Какие изменения произошли с деревьями зимой

Какие изменения произошли с деревьями зимой

Растения зимой

Совершенно безжизненными кажутся нам деревья зимой. А между тем и зимой, в самые трескучие морозы, жизнь не вполне покидает растения. Они в это время лишь отдыхают, накапливают силы, чтобы с наступлением весны сбросить зимние оковы. «То, что мы называем сном природы,— писал С.Покровский,— есть лишь особая форма жизни, полная глубокого смысла и значения». Такая форма жизни растительных организмов называется состоянием покоя.

В состоянии глубокого покоя в зимнее время года у деревьев и кустарников резко заторможен обмен веществ и прекращается видимый рост. Однако это не значит, что в нем полностью остановились все процессы жизнедеятельности. Некоторые из них идут и во время зимнего покоя. Например, крахмал превращается в сахара и жиры, сахара расходуются в ходе дыхания (правда, интенсивность его в 200—400 раз меньше, чем летом. Происходят в это время и процессы роста, только они никак не проявляются внешне. Состояние покоя — период особенно интенсивной деятельности так называемой образовательной ткани, или меристемы, из которой возникают новые клетки и ткани.

Как у вечнозеленых деревьев и кустарников зимой, так и у листопадных закладываются зачатки листьев в вегетативных почках и элементы цветков — в почках цветочных. Без этого предстоящий весной переход растительного организма к активной жизнедеятельности был бы попросту невозможен. Вот почему для большого числа растений, и прежде всего для всех многолетних форм, покой — обязательное условие нормального роста в период вегетации.

Способность погружаться в состояние покоя выработалась у растений в ходе эволюции — это важное приспособление к периодическому наступлению неблагоприятных внешних условий. Это лишний раз подтверждается тем фактом, что деревья и кустарники не только зимой перестают расти, но и летом. Например, в засуху некоторые из них сбрасывают листья и совершенно прекращают рост — точно так же, как и глубокой осенью.

Такой покой получил название вынужденного. В вынужденном покое лесные растения находятся и в самом конце зимы — в это время такое их состояние объясняется только неблагоприятными внешними условиями. Если в январе-феврале срезать в лесу березовую ветку, принести ее в комнату и поставить в воду, то листовые почки вскоре тронутся в рост и дадут побеги. Однако если такую же ветку срезать или принести в теплое помещение в октябре или ноябре, то она не распустится очень долго. В это время растение находится в состоянии так называемого глубокого покоя, которого не может нарушить даже наступление самых благоприятных для роста условий.

Глубокий покой — необходимая фаза развития растений, сменяющая период вегетации. Продолжительность периода покоя у разных деревьев и кустарников различна. Одни растения — бузина, жимолость, крушина, сирень, черная смородина — отличаются коротким периодом покоя; у них глубокий покой в естественных условиях заканчивается уже в октябре. Если выращивать их в оранжерее, то они ведут себя как вечнозеленые растения: почки, которые должны были дать побеги весной будущего года, распускаются уже в ноябре, задолго до того, как растение сбросит старые листья. Возможно, эти растения в прошлом и на самом деле были вечнозелеными.

В процессе эволюции, по мере похолодания климата, деревья приспособились к новым условиям и стали сбрасывать на зиму листья, но сохранили способность проходить период покоя при относительно высокой температуре.

Значительно дольше — до января — продолжается период покоя у березы бородавчатой, боярышника, тополя белого. А самый длительный — у липы мелколистной, клена татарского, ели сибирской, сосны обыкновенной. Зимующие почки липы, например, неспособны прорастать на протяжении почти полугода. У дуба, бука и ясеня почки находятся в покоящемся состоянии всю зиму, вплоть до конца апреля.

