W porze białej na naszych szerokościach geograficznych może być całkiem zimno. Jak rośliny przeżywają zimę i czy fotosyntetyzują w zimnych miesiącach?
Zwierzęta wyrastają zimą grubą sierścią, latem objadają się izolującą warstwą tłuszczu, a jesienią hibernują lub zimują. My, ludzie, wkładamy ciepłe ubrania, pijemy herbatę lub próbujemy się ogrzać w inny sposób. W końcu jesteśmy ciepłymi stworzeniami, które do przetrwania potrzebują określonej temperatury. Z drugiej strony rośliny to organizmy zimnokrwiste. Opracowali pomysłowe strategie, aby przetrwać mroźną zimę.
Strategie zimowania roślin
Strategie zimowania roślin można podzielić na różne metody. Ogólnie rzecz biorąc, zawsze chodzi o stworzenie magazynu energii i ochronę merystemu – czyli tkanki tworzącej pąki, która służy jako punkt wyjścia do pączkowania na wiosnę. Istnieją 4 strategie:
Zimowanie roślin jako nasiona
Rośliny nasienne, których ciała mają obumierać zimą, przetrwają tylko dzięki swoim nasionom. Zawiera zarówno substancje magazynujące, jak i embrionalną tkankę macierzystą, czyli merystem, za pomocą którego możliwe jest nowe życie.
Zimujące byliny: Wycofanie się do organów magazynujących
Byliny to wieloletnie rośliny zielne, które przetrwają kilka lat, w tym zimę. Przenoszą bogate w energię substancje magazynujące do korzeni, alternatywnie do cebul, bulw lub kłączy. Tkanka merystematyczna znajduje się bardzo blisko powierzchni gleby w postaci pąków lub niepozornych uśpionych oczu.
Zimowanie drzew i krzewów liściastych: Ucieczka do lasu
Fakt, że drzewa liściaste nie gromadzą energii w liściach, ale w drewnie, jest wyraźnie rozpoznawalny po ich jesiennych barwach. Liście zmieniają kolor na żółty, ponieważ substancje bogate w energię są poddawane recyklingowi i transportowane do zdrewniałych części przez ogonek liściowy. Pąki do ponownego kiełkowania znajdują się na drzewachosłonięty pod łuskami pąków, ale często kilka metrów nad ziemią i musi być chroniony przed drzewem przez dalsze środki ochrony przed mrozem.
Zimowanie roślin zimozielonych: ochrona liści i pąków przed mrozem
Rośliny zimozielone nie zrzucają liści. Dlatego też przenoszą mniej substancji rezerwowych do drewna, zamiast tego muszą dostosowywać swoje liście do chłodu poprzez swoją strukturę i przechowywanie różnych substancji. Pąki hibernują w stanie uśpienia wywołanym specjalnym koktajlem hormonów.
Czy rośliny fotosyntetyzują się zimą?
Nie wszystkie rośliny fotosyntetyzują się zimą, ale rośliny zimozielone to robią – aczkolwiek w mniejszym stopniu.
Aby odpowiedzieć na pytanie bardziej szczegółowo, warto przyjrzeć się samej fotosyntezie. Fotosynteza opisuje proces wytwarzania materiału organicznego, czyli budulca dla organizmu rośliny, za pomocą energii świetlnej i związków nieorganicznych. Główną rolę w tym procesie odgrywa zielony chlorofil. Rośliny, które zrzucają swoje zielone części lub pozwalają im umrzeć zimą, nie mogą przeprowadzać fotosyntezy, dopóki zielone części roślin nie będą ponownie dostępne.
Z drugiej strony rośliny zimozielone są w stanie pozyskiwać energię ze światła słonecznego przez cały rok okrągły. Jednak zimą światło słoneczne na naszych szerokościach geograficznych jest słabsze i dostępne tylko przez krótszy czas. W połączeniu z zimnem, które hamuje fotosyntezę, skutkuje to bardzo niską wydajnością fotosyntezy. Dlatego nawet rośliny zimozielone nie rosną zimą, a jedynie pokrywają dzienne zapotrzebowanie na energię, aby utrzymać mrozoodporność.
To właśnie robią rośliny przed zimą
Przygotowania do zimnej pory roku zaczynają się wcześnie. Ponieważ z dnia na dzień żadna roślina nie jest przygotowana na temperatury poniżej zera i dietę. Zimne i krótsze dni dostosowują swoją równowagę hormonalną w taki sposób, że rośliny stopniowo przechodzą w stan hibernacji. To, co brzmi jak przerwa, początkowo wiąże się z dużo większą ilością pracy, niż widać z zewnątrz. Procesy te wymagają czasu i nie powinny być zakłócane: przycinanie, podlewanie lub nawożenie niewłaściwymi składnikami odżywczymi może utrudnić przygotowanie roślin, zagrażając mrozoodporności.
