Existují formy rostlinného chování, které na první pohled vypadají jako jednoduché reakce, ale při bližším ohledání jsou mnohem složitější. Schopnost předvídat změny, které se mohou v okolním prostředí odehrát — třeba kdy se rozprší nebo vyjde slunce — dává rostlinám prostor k tomu, aby se na ně připravily a mohly z nich vytěžit maximum, což se v dlouhodobém měřítku vyplatí.
V tropické Africe se rostliny například olistí ještě předtím, než přijdou deště, aby do nadcházejícího vegetačního období vstoupily v co nejlepší kondici. Můžeme také zmínit růst fazolí a dalších popínavek za světlem.
Některé rostliny však pohyblivý zdroj světla — sluneční kotouč — sledují i přes den. Jsou to uctívači slunce, heliotropní rostliny.
Jejich listy a výhonky se za sluncem během dne aktivně otáčejí s neuvěřitelnou přesností. Mladé slunečnice nastavují poupata slunci od východu až na západ a neodchýlí se od jeho kurzu o více než 15 stupňů na tu či onu stranu. Díky tomu na květenství dopadá maximální možné množství světla, což také v důsledku přiláká největší počet opylovačů. Možná vám připadá, že pro rostlinu není nic těžkého sledovat slunce podle toho, odkud k ní proudí světlo — ale jen dokud nezjistíte, že se rostliny dokážou přesně otáčet za sluncem, dokonce i když je pod mrakem. Když mladou slunečnici přes noc obrátíte o 180 stupňů, bude jí trvat několik dní, než svůj pohyb přeorientuje podle nového úhlu, pod nímž sluneční paprsky dopadají na její květ. Neplatí, že rostliny pouze reagují na to, co se děje okolo nich, ale nejspíš v sobě mají vnitřní model dráhy slunce, kterým se jejich pohyb řídí.
Všechno dostane ještě tajemnější nádech, když se podíváme na to, co rostliny dělají v noci. Spousta sluncemilných květin včetně mladých slunečnic v noci přenastaví své listy či květy tak, aby na ně dopadlo vycházející slunce. Nejde jen o to, že pozpátku zopakují pohyb, který učinily během dne — návrat probíhá dvojnásobnou rychlostí, a to dokonce i když rostlina nemá od slunce z předchozí noci žádné indicie.
Vzpomeňme slézovec, onu rostlinku, která dokáže předpovídat, odkud slunce vyjde, a předem daným směrem natočí listy, přičemž je toho schopna po několik dní v řadě, dokonce i když nemá přístup ke slunečnímu světlu.
Takové chování je adaptivní a maximalizuje množství slunečního záření, které listy během dne vstřebají. Zároveň je prediktivní: listy se neobracejí v reakci na slunce, jsou na svítání připravené předem. Slézovec za takovou dovednost částečně vděčí mechanismu opožděné reakce. Působením fotosyntézy se v něm hromadí škrobová zrna, kterými si postavení slunce „označí“. Když je rostlina vystavena slunečním paprskům, kumulují se v ní cukry, které se mění v zrna škrobu. Ráno, když světlo na rostlinu dopadá z jednoho směru, se tato zrna ukládají na příslušné straně stonku. Během dne, když je světlo nad hlavou, se škrob tvoří rovnoměrně. Přes noc, když fotosyntéza neprobíhá, rostlina štěpí škrob na energii. Jenže vzhledem k tomu, že na té straně rostliny, kam ráno dopadaly paprsky vycházejícího slunce, se škrobu nachází víc, větší počet zrn tam zůstane i na konci noci. To má vliv na regulaci množství vody v buňkách po obou stranách stonku, kvůli čemuž se stonek nakloní směrem k úsvitu ještě předtím, než slunce skutečně vyjde.