Для деревьев и кустарников сигнал к покою

В состояние глубокого покоя деревья и кустарники впадают очень рано — тогда, когда погода, казалось бы, еще позволяет им нормально расти. Например, в Европейской части России многие из них переходят еще в июле-августе. Сигналом к покою служит для них уменьшение длины светового дня. Изменение длины дня воспринимают листья, а в отсутствие их — почки. Когда дни становятся короче, в растениях изменяется соотношение между фитогормонами, стимулирующими и ингибирующими процессы роста. В листьях увеличивается содержание наиболее важного природного ингибитора роста — абсцизовой кислоты, которая тормозит синтез гидролитических ферментов (амилазы, протеиназы и других), необходимых для распускания почек, прорастания семян и других процессов вегетации растений. Из листьев абсцизовая кислота транспортируется в почки и «усыпляет» их.

Возможно, есть и другие ингибиторы, которые при переходе растений в состояние покоя выполняют ту же функцию. Одновременно в тканях растений уменьшается содержание естественных стимуляторов роста, например гиббереллинов.

Некоторые южные деревья и кустарники, если пытаться выращивать их в северных широтах, не приживаются здесь лишь по той причине, что в новых для себя условиях не улавливают вовремя сигнал к погружению в состояние покоя: ведь они привыкли к совсем иной длительности светового дня. Когда же они, наконец, разберутся, что зима на носу, то оказывается уже поздно: ткани, застигнутые морозами в состоянии активного роста, гибнут.

А зная факторы, от которых зависит вступление в состояние покоя, можно добиться, чтобы эти растения перезимовали и на севере. Для этого можно, например, каждый день, еще до наступления сумерек, закрывать их светонепроницаемыми чехлами. Укорачивая таким образом естественный световой день, мы заставим растение своевременно начать подготовку к зиме.

Многие читатели, вероятно, обращали внимание на то, что деревья и кустарники, растущие вблизи уличных фонарей, дольше других не сбрасывают осенью листву. Впервые это заметил в начале нынешнего столетия австрийский физиолог Г. Молиш. Он пытался объяснить это явление особенностями испарения воды листьями. На самом же деле поздний листопад у растений, освещенных фонарями, объясняется именно искусственным продлением светового дня.

На переход в состояние покоя оказывает влияние и температура

Для некоторых видов (преимущественно южного происхождения — ясеня, конского каштана, сирени, вишни) понижение ночных температур является главным сигналом к покою. В естественной обстановке понижение температуры обычно происходит как раз в то время, когда заметно укорачивается световой день.

Неудивительно, что жизненный ритм растений регулируется совместным действием этих двух факторов. Изменение освещенности, воспринимаемое растениями через посредство системы фитогормонов, служит первым стимулом к перестройке физиологических процессов, которая затем завершается под действием температурных сдвигов.

Низкие температуры просто необходимы некоторым деревьям и кустарникам во время покоя: лишь после значительного охлаждения (не менее чем до 0°С на протяжении 3—4 недель) они впоследствии могут нормально возобновить свой рост. Это было известно еще в глубокой древности, например, Плиний в своей «Естественной истории» писал:

Своевременно наступающие холода весьма способствуют укреплению деревьев, которые тогда превосходно развиваются, а в противном случае, если их ласкают австры (теплые южные ветры), истощаются, и особенно в пору цветения.

Это подтверждают и эксперименты. Например, если один и тот же куст черники осенью разделить на две части и одну выращивать всю зиму в теплице, а другую оставить в естественной обстановке, то та половина куста, которая провела зиму, в тепличных условиях, будет летом расти значительно хуже. По этой же причине грушевые и персиковые деревья, постоянно выращиваемые в обогреваемой оранжерее, часто погибают.

В тропиках, казалось бы, идеальном месте, где круглый год тепло, большинство листопадных растений умеренной зоны растет ничуть не лучше, чем у себя дома. И здесь дело опять-таки в том, что «тепличные» условия не позволяют им погрузиться в состояние покоя, необходимое, чтобы накопить силы для бурного развития в сравнительно короткий период вегетации.

Природные антифризы

Растениям, которые укрыты снегом, под его теплой шубой не так уж холодно. Но как противостоят морозам деревья и кустарники зимой, обнаженные ветви которых насквозь пронизывает холод? Почему не гибнут их почки и побеги? Устойчивость к низким температурам создается главным образом благодаря внутренним изменениям в клетках, и прежде всего изменениям их химического состава.

