درختان چگونه در زمستان زنده می‌مانند؟

برخلاف حیوانات، درختان نمی‌توانند در زمستان به دنبال سرپناهی بروند. چگونه انواع درختان با سرما سازگار می‌شوند؟

بیایید ابتدا نگاهی گذرا به زیست شناسی اساسی درختان بیندازیم تا تغییراتی را که در طول زمستان برای درختان رخ می‌دهد بهتر درک کنیم.

قسمت‌هایی از درخت و وظایف آنها: تاج، تنه و ریشه

همه درختان در سراسر جهان سه بخش اصلی دارند که نقش خود را در زندگی یک درخت دارند: ریشه، تنه و تاج.

ریشه‌ها سیستم حمایتی درخت هستند که آن را به زمین متصل می‌کنند. ریشه‌ها آب و مواد مغذی را از خاک جمع آوری کرده و به قسمت‌های دیگر درخت منتقل می‌کنند.

تاج از شاخه‌ها و برگ‌ها ساخته شده و به عنوان نیروگاه درخت عمل می‌کند. برگ‌ها با تبدیل نور خورشید به انرژی از طریق فتوسنتز، غذای درخت را تولید می‌کنند. غذایی که فورا مورد نیاز نیست به عنوان نشاسته در ریشه ذخیره می‌شود و بعدا می‌توان از آن استفاده کرد.

تنه مانند یک خط لوله مرکزی است که این تبادل را ممکن می‌کند و با پوشش سخت خود از این جریان حیاتی در برابر عناصر محافظت می‌کند.

حدود نیمی از حجم درخت را آب تشکیل می‌دهد و همانطور که می‌دانیم آب در دمای صفر درجه سانتی‌گراد یخ می‌زند. این مهم است که به خاطر داشته باشید زیرا ما به بررسی عمیق‌تر مجموعه‌ای از تغییراتی که درختان هنگام کاهش دما متحمل می‌شوند، می‌پردازیم.

دو نوع درخت داریم: درختان برگ‌ریز و همیشه سبز

درختان پهن برگ درختانی نرم با برگ‌هایی پهن هستند که سالی یک بار برگ‌های خود را می‌ریزند، از جمله درختانی مانند بلوط، افرا، توس و بید.

درختان همیشه سبز همانطور که از نامشان پیداست در طول سال سبز هستند و همه برگ‌های خود را به یکباره نمی‌ریزند. وقتی به درختان همیشه سبز فکر می‌کنید، ممکن است تصاویری از درخت صنوبر یا کاج به ذهنتان خطور کند.

بیشتر درختان همیشه سبز برگ ندارند، اما برخی از آنها برگ دارند. هر دو با پوششی موم‌مانند پوشیده شده‌اند و در نتیجه نسبت به درختان برگ‌ریز در حفظ آب کارآمدتر هستند و به گیاهان همیشه سبز اجازه می‌دهند راحت‌تر در دمای سرد زنده بمانند.

اگرچه ما اغلب درختان همیشه سبز را در مناطقی با زمستان‌های بسیار سرد تصور می‌کنیم، درختان دیگری مانند بلوط زنده که در مناطق گرم‌تر در ایالات متحده گسترده است و بسیاری از درختان جنگل‌های بارانی استوایی نیز همیشه سبز هستند، از جمله درختان چوب آهن برزیل و درختان گیلاس سورینام.

آماده شدن برای زمستان

درختان، و همچنین حیوانات و انسان‌ها، نشانه‌های خود را برای شروع آماده شدن برای زمستان از دو منبع دریافت می‌کنند: تغییرات دما و میزان نور خورشید که هر روز در دسترس است. با کاهش دما و کوتاه شدن روزها، درختان شروع به انجام اقدامات محافظتی می‌کنند که به آنها کمک می‌کند تا در سرمای زمستانی که در پیش است زنده بمانند.

کاهش سرعت برای صرفه جویی در انرژی

درختان “غذای” خود را با استفاده از کلروفیل موجود در برگ های خود برای گرفتن انرژی از خورشید در فرآیندی به نام فتوسنتز تولید می‌کنند. ساعات کمتر نور خورشید به این معنی است که زمان کمتری برای تولید غذا از طریق فتوسنتز برای درخت وجود دارد، بنابراین باید به حالت صرفه جویی در انرژی برود. برای درختان به این حالت خواب می‌گویند. این درخت اساساً در زمستان می‌خوابد، شبیه به خواب زمستانی برخی از حیوانات – مانند خرس، مار یا سنجاب در ماه‌های سرد.

برای انجام این کار، یک درخت برگ‌ریز بیشتر مواد مغذی حیاتی خود را به ریشه می‌فرستد و در زمستان در آنجا ذخیره می‌شود. این زمانی است که آماده می‌شود تا برگ‌های خود را رها کند.

با دمای سردتر و روزهای کوتاه‌تر، کلروفیل (رنگدانه سبز در برگ‌ها) نیز شروع به تجزیه می‌کند و سایر رنگدانه‌های برگ شروع به نمایان شدن یا تجمع می‌کنند و رنگ‌های پاییزی باشکوهی را ایجاد می‌کنند که ما از آن لذت می‌بریم.

