Czy las naprawdę zasypia? Jak drzewa przygotowują się do zimy i dlaczego nie zamarzają?
Jesienią las wygląda tak, jakby powoli wyłączał wszystkie funkcje. Liście zmieniają kolor, potem opadają, wzrost ustaje, a nagie gałęzie pozostają nieruchome przez wiele miesięcy. Czy drzewo naprawdę wtedy śpi? Co dzieje się z wodą w jego tkankach, gdy temperatura spada poniżej zera? Dlaczego mróz nie rozsadza pnia od środka? I skąd drzewo wie, że nie powinno wypuścić nowych liści podczas kilku ciepłych dni w styczniu? Zimowy spoczynek drzew to znacznie bardziej skomplikowany proces niż zwykłe „wyłączenie” organizmu.
Czy drzewa naprawdę śpią zimą?
Nie w takim sensie, w jakim śpi człowiek czy zwierzę. W botanice mówi się o spoczynku. Oznacza on zahamowanie widocznego wzrostu i bardzo silne ograniczenie aktywności wielu procesów życiowych.
Badania nad fizjologią drzew pokazują, że jesienno-zimowy spoczynek pąków jest procesem regulowanym zarówno przez mechanizmy wewnętrzne, jak i przez warunki środowiska.
Lasy Państwowe opisują dwa istotne etapy: endospoczynek, gdy zahamowanie wzrostu wynika przede wszystkim z procesów wewnętrznych zachodzących w pąku, oraz późniejszy ekospoczynek, kiedy wzrost nadal nie rusza głównie dlatego, że warunki zewnętrzne są niekorzystne.
Dzięki temu kilka ciepłych dni w środku zimy nie wystarcza zwykle, aby drzewo natychmiast zaczęło rozwijać liście.
Drzewo zimą nie jest martwe i nie „wyłącza się”. Przechodzi w precyzyjnie kontrolowany stan ograniczonej aktywności, który pozwala przetrwać miesiące chłodu. Fundacja Sadzimy Lasy
Przygotowania zaczynają się wcześniej, niż myślimy
Drzewa nie czekają na pierwszy mróz.
Kampinoski Park Narodowy zwraca uwagę, że przygotowanie do zimy może rozpoczynać się już w sierpniu, kiedy temperatury są jeszcze wysokie, ale dzień zaczyna się wyraźnie skracać.
Skracający się fotoperiod jest dla wielu drzew jednym z najważniejszych sygnałów sezonowych. Wraz z nim stopniowo zatrzymywany jest przyrost, rozwija się spoczynek i rozpoczyna proces zwiększania odporności na mróz.
Późniejsze obniżanie temperatury dodatkowo wzmacnia tę odporność. Naukowcy określają ten proces mianem aklimatyzacji do chłodu.
Temperatura może zmieniać się gwałtownie, ale długość dnia zmienia się regularnie każdego roku. Dlatego fotoperiod jest dla wielu gatunków bardzo wiarygodnym sygnałem, że zbliża się zima.
Po co drzewo zrzuca liście?
Jednym z najważniejszych jesiennych przygotowań drzew liściastych jest pozbycie się liści.
Lasy Państwowe zwracają uwagę na bardzo ważny problem: zimą pobieranie wody z zimnej lub zamarzniętej gleby jest ograniczone, natomiast liście cały czas byłyby miejscem jej utraty.
Na powierzchni liści znajdują się aparaty szparkowe, przez które podczas sezonu wegetacyjnego zachodzi transpiracja. Zrzucając liście, drzewo zdecydowanie ogranicza powierzchnię, przez którą mogłoby tracić wodę.
Zanim jednak liść opadnie, drzewo odzyskuje z niego część cennych składników. Następnie u nasady ogonka powstaje warstwa odcinająca, która stopniowo oddziela liść od pędu.
Dlaczego świerk i sosna nie zrzucają igieł?
Większość naszych rodzimych drzew iglastych stosuje inną strategię.
Igły mają znacznie mniejszą powierzchnię niż szerokie liście drzew liściastych. Są też pokryte warstwami ograniczającymi utratę wody, a ich aparaty szparkowe są przystosowane do trudnych warunków.
Dlatego sosna czy świerk mogą zachować znaczną część igieł przez zimę. Nie oznacza to jednak, że igły są wieczne — również są okresowo wymieniane.
Wyjątkiem dobrze znanym z polskich lasów jest modrzew, który jesienią żółknie i zrzuca igły.
Dlaczego woda w drzewie nie rozsadza go podczas mrozu?
To jedno z najciekawszych pytań dotyczących zimowego życia drzew. Drzewo zawiera przecież ogromną ilość wody, a wiemy, że woda podczas zamarzania tworzy kryształy lodu.
Problem jest realny. Powstanie lodu wewnątrz żywej komórki może ją poważnie uszkodzić. Drzewa strefy umiarkowanej wykształciły jednak cały zestaw mechanizmów, które pozwalają ograniczać to niebezpieczeństwo.
U wielu odpornych na mróz tkanek lód może powstawać poza komórkami. Woda przemieszcza się wtedy z wnętrza komórki do przestrzeni zewnętrznych. Komórka częściowo się odwadnia, ale dzięki przystosowaniu może ten stan przetrwać.
Inne tkanki wykorzystują mechanizm przechłodzenia, czyli utrzymywania wody w stanie ciekłym poniżej jej normalnej temperatury zamarzania.
To właśnie dlatego stwierdzenie, że „soki drzewa po prostu nie zamarzają” byłoby błędne. W zimującym drzewie zachodzą różne strategie, zależnie od rodzaju tkanki i gatunku.
Podczas aklimatyzacji do chłodu w tkankach drzew zmienia się gospodarka węglowodanami. Rośnie znaczenie cukrów rozpuszczalnych, takich jak sacharoza czy rafinoza. Pomagają one między innymi w regulacji osmotycznej i stabilizacji struktur komórkowych podczas stresu wywołanego mrozem i odwodnieniem. Nie jest to jednak prosty „płyn przeciw zamarzaniu”, lecz element znacznie bardziej złożonego systemu ochronnego.
Gdzie drzewo przechowuje energię na wiosnę?
Zimą drzewo nie może prowadzić fotosyntezy tak intensywnie jak latem, a u gatunków liściastych po prostu nie ma wtedy liści.
Dlatego niezwykle ważne są zapasy zgromadzone wcześniej w pniu, gałęziach i korzeniach.
Lasy Państwowe podają, że dzięki zapasom cukrów i tłuszczów zgromadzonych w tkankach drzewo może przetrwać okres niskich temperatur i ograniczonego dostępu do światła.
Te rezerwy mają ogromne znaczenie również wiosną, kiedy trzeba rozpocząć rozwój nowych liści, zanim korona ponownie zacznie produkować dużą ilość energii w procesie fotosyntezy.
Skąd biorą się wiosenne liście, skoro zimą gałęzie są puste?
Jeśli jesienią lub zimą przyjrzymy się gałązkom, zobaczymy na nich niewielkie pąki.
Właśnie tam ukryty jest materiał, z którego w następnym sezonie rozwiną się nowe pędy, liście, a u części gatunków również kwiaty.
Lasy Państwowe podkreślają, że liście rozwijające się wiosną wyrastają z pąków utworzonych jeszcze w poprzednim roku. Zimowy pąk nie jest więc pustą naroślą.
Chroni delikatne tkanki merystematyczne odpowiedzialne za przyszły wzrost. Łuski pąkowe tworzą wielowarstwową osłonę, która zwiększa bezpieczeństwo termiczne wnętrza pąka.
Drzewo robi jesienią
- Hamuje wzrost przyrost pędów zostaje zakończony
- Gromadzi zapasy energia pozostaje m.in. w pniu i korzeniach
- Chroni pąki przyszłe liście czekają już na kolejny sezon
- Zwiększa odporność na mróz zmienia fizjologię komórek i gospodarkę wodną
Drzewo ogranicza zimą
- Wzrost pędów nowe przyrosty muszą poczekać do wiosny
- Zapotrzebowanie na wodę szczególnie po utracie liści
- Intensywność metabolizmu procesy życiowe zwalniają, ale nie zanikają
- Fotosyntezę u drzew liściastych po opadnięciu liści praktycznie zanika
Czy korzenie też zasypiają?