Роль антифриза — вещества, которое снижает температуру замерзания растворов, находящихся в клеточных вакуолях, играют сахара: они накапливаются в клеточном соке во время подготовки растения к зиме. Важную защитную функцию выполняют сахара и в цитоплазме: они предохраняют ее белки от коагуляции (свертывания) при понижении температуры. Чем больше сахаров накопили растения в своих клетках, тем лучше они подготовлены к действию низких температур.

Хорошо известно, что если у плодовых деревьев, например яблонь, плодоношение летом было особенно обильным, то зимой они оказываются менее морозоустойчивыми. В этом случае питательные вещества расходуются в основном на формирование плодов, а про запас сахаров откладывается мало. Неудивительно, что такие деревья легче вымерзают.

Плохо переносят морозы и те растения зимой, которые осенью интенсивно росли — например, вследствие длительной теплой погоды или в результате обильной подкормки азотом. Причина здесь та же: растения к зиме плохо подготовлены , их питательные вещества использовались на рост вегетативных органов (стеблей, листьев), а не откладывались в виде запасных углеводов.

Падает морозостойкость весной, когда сахара начинают использоваться в процессах жизнедеятельности, превращаться в другие соединения. Поэтому так опасны весенние заморозки, хотя температура при этом далеко не достигает уровня зимних морозов, которые деревья и кустарники прекрасно перенесли. Но устойчивость к морозам объясняется не только накоплением сахаров тканях. Как показали исследования известного нашего физиолога растений, члена-корреспондента АН И. И. Туманова и его учеников, формирование морозоустойчивости — сложный, ступенчатый процесс.

Закаливание озимых злаков и плодовых деревьев начинается в осенние солнечные дни, когда еще довольно интенсивно идет фотосинтез, а процессы дыхания уже ослаблены. Благодаря этому в тканях и накапливаются сахара и другие защитные вещества, клетки становятся беднее водой. После этого цитоплазма готова к прохождению второй фазы& закаливания, которая проходит при регулярно повторяющихся слабых морозах (от —2 до —5°С). В это время изменяется ультраструктура цитоплазмы, перестраивается ферментный аппарат клеток, в результате чего они приобретают способность переносить значительное понижение температуры. Теперь растению холода не страшны.

Ростки под снегом

В феврале, когда нередки сильные морозы, можно, раскопав снег в широколиственном лесу, обнаружить пробившиеся сквозь опавшую листву бледно-желтые ростки со свернутыми листьями, а иногда и бутонами. Осенью этих ростков здесь не было. Дело в том, что в широколиственном лесу почва зимой не промерзает. Это объясняется наличием в ней большого количества перегноя и глубоким снежным покровом, создающими прекрасную теплоизоляцию. Благодаря этому температура почвы здесь всю зиму остается около 0°С. В такой почве остается незамерзшая влага, доступная для растений.

Что же касается питательных веществ, столь же необходимых для роста, то подснежное развитие растений происходит за счет готовых, отложенных ранее запасов. Например, у медуницы и ветреницы эти запасы находятся в корневищах, у пролески и гусиного лука — в луковицах, у чистяка — в клубнях. Интенсивное использование этих отложенных про запас питательных веществ в процессе дыхания способствует повышению температуры самого растения.

Часто вокруг него даже протаивает снег. Например, в феврале начинают расти под снегом побеги мать-и- мачехи, заложенные еще осенью. Если в это время откопать растение, то можно увидеть, что вокруг него в снежном покрове протаяла крошечная пещерка.

Еще трещат суровые морозы, а под снегом уже начинается весна.

Источник

Как и почему деревья зимой выживают? Причины, фото и видео

Северный климат с холодными зимами становится серьезным испытанием для жизнеспособности любых живых существ. Все они вырабатывают собственные механизмы выживания. Медведи ложатся в берлогу, спят до весны, лисы прячутся в холода по норам, лягушки имеют в крови природные антифризы и успешно переживают даже полное замораживание. А как же быть с деревьями? Лесные великаны не могут спрятаться от холода, снега и ветров, они не могут создать себе убежище.