جابجایی در دمای زیر صفر

به یاد داشته باشید که آب در دمای صفر درجه سانتیگراد یخ می‌زند! و همانطور که هر کسی که تا به حال یک بطری شیشه‌ای را در فریزر فراموش کرده است می‌داند، آب وقتی یخ می‌زند منبسط می‌شود. همین انبساط در آب در برگ‌های درخت اتفاق می‌افتد، جایی که محتوای آب بالاترین میزان است. به عنوان یک اقدام حفاظتی برای جلوگیری از شکستن برگ‌ها، درختان برگ‌ریز به طور کلی برگ‌های خود را می‌ریزند. در پاییز قبل از زمستان، سلول‌های پایه هر برگ شروع به مردن می‌کنند و سدی را تشکیل می‌دهند که آب و مواد مغذی را از سفر به برگ باز می‌دارد.

آیا می‌دانستید که در همان زمان، برگ‌های یک درخت خزان کننده برای بهار آینده در حال شکل گیری است؟ برگ‌ها، ساقه‌ها و گاهی حتی گل‌های نابالغ روی شاخه‌ها در بسته‌هایی به نام جوانه‌ها قرار می‌گیرند که توسط فلس‌های سخت محافظت می‌شوند که محفظه‌ای ضد آب در اطراف این قسمت‌های نابالغ درخت تشکیل می‌دهند.

درختان همیشه سبز آب کمتری در برگ‌های خود نگه می‌دارند و دارای پوشش محافظ موم مانند هستند. این خطر یخ زدگی را کاهش می‌دهد، بنابراین درختان همیشه سبز برگ خود را در طول زمستان نگه می‌دارند. به این ترتیب، آنها همچنین می‌توانند از طریق فتوسنتز به تولید انرژی ادامه دهند (اگرچه با سرعت کمتری به دلیل در دسترس بودن کمتر نور خورشید).

کنترل یخ

حتی با وجود اینکه این اقدامات حفاظتی به درختان کمک می‌کند تا برای زمستان آماده شوند، دمای زیر صفر هنوز یک چالش است. اگرچه فوری‌ترین خطر شکستگی برگ‌ها برطرف شده است، اما هنوز مقدار زیادی آب در تنه و شاخه‌ها وجود دارد که می‌تواند به درخت آسیب برساند. به همین دلیل است که درختان عملکردهایی برای محافظت از آنها در برابر سرما دارند! این عملکردها تغییرات میکروسکوپی در سطح سلولی هستند که زمان و مکان تشکیل یخ در درخت و سلول‌های آن را کنترل می‌کنند.

سلول‌ها بلوک‌های سازنده همه موجودات زنده هستند و درختان تریلیون‌ها از آنها را دارند. در طول ماه‌های یخبندان، یک درخت آب را از داخل سلول‌ها به فضای بین آنها منتقل می‌کند. حتی اگر آب در این فضاهای میانی یخ بزند، خود سلول‌ها و توانایی حیاتی آنها برای عملکرد دست نخورده باقی می‌ماند. این فرآیند کم آبی عمدی، دفاع دیگری در برابر دمای انجماد است.

برگ درختان همیشه سبز حاوی مواد شیمیایی است که به عنوان ضد یخ عمل می‌کند و از تشکیل یخ در داخل برگ‌ها جلوگیری می‌کند. این مواد شیمیایی همان چیزی است که به گیاهان همیشه سبز عطر و بوی خاصی می‌دهد.

آیا همه درختان به یک اندازه در برابر سرما مقاوم هستند؟

برخی از درختان در مناطق گرمتر نمی‌توانند دمای انجماد را تحمل کنند. چرا اینطور است؟

این به این دلیل است که درختان در طول هزاران سال تکامل یافته‌اند تا با محیط طبیعی خود هماهنگ باشند و با ریتم‌های طبیعی فصول منطقه بومی خود سازگار شوند. این باعث شده است که گونه‌های درختی در عرض های جغرافیایی بالاتر و آب و هوای سردتر نسبت به درختان مناطق معتدل یا گرمسیری نسبت به آب و هوای یخبندان مقاوم‌تر باشند. برخی از درختان مانند بلوط زنده می‌توانند در دمای 20 درجه فارنهایت دوام بیاورند، در حالی که بید سیاه می‌تواند دمای 50- درجه فارنهایت را تحمل کند.

این کمی شبیه داشتن یک کمد لباس زمستانی است – فقط اگر در مکانی با زمستان‌های سرد و سخت زندگی می‌کنید به یک کمد لباس نیاز دارید! کسانی که در نواحی جنوبی و معتدل‌تر کشور زندگی می‌کنند معمولاً نیاز یکسانی به لایه‌های گرم ندارند – و مقابله با سرمای ناگهانی بسیار دشوارتر است.

هنگامی که در این زمان از سال با کودکان بیرون هستید، آنها را تشویق کنید تا درختان را مشاهده کنند و به تمام فرآیندهای نامرئی که در زیر سطح برگ یا تنه روی می‌دهند فکر کنند. چه درختی باشد که به زودی برگ‌هایش را رها کند، چه درختی که شاید در حال حاضر زیر پوشش برفی قرار داشته باشد، همیشه چیزی بیشتر از چیزی که به چشم می آید وجود دارد!