskās konferencēs Kalabrijas Universitātē Rendē, Itālijā. Pirmais bija 31. «New Phytologist» simpozijs, kuru organizē zinātniskais žurnāls «New Phytologist» (Lielbritānija), savukārt otrs – 5. Starptautiskais orhideju seminārs (5th International Orchid Workshop (IOW)). 2004. gadā IOW notika Igaunijā, bet 2016. gadā to plāno organizēt Polijā. Pasaules orhideju pētniekus interesē viss, kas saistīts ar orhideju dzīvi: mikorizas, sēklu dīgšana un to nogatavošanās, ziedēšana, augu populācijas izmaiņas un to ietekmējošie faktori, orhideju daudzveidība, izplatība un aizsardzība.

Kopā ar Daci Kļaviņu pārstāvēju Nacionālo botānisko dārzu 5. Starptautiskajā orhideju seminārā un uzstājos ar ziņojumu par dzeltenās dzegužkurpītes populācijas dinamikas un mikorizas sezonālās dinamikas pētījumiem un to rezultātiem Latvijā. Patīkams pārsteigums bija, ka pētnieks no Lielbritānijas Kjū Karaliskā botāniskā dārza (Royal Botanic Gardens, Kew) Londonā izteica atzinību par dzeltenās dzegužkurpītes populācijas lielumu mūsu valstī. Izrādās, ka Lielbritānijā dabā aug tikai viens (!) dzeltenās dzegužkurpītes cers, kuru nedrīkst ne apskatīt, ne fotografēt, jo pēc bildēm esot iespējams noteikt auga atrašanās vietu. Dzeltenā dzegužkurpīte vislabāk aug lazdu tuvumā, bet Lielbritānijā savulaik lazdas pastiprināti izcirta.

Seminārā bija ziņojumi ne tikai no Eiropas un Madagaskaras, bet arī no Centrālās un Dienvidamerikas, kur pārsvarā aug epifītiskās orhidejas. Piemēram, Meksikā 60% orhideju sugu aug lietusmežos, bet tie aizņem mazāk nekā 1% no valsts teritorijas. Meksikā, līdzīgi kā pie mums, augus aizsargā gan dabiskajās to atradnēs, gan institūtu laboratorijās audu kultūrās in vitro. Liela problēma Meksikā ir plaša nelegālā orhideju tirdzniecība – cilvēki, par spīti aizliegumam, dabā no kokiem ievāc augus un tos pārdod. Piemēram, pieprasīts augs ir Laelia speciosa. Tajā pašā laikā Meksikā ir mazas ģimenes saimniecības – audzētavas, kurās pavairo un audzē orhidejas pārdošanai, līdzīgi kā pie mums augļkokus, košumkrūmus vai citus augus. Tāpēc zinātnieki Meksikas zemniekus izglīto par orhideju aizsardzību un saglabāšanu dabiskajos mežos arī nākamajām paaudzēm.

Orhideju aizsardzībā Itālijā

Itālijā orhideju daudzveidības apzināšanā un aizsardzībā ir iesaistīta visa sabiedrība, jo orhidejas aug ne tikai aizsargājamās teritorijās, bet arī ceļmalās, kuras tiek koptas, apsmidzinot ar herbicīdiem, tādējādi bojā iet pilnīgi visi augi, arī orhidejas. Tāpēc ir izveidota savvaļas orhideju pētniecības grupa «Gruppo Italiano per la Ricercasulle Orchidee Spontanee» (saīsinājumā G.I.R.O.S.). Biedrības mērķis ir veicināt sabiedrībā interesi un zināšanas par savvaļas orhidejām un to, cik svarīgi ir tās saglabāt dabā. Tiek rīkoti semināri, konferences, veidotas izglītojošas programmas. Lai sasniegtu izvirzītos mērķus, biedrībai liāles ir visā valsts teritorijā (plašāk – mājas lapā www.giros.it). Biedrībai ir arī sava lapa sociālajā tīklā «Facebook.com», kur jau no februāra beigām cilvēki publicē pirmās orhideju fotogrā jas un zinātnieki palīdz tās noteikt. Īpaši liela aktivitāte ir aprīlī, kad Itālijas orhidejas ir pilnziedā. Iesaku šo vietni izmantot, lai iepazītu Vidusjūras reģionā augošās orhideju sugas un to starpsugu krustojumus.

Itālijā aptvēru, ka viņiem eksotika ir mūsu valsts augi, piemēram, dzeguzenes, tāpēc pirms gada sociālajā tīklā «Facebook.com» izveidoju lapu «Wild orchids of Latvia. Latvijas orhidejas», kur ikviens interesents fotogrā jās var iepazīt Latvijas dabā sastopamās orhidejas. Iespējams, daudzus ārzemniekus tas iedvesmos apmeklēt kādu Latvijas nacionālo parku gida pavadībā vai Orhideju taku. Dabas izzināšanas tūrismam ir liels potenciāls.

Pilnu rakstu kopā ar attēliem skatiet pdf formātā VV 03/2015

Atbildēt