Почему деревья успешно перезимовывают один сезон за другим, и прекрасно себя чувствуют даже после суровых похолоданий? Что позволяет им сохранять жизнеспособность в морозы? Ученые отмечают наличие сразу нескольких механизмов, позволяющих многолетним растениям переживать холода.

Чем северные растения отличаются от южных?

Не все деревья отличаются устойчивостью к морозам. Так, если взять южную пальму, она быстро погибнет при понижении температуры, и то же самое будет с прочими представителями флоры, прошедшими эволюционный процесс в экваториальных и тропических условиях. А вот северные растения от холода защищены.

Южное растение

Что помогает деревьям переживать зиму?

Весной и летом деревья активно используют благоприятный сезон – цветут и приносят плоды или семена, пополняя собственные запасы питательных веществ, растут. С приближением же холодного периода, который сигнализирует о себе укорочением светового дня, крупная флора готовится впадать в спячку. У растений тоже есть гормоны, некоторые из них стимулируют рост и развитие, другие же – прекращают. С приходом осени стимулирующие рост вещества перестают вырабатываться, вместо них приходят ингибиторы, способные подготовить растение к долгой зимовке.

Деревья, которые скидывают листья на зимний период, обзаводятся особым пробковым слоем, который подготавливает их к листопаду. При этом питательные вещества отводятся в ствол и ветви, а с листьями сбрасывается лишняя влага. Если в стволе дерева будет слишком много воды, оно рискует растрескаться от мороза и погибнуть. К зиме древесина становится существенно более сухой, что обеспечивает минимальные риски даже при сильных морозах.

Кроме того, к осени молодые побеги покрываются корой, которая служит дополнительной защитой от морозов. А еще ствол и ветви накапливают сахар, который обеспечивает защиту от образования острых кристалликов льда, способствует тому, чтобы оставшаяся влага не замерзала. С выпадением первого снега дополнительную защиту получает и корневая система, которая успешно зимует под дерном и сугробами.

Вечнозеленая хвоя также имеет свою защиту от мороза – смолистые соки и защитные оболочки позволяют ей успешно зимовать.

Дерево впадает в анабиоз, все процессы в нем останавливаются или существенно замедляются, и в таком состоянии оно остается до весны. Зимой не происходит роста, фотосинтеза. Все процессы заново начинаются весной, когда стартует период обильного сокотечения – представители северной флоры вновь набирают влагу, необходимую для роста и жизнедеятельности. С потеплением распускаются почки, разворачивается новая листва, начинают расти побеги, развиваться корневая система. Это продолжается до новой зимы.

Гибнут ли деревья от мороза?

Как уже упоминалось, теплолюбивые деревья зимовать не умеют, процессы подготовки к зиме у них не начинаются, и потому они не получают необходимую в тяжелый сезон защиту. Погибнуть могут молодые растения, которые еще не развили необходимых механизмов – такое тоже случается. Вымерзнуть могут также саженцы после пересадки, ведь вмешательство человека и перенесение на новую почву повреждает корневую систему, нарушая все процессы и ослабляя дерево.

Ранние морозы, в момент, когда растения еще не готовы к зимовке, могут закончиться пагубно. Опасны и поздние заморозки – если деревья уже вышли из зимнего анабиоза, они беззащитны. Вновь появившийся в стволах сок может замерзнуть и разорвать ствол изнутри, также могут пострадать распускающиеся почки, цветы.

Сильные заморозки с экстремальными температурами могут привести к гибели большого числа деревьев и посреди зимы. Но к счастью, это происходит редко, в единичных случаях. В большинстве своем северные растения зимуют успешно.

Таким образом, деревья не погибают в зимний период, поскольку они обладают развитой системой защиты от морозов. Однако в некоторых случаях заморозки все же могут стать губительными для крупных представителей флоры.

Как и почему деревья зимой выживают – интересное видео

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник