Trær har en overraskende evne til å registrere formen på sin egen kropp og tilpasse veksten slik at de kan beholde en oppreist stilling. Denne oppfatningen av kroppens posisjon kalles propriosepsjon, og ble tidligere regnet som en egenskap som bare dyr hadde.

I 2012 viste forskere som samarbeidet med Frankrikes nasjonale institutt for landbruks-, mat- og miljøforskning, INRAE, at også planter har denne evnen. Den indre sansen gjør det mulig for planter å overvåke sin egen tilstand og endre veksten slik at de blir så rette som mulig.

Det var likevel uklart hvordan informasjonen om stammens form blir omgjort til en fysisk bevegelse. Planter bruker flere informasjonskilder når de regulerer veksten. De reagerer på tyngdekraften, registrerer retningen på sollyset og overvåker samtidig formen og plasseringen til stengelen.

Fjernet signaler fra lys og tyngdekraft

For å undersøke den indre formfølelsen måtte forskerne fjerne de vanlige retningssignalene fra lys og tyngdekraft. De utviklet derfor et uvanlig eksperimentelt system.

Unge trær ble plassert på en vannrett plattform som roterte rundt sin egen akse inne i en kule. Kulen ble belyst jevnt fra alle sider. Rotasjonen hindret trærne i å få et konstant signal om hvilken vei tyngdekraften trakk, mens den jevne belysningen fjernet informasjon om hvilken retning de burde vokse i.

Oppsettet gjorde det mulig å undersøke hvordan trær reagerer på sin egen form, uten å lene seg på de vanlige signalene fra omgivelsene.

Forskerne brukte unge popler som først ble lagt vannrett. Etter hvert som de vokste, bøyde stammene seg gradvis oppover, slik at tretoppene beveget seg tilbake mot en loddrett posisjon.

Ved som fungerer som en muskel

Reaksjonen henger sammen med en spesiell type ved som på engelsk kalles tension wood, eller strekkved. I motsetning til vanlig ved kan denne veden skape trekkrefter mens den vokser.

Når strekkveden dannes på oversiden av en stamme, virker den omtrent som en sammentrukket muskel. Den trekker stammen oppover og får den til å bøye seg.

Etter rundt ti dager, da trærne hadde fått en tydelig bøy, flyttet forskerne dem inn i forsøksapparatet. I løpet av de påfølgende ukene skjedde det motsatte: Stammene rettet seg gradvis ut og ble nesten rette.

For å finne ut hva som forårsaket endringen, undersøkte forskerne vedstrukturen som var blitt dannet mens stammene rettet seg ut. De fant at den opprinnelige strekkveden på oversiden sluttet å utvikle seg etter at forsøksoppsettet ble satt i gang.

Samtidig begynte identisk ved å dannes på den motsatte siden av stammen. Den nye veden virket som en motsatt «muskel» og skapte trekkraft i den andre retningen. Når kreftene virket mot hverandre, ble de bøyde stammene gradvis rette igjen.

En mer fleksibel rolle enn tidligere antatt

Dannelsen av strekkved består av en komplisert rekke biologiske prosesser som styres på cellenivå. Resultatene tyder på at treets indre oppfatning av egen form bidrar til å regulere prosessen og avgjøre på hvilken side av stammen veden skal dannes for å korrigere stillingen.

Forskere har tidligere antatt at strekkved bare dannes på oversiden av stammen, der den bidrar til å trekke stammen oppover. Dette er særlig tydelig ved roten til trær som vokser i fjellsider, fordi stammene ofte må bøye seg for å holde seg oppreiste.

Den nye studien viser at veden har en langt mer fleksibel rolle. Den kan utvikle seg på motsatte sider av stammen og skape krefter i ulike retninger, omtrent som muskelgrupper som virker mot hverandre hos dyr for å opprettholde kroppsstilling og kontrollere bevegelser.

Dette tyder på at trær har et avansert system for å koordinere veksten. De kombinerer informasjon om omgivelsene, som lys og tyngdekraft, med en indre registrering av stammens form. Ved å bearbeide disse signalene kan trærne regulere hvor strekkveden dannes, og på den måten korrigere stillingen.

Kan få betydning for skogbruk og jordbruk

Evnen til å registrere og korrigere egen form er særlig viktig når trær utsettes for forstyrrelser i miljøet. Kraftige stormer, jordskred og andre ekstreme hendelser kan bøye eller forskyve trær. Da er evnen til å gjenvinne en egnet stilling viktig for trærnes motstandskraft.

Forståelsen av denne mekanismen kan bli stadig mer verdifull dersom klimaendringene fører til at skoger utsettes for hyppigere og kraftigere ekstremvær. Studien kan også få praktisk betydning for skogbruk og jordbruk.

Ved å identifisere planter med særlig effektiv propriosepsjon kan forskere i fremtiden kanskje velge ut sorter som vokser rettere, holder seg bedre oppreist og utvikler trevirke av høyere kvalitet.

I jordbruket kan kunnskapen bidra til å utvikle kornsorter som sjeldnere velter før innhøstingen. Dette fenomenet kalles legde, og kan føre til betydelige avlingstap når planter bøyer seg eller legger seg ned mot slutten av vekstsesongen.

Oppdagelsen kan også forbedre kvaliteten på trevirke. Dersom strekkved dannes på en uregelmessig måte, kan det oppstå store indre spenninger i treet. Disse kan potensielt påvirke materialegenskapene.

INRAE-forskningsdirektør Bruno Moulia sa at oppdagelsen viser en reell sensomotorisk sløyfe som virker i de vedaktige delene av trær.

Studien understreker samtidig betydningen av samarbeid mellom ulike vitenskapelige fagområder for å forstå de kompliserte måtene planter samhandler med miljøet på. INRAE-forskningsingeniør Félix Hartmann fremhevet at det var nødvendig med samarbeid mellom spesialister fra flere disipliner for å avdekke trærnes evner.