Slézovec a další rostliny se v noci obracejí na východ proto, že mít počáteční výhodu je vždycky dobrý nápad. Čím déle dokážou ve dne provádět fotosyntézu, tím větší z ní mají užitek, a to zejména v oblastech světa, kde se slunečního svitu tolik nedostává. Trochu jako žáci, kteří se připravují na hodiny a docházejí do školy včas, i tyto rostliny umějí jednak provádět metabolické reakce potřebné k přípravě na fotosyntézu a jednak pohlcovat co nejvíce slunečního záření v průběhu dne. Předvídání, kdy a kde se slunce vynoří, musí znamenat, že rostliny do určité míry dokážou své prostředí vnitřně modelovat. Soubor mechanismů, které květinám umožňují sledovat slunce i pod zataženou oblohou, se pojí s cirkadiánním rytmem, vnitřním modelem cyklických změn vně rostliny, který řídí načasování změn uvnitř rostliny. Synchronizace probíhá na základě určujících signálů z prostředí, jako je světlo a teplota, díky čemuž se vnitřní hodiny nezpožďují ani nepředbíhají. Zachovávat přesný čas je zcela zásadní: hodiny udržují rostlinu ve shodě s tím, co se děje okolo ní, nejen kvůli reagování na změny, ale i kvůli tomu, aby se na ně zvládla předem připravit.
Rostliny, které dokážou své vnitřní pochody i výměny s okolím provádět v souhře se změnami, k nimž dochází mimo ně, si vedou mnohem lépe než ty, které mají cirkadiánní rytmus geneticky vyřazený z provozu a rostou s přírodními cykly v rozporu.
Proč může být pro rostliny předvídání změn v okolním prostředí tak důležité? Dokážeme-li na takovou otázku najít odpověď, možná začneme být vnímavější k tomu, čeho jsou rostliny schopny, protože zjistíme, že zkrátka nepřipadá v úvahu, aby nebyly vybaveny i jinými než čistě reaktivními schopnostmi. Dá se na to pohlížet z různých úhlů: já a můj kolega Ariel Novoplansky, rostlinný ekolog z izraelské Ben-Gurionovy univerzity v Negevu, klademe důraz na odlišnou stránku věci. Můj pohled se zaměřuje na prudce proměnlivou komplexitu prostředí. Tvrdím, že rostliny si v uspěchané biologické ekonomice nemohou dovolit dělat špatná rozhodnutí. Aby jejich chování vůbec bylo adaptivní, musejí brát v potaz i budoucnost, protože všechno se rychle mění — totéž koneckonců platí i pro pohyblivé organizmy.
Chtějí-li mít rostliny naději na přežití i v prostředí za několik hodin, zítra či za několik týdnů, nezbývá jim než předvídat.
Takže kořeny musejí růst tam, kde tuší živiny. Výhonky se obracejí, rostou, pučí a kvetou na základě předpokladů, odkud bude svítit slunce, jak se budou střídat roční období nebo jestli i v budoucnu bude dost minerálních látek a surovin k růstu. Květy dokonce mohou z minulých zkušeností načasovat produkci a prezentaci pylu podle toho, kdy je nejpravděpodobněji navštíví opylovači. Arielova perspektiva vyzdvihuje pomalé životní tempo samotných rostlin. Staví na tom, že rostliny dělají všechno tak pomalu, že když něco spletou, nemají to šanci napravit. Na správnou volbu mají jenom jediný pokus, takže by se měly trefit hned napoprvé. Z jeho pohledu vyplývá, že na pohyblivé živočichy takový tlak nepůsobí. Když se živočich zmýlí v tom, kam se vydá nebo kde hledá potravu, může se poměrně rychle vrátit a zkusit to znovu. Vloží-li spoustu energie do růstu ve špatném směru rostlina a nenalezne-li v cíli žádné živiny, vláhu ani světlo, má zaděláno na problém. Tudíž informace, podle nichž se řídí růst a chování rostlin, musejí často přinášet zprávu také o budoucnosti. Pokud to má rostlině přinášet užitek, musí se jednat o anticipační růst.
Ať už zdůrazníte rychlost změn v prostředí, nebo pomalost změn v rostlinách, oba přístupy docházejí ke stejnému závěru: rostliny potřebují předvídat. Nepřekvapilo by nás, kdyby se rostliny vyvinuly tak, aby na okolní změny reagovaly co nejdříve. A proč by potom dané informace nevyužívaly k učení a předpovědím stejně jako zvířata?
© časopis Sféra, číslo 3-4