Gatunek w doświadczeniu
Malik i współautorzy badali Copiapoa gigantea (w publikacjach z 2015 i 2016 roku C. cinerea var. haseltoniana). Aktualna nazwa odpowiada taksonowi określanemu także jako C. haseltoniana. Powiązanie tych nazw pozwala przypisać doświadczenie do właściwej karty, zamiast rozszerzać je na wszystkie rośliny nazywane C. cinerea. [Larridon i wsp. 2018][Malik i wsp. 2015][Malik i wsp. 2016]
Rosa powstaje przez kondensację pary wodnej na ochłodzonej powierzchni. Mgła składa się z zawieszonych w powietrzu kropelek, które mogą osiadać na roślinie. Badania z 2015 roku porównywały ilość rosy zatrzymywanej przez cztery gatunki, a doświadczenie z 2016 roku dotyczyło dalszego ruchu kropli po cierniach. [Malik i wsp. 2015][Malik i wsp. 2016]
Co zarejestrowano
Po nocy z rosą obserwowano sześć widocznych cierni jednej młodej rośliny. Wykonywano zdjęcia co dwie minuty przez pół godziny, po osłonięciu rośliny od bezpośredniego słońca i wiatru. Krople przemieszczały się ku nasadom cierni. Oszacowane prędkości mieściły się w zakresie około 5,18–16,2 mm na godzinę. Część zarejestrowanych trajektorii prowadziła wbrew kierunkowi działania grawitacji. [Malik i wsp. 2016, metody i wyniki, sekwencje poklatkowe]
Liczba sześciu dotyczy cierni na jednej roślinie. Pomiar opisuje ruch w określonym układzie obserwacyjnym. O kierunku i tempie przemieszczania decydują równocześnie geometria powierzchni, rozmiar kropli, zwilżanie i orientacja ciernia. [Malik i wsp. 2016]
Stożek, bruzdy i ciśnienie w kropli
Cierń rozszerza się od szczytu ku nasadzie. Kropla przylegająca do powierzchni stożka ma różną krzywiznę na obu końcach. Z krzywizną granicy woda–powietrze wiąże się ciśnienie Laplace’a. Asymetria może wytwarzać siłę skierowaną wzdłuż osi ciernia ku szerszej części. Przy odpowiedniej wielkości tej siły ruch zachodzi również po odcinku wznoszącym się. [Malik i wsp. 2016, dyskusja mechanizmu]
Mikroskopia wykazała podłużne mikrobruzdy i hierarchiczną strukturę powierzchni. Geometria bruzd oraz zmiany chropowatości wpływają na zwilżanie i kontakt cieczy z cierniem. Autorzy interpretowali kierunkowy ruch jako wspólny skutek kształtu makroskopowego i struktury drobniejszej skali. Rozdzielenie udziału każdego z tych czynników wymaga porównań kontrolowanych powierzchni. [Malik i wsp. 2016]
Droga od ciernia do tkanek
W dodatkowym doświadczeniu wodę oznakowano fluorescencyjnymi nanocząstkami o rozmiarze około 20 nm. Przez godzinę kontakt z płynem miały same ciernie, przy pozostawieniu areoli poza cieczą. Sygnał fluorescencji wykryto następnie w tkankach korowych pędu. Wynik wspiera możliwość dopływu wody tą drogą w warunkach doświadczenia. [Malik i wsp. 2016, doświadczenie ze znacznikiem]
Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego ukazało wewnątrz pędu obszary zawierające wodę. Jest to uzupełniający obraz rozmieszczenia wody w tkankach. Sam obraz statyczny nie mierzy prędkości jej przemieszczania, dlatego kierunkowy transport na powierzchni i obecność wody we wnętrzu stanowią dwa odrębne elementy dokumentacji. [Malik i wsp. 2016]
Znaczenie dla bilansu wodnego
Ruch w stronę areoli może skupiać wodę z większej powierzchni ciernia przy jego nasadzie. O udziale tej drogi w całym bilansie wodnym decydują jednak ilość kondensatu, częstość roszenia, straty przez parowanie i skuteczność pobierania. Badania opisują mechanizm oraz jego występowanie w badanym materiale, a ilościowe znaczenie w populacjach terenowych pozostaje osobnym zagadnieniem. [Malik i wsp. 2015][Malik i wsp. 2016]
Budowę rośliny, cechy kwiatów i dawne nazwy zestawiono w karcie Copiapoa gigantea. Pochylenie pędów tego gatunku badano wcześniej pod nazwą C. haseltoniana, co tworzy drugi udokumentowany przykład związku budowy z mikroklimatem. [Larridon i wsp. 2018][Ehleringer i wsp. 1980]
Hierarchical structures of cactus spines that aid in the directional movement of dew droplets
Malik F. T., Clement R. M., Gethin D. T., Kiernan M., Goral T., Griffiths P., Beynon D., Parker A. R., Hierarchical structures of cactus spines that aid in the directional movement of dew droplets, Philosophical Transactions of the Royal Society A, 2016, 374(2073):20160110, doi: 10.1098/rsta.2016.0110
Autorzy śledzą ruch kropel po cierniach Copiapoa gigantea, opisanej w pracy jako C. cinerea var. haseltoniana. Mikroskopia, znakowanie wody nanocząstkami i obrazowanie wnętrza pędu pozwalają omówić geometrię ciernia oraz możliwą drogę dopływu wody do rośliny.
Investigating taxon boundaries and extinction risk in endemic Chilean cacti (Copiapoa subsection Cinerei, Cactaceae) using chloroplast DNA sequences, microsatellite data and 3D mapping
Larridon I., Veltjen E., Semmouri I., Asselman P., Guerrero P. C., Duarte M., Walter H. E., Cisternas M. A., Samain M. S., Investigating taxon boundaries and extinction risk in endemic Chilean cacti (Copiapoa subsection Cinerei, Cactaceae) using chloroplast DNA sequences, microsatellite data and 3D mapping, Kew Bulletin, 2018, 73(4):55, doi: 10.1007/s12225-018-9780-3
Praca porównuje sekwencje chloroplastowe, markery mikrosatelitarne i mapowanie populacji grupy Copiapoa cinerea. Zawiera szczegółowe opisy C. cinerea i jej podgatunków oraz C. gigantea, wraz z analizą ich rozdzielenia i zasięgów.
Dew harvesting efficiency of four species of cacti
Malik F. T., Clement R. M., Gethin D. T., Beysens D., Cohen R. E., Krawszik W., Parker A. R., Dew harvesting efficiency of four species of cacti, Bioinspiration & Biomimetics, 2015, 10(3):036005, doi: 10.1088/1748-3190/10/3/036005
Doświadczenie terenowe porównuje ilość rosy zatrzymywanej przez cztery gatunki kaktusów z powierzchnią odniesienia. Obserwacje rozmieszczenia kropli na pędach i cierniach uzupełniają pomiary mikroskopowe ich powierzchni.
Orientation and its consequences for Copiapoa (Cactaceae) in the Atacama Desert
Ehleringer J., Mooney H. A., Gulmon S. L., Rundel P., Orientation and its consequences for Copiapoa (Cactaceae) in the Atacama Desert, Oecologia, 1980, 46(1):63-67, doi: 10.1007/BF00346967
Badanie terenowe mierzy kierunek i pochylenie pędów trzech historycznie wyróżnianych taksonów Copiapoa oraz temperaturę ich powierzchni. Model bilansu promieniowania wyjaśnia związek północnej orientacji wierzchołka z ogrzewaniem strefy wzrostu i kwitnienia.