To kolejny przykład pokazujący, dlaczego określenie „drzewo śpi” jest tylko wygodnym uproszczeniem.
Poszczególne części drzewa nie zawsze przechodzą w taki sam stan w tym samym momencie. Klasyczne badania nad spoczynkiem drzew wskazują, że pąki mogą mieć wyraźny głęboki spoczynek, podczas gdy korzenie nie zawsze wykazują taki sam mechanizm.
Jeżeli gleba nie jest zamarznięta i temperatura pozostaje odpowiednia, aktywność systemu korzeniowego może utrzymywać się dłużej niż wzrost części nadziemnej.
Dlatego jesień może być ważnym okresem dla ukorzeniania młodych sadzonek. Nadleśnictwa prowadzą także jesienne odnowienia, wykorzystując okres, w którym gleba wciąż daje korzeniom warunki do funkcjonowania przed nadejściem silnych mrozów.
Czy ciepła zima może oszukać drzewa?
Ciepłe epizody zimowe są dla roślin bardziej skomplikowane niż mogłoby się wydawać.
W początkowej fazie zimowego spoczynku sam wzrost jest blokowany przez mechanizmy wewnętrzne pąka. Z czasem jednak, po spełnieniu odpowiednich wymagań chłodu, roślina przechodzi w etap, w którym wzrost hamują głównie warunki zewnętrzne.
Jeśli wtedy pojawi się dłuższy okres nietypowo wysokich temperatur, pąki mogą zacząć tracić część swojej odporności na mróz.
Problem powstaje wtedy, gdy po takim ociepleniu wraca silny mróz. Rozwijające się lub już „odhartowane” tkanki są znacznie bardziej podatne na uszkodzenia niż pąki znajdujące się w pełnym zimowym spoczynku.
Las zimą nie umiera
Nagie korony drzew mogą sprawiać wrażenie martwych. W rzeczywistości wewnątrz pni, gałęzi, pąków i korzeni trwa niezwykle precyzyjnie kontrolowany proces przetrwania.
Drzewo zatrzymało wzrost, ograniczyło utratę wody, zabezpieczyło przyszłoroczne pędy, zgromadziło zapasy i zmieniło fizjologię swoich komórek tak, aby lepiej radzić sobie z mrozem.
To także odpowiedź na pytanie, dlaczego drzewo nie może po prostu rosnąć przez cały rok.
W naszym klimacie przetrwanie zimy wymaga strategii. A spoczynek jest jej jednym z najważniejszych elementów.
Jesienią drzewo nie przegrywa z zimą. Ono zaczyna się do niej przygotowywać, zanim człowiek pomyśli o pierwszych mrozach. Fundacja Sadzimy Lasy
Dobry las musi być przygotowany nie tylko na lato
Tworząc i odnawiając lasy, trzeba myśleć o całym cyklu życia drzewa: od młodej sadzonki, przez letnią suszę, po mróz i zimowy spoczynek. Pomóż nam sadzić różnorodne lasy dopasowane do lokalnych warunków.
Wesprzyj sadzenie lasuŹródła
- Lasy Państwowe — „Tajemnica zrzucania liści”
- Lasy Państwowe — „Pędy i pąki. Jak rozpoznać gatunki drzew?”
- Lasy Państwowe, „Głos Lasu” — materiały dotyczące spoczynku zimowego pąków i ich ochrony.
- Kampinoski Park Narodowy — materiały edukacyjne dotyczące przygotowania drzew do okresu zimowego.
- „Mechanism of Overwintering in Trees” — przegląd mechanizmów spoczynku i odporności drzew na mróz
- Iowa State University Extension — „How Woody Plants Survive Extreme Cold”
- Frontiers in Plant Science — badania nad tolerancją drzew na zamarzanie i sezonową aklimatyzacją do chłodu.
