گیاهان چگونه برای زمستان آماده میشوند؟

  در تمام طول تابستان ساعات طولانی تابش نور خورشید و دریافت مقدار زیادی آب در آبیاری های منظم باعث میشود گیاهان بتوانند فعالیت کننده و غذا ذخیره کرده و رشد نمایند. اما در طول زمستان که چنین شرایطی فراهم نیست، گیاهان چه میکنند؟ روزهای زمستانی خیلی کوتاهتر هستند و معمولا آبیاری بسیار کمتر میشود. گیاهان روشهای مختلفی برای پشت سر گذاشتن این شرایط سخت دارند.

برخی از گیاهان مانند گلهای یکساله چرخه زندگی خود را تمام میکنند. این گیاهان در زمستان می میرند اما بذرهایشان در خاک باقی مانده و در فصل رشد بعدی بقاء نسل را ادامه میدهد.

گیاهان چند ساله که بیش از دو سال زندگی میکنند، شامل درختان و درختچه ها و گیاهان دارویی با ساقه های نرم و گوشتی می باشند. هنگامی که زمستان فرا میرسد، بخشهای چوبی درختها و درختچه ها میتوانند زنده بمانند. اما در مورد گیاهان دارویی، بخشهایی از گیاه که بالای سطح زمین قرار دارند مانند ساقه ها و برگها، در زمستان می میرند در صورتی که بخشهایی که زیر زمین قرار دارند مانند پیاز و ریشه گیاه زنده می مانند. در زمستان گیاه استراحت میکند و با غذای ذخیره شده زنده می ماند تا بهار فرا برسد.

هنگامی که گیاه رشد میکند برگهای قدیمی آن میریزند و برگهای جدید رویش میکنند. این امر اهمیت دارد چرا که برگها به مرور زمان توسط حشرات، بیماریها و آب و هوا صدمه می بینند. برگ ریزش و جایگزینی آنها با برگهای تازه دائما در حال رخ دادن است.

علاوه بر این، گیاهان خزان دار مانند افرا، بلوط، نارون و غیره تمامی برگهای خود را در پاییز میریزند تا برای زمستان آماده شوند.

درختان همیشه سبز بیشتر برگهای خود را در طول زمستان حفظ میکنند. این گیاهان برگهای متفاوتی دارند که در مقابل سرما و از دست دادن رطوبت، مقاوم است. مثلا برگهای سوزنی کاج از جمله این برگهاست.

برخی از گیاهان مانند درخت کاج و صنوبر، سوزنهای نازک و بلندی دارند. برخی دیگر برگهای پهن دارند که سطح سخت و مومی دارد. در روزهای بسیار سرد و خشک این برگها گاهی اوقات پیچ میخورند تا سطح تماس آنها را هوا کاهش یابد. درختان همیشه سبز در طول زمستان نیز به فتوسنتز ادامه میدهند تا زمانی که آب کافی دریافت کنند اما واکنشها در دماهای سردتر، کندتر اتفاق می افتند.

در روزهای گرم تابستانی برگها گلوکز بیشتری نسبت به انرژی و رشد مورد نیاز خود میسازند. گلوکز اضافی به نشاسته تبدیل شده و برای مبادا، انباشته میشود. زمانی که تابش آفتاب کاهش می یابد و روزها کوتاهتر میشوند، گیاه شروع به کاهش تولید غذا میکند.

در درختان خزان دار پیش از افتادن برگها از درخت تغییرات زیادی در آنها رخ میدهد. برگ در واقع از زمانی که در فصل بهار شروع به رشد میکند، برای پاییز نیز آماده میشود. در قاعده هر برگ یک لایه مخصوصی از سلولهایی به نام abscission یا لایه جدایی وجود دارد. در تمام طول تابستان لوله های کوچکی که از این لایه میگذرند، آب را به برگ میرسانند و غذا را به درخت باز میگردانند. در پاییز سلولهای لایه جدایی شروع به تورم کرده و مواد چوب پنبه مانندی ایجاد میکنند، جریان بین برگ و درخت را کاهش داده و در نهایت جریان را قطع میکنند. گلوکز و مواد زاید در برگ محبوس میشوند. در شرایطی که آب تازه وارد برگ نمیشود کلروفیل شروع به ناپدید شدن میکند.

رنگهای قرمز و بنفش پاییزی برگها به علت رنگدانه آنتوسیانین ایجاد میشود. این آنتی اکسیدانهای قدرتمند در بسیاری از گیاهان وجود دارند. مثلا در چغندر، سیب قرمز، انگور قرمز و گلهایی مانند بنفشه و سنبل. در برخی برگها مانند برگهای افراد این رنگدانه ها در اثر محبوس شدن گلوکز در برگها ایجاد میشود.

چرا گیاه برای قرمز شدن برگهایی که قرار است بیفتند، انرژی صرف میکند؟

برخی از دانشمندان معتقدند آنتوسیانینها به درختان کمک میکنند برگهای خود را مدت بیشتری حفظ کند. این رنگدانه از برگها در مقابل آفتاب محافظت میکند، نقطه انجماد را پایین می آورد و از آنها در مقابل سرما زدگی تا حدی محافظت مینماید. نهبرگها مدت طولانی تری بر روی درخت می مانند و مقدار بیشتری قند، نیتروژن و مواد با ارزش دیگر را پیش از افتادن به درخت میرسانند. یکی دیگر از دلایل احتمالی که مطرح است این هست که هنگامی که برگها میپوسند، آنتوسیانین موجود در آنها وارد خاک شده و اجازه نمیدهد گونه های گیاهی دیگری در فصل بهار در پیرامون آنها رشد کنند.

رنگ قهوه ای برگهای گیاه در پاییز، حاصل تانن است که ماده زایدی محسوب میشود. رنگهای دیگری که برگها در پاییز به خود میگیرند، در تمام طول عمر برگ در آن وجود داشته اند اما زمانی نمایان میشوند که کلروفیل در برگها از بین میرود. رنگ نارنجی حاصل کاروتن است و رنگ زرد حاصل زانتوفیل. این رنگدانه متداول در گلها و غذاهایی مانند هویج، موز و زرده تخم مرغ نیز دیده میشود. هنوز نقش دقیق این رنگدانه ها در برگ مشخص نیست اما دانشمندان فکر میکنند ممکن است این مواد تا حدی در فتوسنتز نقش داشته باشند. ترکیب متفاوت این رنگدانه ها باعث ایجاد طیف گسترده ای از رنگها در برگهای پاییزی میشود.

هنگامی که سلولهای قاعده ای در لایه جدایی سدی بین برگ و درخت ایجاد میکند، سلولهای روی (بالای) لایه جدایی شروع به جدا شدن از هم میکنند و درز ایجاد میکنند و در نهایت برگ از درخت جدا میشود.