ToKroki, które rośliny muszą wykonać przed zimą:
Przechowywanie materiałów rezerwowych
Jak opisano powyżej, rośliny gromadzą swoje zapasy energii w różnych miejscach. Rośliny mają dużo pracy do wykonania jesienią, aby przenieść je do odpowiednich organów roślin.
Wycofaj się do lasu
Przebarwienia liści można zaobserwować jesienią na większości naszych lokalnych drzew liściastych. Zjawisko to występuje, ponieważ chlorofil, który sprawia, że liście wydają się zielone, jest poddawany recyklingowi i usuwany. Inny wysokoenergetyczny materiał jest również przenoszony z liści do pnia.
Pod korą, bogate w wodę organelle komórkowe, wakuole, dzielą się. Kilka dużych wakuoli daje początek licznym małym. Gromadzi się w nich przede wszystkim cukier, ale także białka i inne rozpuszczone substancje. Niezbędne pierwiastki, takie jak potas, magnez i fosfor, są również usuwane z liści przed ich upuszczeniem.
Skrobia jest przechowywana w amyloplastach jako rezerwa energetyczna. W ciągu roku drzewa czerpią z tych rezerw, tak że są one w dużej mierze ponownie wykorzystywane w maju, kiedy rozwijają się liście.
Po zgromadzeniu wszystkich ważnych składników odżywczych i minerałów liście są zrzucane. Pozwala to ograniczyć do minimum obszar obciążenia śniegiem i ruchami korony, które mogą prowadzić do złamań.
W zimie drzewa mogą wydawać się nieaktywne na zewnątrz, ale są stale zaangażowane w oddychanie komórkowe. W ten sposób dostarczają energii do działania ważnych procesów metabolicznych.
Wycofaj się do ziemi: bulwy, cebulki, kłącza i korzenie
Wiele roślin zielnych, takich jak konwalia (Convallaria majalis), podagrycznik zwyczajny (Aegopodium podagraria) lub imbir ( Zingiber officinale) tworzą tak zwane kłącza. Jest to system pędów, który rośnie pod lub tuż nad ziemią i ma za zadanie magazynować substancje zapasowe. Dzięki tym zmagazynowanym substancjom, w tym w szczególności skrobi, wiele roślin może zimować w glebie. Rośliny cebuli wykorzystują przekształcone liście jako organy magazynujące. Pod powierzchnią ziemi te organy magazynujące są w dużej mierze chronione przed mrozem.
Rośliny hibernujące pod ziemią doceniają naszą pomoc! Ściółkę można zastosować w celu wzmocnienia izolacyjnej warstwy ochronnej. Nasza ekologiczna kora sosnowa Plantura nie tylko chroni przed wysychaniem, ale także hamuje wzrost chwastów.
Odwrót do nasion: rozmnażanie i ochrona zimowa w jednym
Rośliny mogą również zimować jako nasiona. Zwykle składają się one z okrywy nasiennej, tkanki odżywczej i zarodka, który może znajdować się na różnych etapach rozwoju. W zależności od rodzaju nasion tkanka odżywcza ma różny charakter. Nasiona roślin strączkowych, takie jak fasola (Vicia), groszek (Pisum) i soczewica (Soczewka) są bogata w białko . Nasiona zbóż, takich jak pszenica (Triticum) lub owies (Avena) oraz drzewa liściaste, takie jak dąb (Quercus) i słodki kasztan (Castanea) gromadzą energię głównie w postaci skrobi. Niektóre nasiona, takie jak orzech laskowy (Corylus) i orzech włoski (Juglans), tworzą nasiona z tłuszczem jako ciałami magazynującymi. Nic dziwnego, że my, ludzie, używamy wielu z tych nasion do jedzenia. Również w nasionach tkanka odżywcza jest wykorzystywana nie tylko do wejścia w życie, tj. kiełkowania, ale także do znacznie zmniejszonego oddychania komórkowego. Tak więc każde nasiono jest żywym, oddychającym embrionem. Dzięki bardzo niskiej zawartości wody, twardej okrywie nasiennej oraz wysokiemu stężeniu substancji osmotycznie czynnych jest dobrze chroniony przed zamarzaniem.
Jesienny kolor liści
Również niezależnie od tego, że żółty jesienny kolor powstaje w wyniku przemieszczania się chlorofilu z liści do chronionych części rośliny, liście są wybarwione. Widać to po tym, że niektóre wiecznie zielone krzewy, na przykład mahonia (Mahonia), jesienią barwią swoje liście. Odpowiedzialne za nie są antocyjany i karotenoidy, które powstają w celu ochrony przed mrozem i zbyt dużym nasłonecznieniem. Ponieważ rośliny zimozielone mają problem w zimie: jeśli w tym samym czasie jest bardzo zimno, ale świeci słońce, dużo wysokoenergetycznego promieniowania dociera do liścia. Jednak zimno spowalnia wszystkie procesy zachodzące w komórce roślinnej, tak że energia słoneczna nie może być magazynowana w użytecznej postaci. Powstaje szkodliwy nadmiar energii, który może uszkadzać składniki komórek – podobnie jak w przypadku oparzeń słonecznych. Antocyjany, które wydają nam się czerwone lub fioletowe, chronią przed tymi szkodliwymi skutkami.
Szczegółowe wyjaśnienie jesiennego zabarwienia liściw naszym specjalnym artykule.
Rośliny produkują własne środki przeciw zamarzaniu
Dlaczego rośliny nie zamarzają po prostu zimą, jak warzywa w zamrażarce? Dlaczego można chodzić po trawniku nawet w mrozie bez łamania ostrzy jak igły lodu? Zamrożenie komórki byłoby śmiertelne, ponieważ woda rozszerzyłaby się i po prostu rozerwałaby komórki.
Odpowiedź można wyjaśnić na przykładzie morza. Jeżeli woda zostanie wzbogacona odpowiednio wysokim stężeniem substancji osmotycznie czynnych, obniży się jej temperatura zamarzania. W morzu tą osmotycznie aktywną substancją jest sól. Różne cukry, związki alkoholowe i, co najważniejsze, potas działają jako środki przeciw zamarzaniu w komórkach roślinnych.
Wskazówka: Jest to również powód jesiennego nawożenia, takiego jak jesienne nawożenie trawnika. Specjalne nawozy, takie jak nasz organiczny jesienny nawóz do trawników Plantura, zwiększają odporność trawnika na zimę, zamiast go zagrażać. Robią to, wprowadzając potas, który jest przechowywany w wakuolach jako środek przeciw zamarzaniu.
Na przykład w liściach bluszczu pospolitego (Hedera helix) temperaturę zamarzania można obniżyć do -3 °C, przechowując cukier. Przyczyniają się do tego również inne cząsteczki, które zapobiegają tworzeniu się kryształków lodu w komórkach.
Dzięki tym specjalnym środkom ostrożności w organach magazynujących rośliny mogą wytrzymać temperatury poniżej -45 °C. Oczywiście nie dotyczy to każdego rodzaju rośliny, ale zależy od tego, skąd pochodzi i jakie środki zabezpieczające przed zamarzaniem są wbudowane w jej genetykę.
Wskazówka: Przedstawiamy 10 najlepszych wiecznie zielonych roślin w osobnym artykule.
Chronione pąki: punkt wyjścia do nowego życia
Pąki liściowe i kwiatowe są często zawiązywane w poprzednim roku, a następnie wchodzą w fazę uśpienia w oczekiwaniu na zimę. Sygnałem do tego są niskie temperatury i krótki dzień. Procesy są teraz inicjowane przez hormony w celu ochrony liści i pąków kwiatowych. W tym celu otoczone są łuskami pąków. Wewnątrz tych łusek tworzy się białe futro martwych włosów, które ma działanie izolujące. Oczywiście przechowywany jest również „środek przeciw zamarzaniu”. W tym stanie pąki są odporne na zimno i mróz. Tylko kiedyGdy dni stają się dłuższe i cieplejsze, zmniejsza się twardość mrozu, zwiększa się zawartość wody, a tkanka dalej się rozwija. Na tym etapie pąki są narażone na duże ryzyko uszkodzenia przez późne przymrozki.
Na ziemi jest najcieplej: geofity, takie jak wiosenne kwitnące, ukrywają swoje pąki w ziemi. Hemikryptofity, do których należy większość bylin, przynajmniej ukrywają swoje pąki pod izolującym listowiem. Rośliny, które mają odnowioną tkankę na wysokości do 30 cm, nazywane są chamaefitami. Ich pąki chroni pokrywa śnieżna. Jeśli pąki są jeszcze wyższe, mówi się o fanerofitach, które obejmują wszystkie rośliny drzewiaste. Im wyższe, czyli bardziej wystawione na działanie wiatru pąki, tym skuteczniej muszą być chronione przed mrozem.
Wskazówka: Wiosną rośliny mogą przedwcześnie wykiełkować dzięki nawożeniu i podlewaniu oraz umieszczeniu ich w ciepłym miejscu. To idealny czas na przesadzanie roślin doniczkowych i doniczkowych oraz dodawanie nawozu, aby z powodzeniem rozpocząć nowy sezon wegetacyjny! Dzięki proporcji NK wynoszącej 3-4, nasz organiczny nawóz Plantura do roślin wewnętrznych i zielonych jest idealny dla większości roślin domowych. Należy jednak zachować ostrożność: tym zabiegiem powodujemy zmniejszenie zimotrwałości, dlatego uprawiane rośliny należy chronić przed mrozem.
Jak widać, istnieją genialne taktyki na to, jak drzewa zimują i jak inne rośliny przetrwają zimę. Ale bynajmniej nie wszystkie z nich są dobrze chronione przed mroźnymi temperaturami. Dlatego dajemy Ci wskazówki, jak prawidłowo zimować rośliny.