Почему зимой деревья не погибают
Обновлено: 18.09.2024
Декабрь. Снега ещё совсем немного, а вот морозец землю хорошо прихватывает: у нас в Дмитровском районе уже несколько дней под утро до минус 15 градусов, все окрестные водоёмы замёрзли.
Так почему же не замерзают и не разрушаются живые клетки деревьев и кустарников, в которых присутствует жидкость?
Начнём со строения клетки:
Цитоплазма клетки к началу зимы значительно увеличивается в объёме и покрывается по поверхности липоидами, что делает её малопроницаемой для воды. В ней образуется множество зёрен крахмала.
В предзимье, когда температура воздуха плавно переходит к отрицательным значениям, происходит расщепление крахмала на сахара и цитоплазма клетки становится для неё своеобразным антифризом, - таков механизм "закаливания" деревьев и кустарников. Вода может замёрзнуть в межклеточных проводящих сосудах, но это никак не сказывается на живых клетках.
Если же происходит резкое понижение температуры, то клетка не успевает выработать нужное количество сахаров и кристаллы льда образуются внутри неё, что приводит к гибели клетки.
Разбираясь с этой темой, наткнулся на интересную статью . В ней на основании трёхлетних опытов утверждается, что главной причиной успешной зимовки лиственных растений является сброс ими воды в почву до наступления морозов.
По данным автора этой статьи вода из ветвей и ствола растения в течение очень короткого времени, от 2 до 6 дней, через его корневую систему уходит в почву. Оптимальная температура воздуха, при которой происходит этот процесс, от 0 до плюс 6 градусов.
Косвенным доказательством этого явления является тот факт, что древесина, заготовленная зимой, считается более ценной для строительства, так как имеет меньшую влажность.
Но кажется всё-таки, что не так всё просто, ведь как же тогда быть с рекомендуемым влагозарядным осенним поливом деревьев?
Его целями являются:
- Стимулирование роста поглощающих корней,
- Замедление промерзания почвы в осенний период и оттаивания при оттепелях зимой,
- Предотвращение зимнего иссушения.
И если с первыми двумя пунктами всё понятно, то с последним есть вопросы.
Действительно, существует такое явление, как зимнее иссушение, когда зимой из-за обезвоживания отмирают ветки деревьев, чаще мелкие. К усугубляющим факторам относятся сильные ветры зимой, а также череда солнечных морозных дней, тогда риск отмирания увеличивается у веток с южной стороны кроны.
Другими исследованиям показано, что только при очень низких температурах, ниже 15-20 градусов, в деревьях полностью прекращается сокодвижение. При умеренных же морозах пополнение запасов жидкости тонких ветвей происходит за счёт её притока из толстых скелетных ветвей и ствола дерева, которые имеют хорошую теплоизоляцию.
Так что и зимой в дереве происходят процессы сокодвижения, а вот сколько необходимо ему воды для успешной зимовки, я думаю, "решает" само растение, забирая воду из почвы осенью.
"Глядя на мир, нельзя не удивляться", сказал бессмертный К. Прутков. И действительно, жизнь прекрасна и удивительна во всех её проявлениях.
С интересом ознакомлюсь с другими мнениями по этой теме, особенно от читателей с биологическим образованием.
Спасибо, что дочитали статью до конца. Отметьте её лайком, пожалуйста, если содержание понравилось.
Природа
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
Интересный факт: если поместить любое северное дерево в холодные условия внезапно, сразу после тепла, оно рискует погибнуть. Защиты от внезапных похолоданий у растений нет, они могут только подготовиться к длительному холодному сезону, чтобы успешно пережить его. Если времени на подготовку не было, защитные механизмы проявляются очень слабо.
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.
Листья ощущают сокращение продолжительности светового дня
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.
Интересный факт: зимняя древесина считается более ценной для строительства именно благодаря большей сухости изначального материала.
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.
Всем известно, что зимой большинство деревьев сбрасывают листву, но не все знают, как им удается пережить сильные холода. Животные, которых вы видите зимой, продолжают двигаться и употребляют больше пищи, чем обычно, чтобы пережить холода, а те, которых вы не видите, впадают в спячку. Деревья проходят через процесс, похожий на спячку у животных, называемый гипобиозом (состояние покоя), который поддерживает их жизнь в течение зимних месяцев.
Что такое состояние покое?
Гипобиоз похож на спячку животных тем, что все процессы в растении замедляются – метаболизм, потребление энергии, рост и многое другое. Первая стадия покоя – это когда деревья теряют листву. Они не производят зимой питательные вещества в процессе фотосинтеза, поэтому им не нужны листья, для поддержания которых требуется много энергии. Когда приходит время сбрасывать листья, в терминальных почках (той части стебля, которая соединяется с листом) образуется химическое вещество, называемое абсцизовой кислотой. Терминальная почка находится в месте прикрепления листа, поэтому, когда там скапливается абсцизовая кислота, она сигнализирует листу опадать (это процесс свойственен только лиственным деревьям, но не в хвойным).
Абсцизовая кислота – это химическое вещество, которое также приостанавливает рост, предотвращая деление клеток (это происходит как у лиственных, так и у хвойных деревьев). Замедление роста – еще один аспект гипобиоза, обеспечивающий экономию энергии в зимний период. Это похоже на спячку, поскольку большинство животных, впадающих в спячку, откладывают пищу в виде жира, а затем используют его для поддержания жизненно важных систем организма зимой, вместо того, чтобы набирать массу. Метаболизм дерева также замедляется во время состояния покоя, и это отчасти является причиной задержки деления клеток. Поскольку дерево должно сберегать запасенную им пищу, лучше всего, если оно будет использовать ее медленно и только для основных функций.
Можно ли предотвратить спячку у деревьев?
Можно заставить дерево не входить в состояния покоя, если держать его в укрытии, при стабильной температуре и освещении. Однако это обычно плохо сказывается на растении. Для деревьев естественно проходить циклы гипобиоза, и продолжительность жизни растения резко сокращается, если ему не дают впасть в спячку в течение нескольких месяцев.
У деревьев есть причина для зимнего покоя, и лучше просто позволить им следовать естественным циклам, как задумано природой.
Дерево живет и растет за счет того, что корни обеспечивают листья и ветки питательными веществами, которые они добывают из земли и в виде сока качают вверх, к листьям. К осени дерево уменьшает количество питательных веществ, подаваемых к листьям поэтому они сначала желтеют, а потом вообще облетают и дерево замирает, клетки не делятся, дерево не растет, потому что питаться нечем. К морозам количество сока в тканях дерева минимально, особенно в слоях, близких к коре, поэтому при заморозках сок не замерзает и не разрывает ткани дерева. А если учесть то, что структура древесины пористая, то дерево никогда не промерзает насквозь, до сердцевины, ну а корни глубоко, до них мороз не достанет. Весной, как только земля оттаивает, корни опять начинают гнать сок к листьям и дерево снова оживает. Это не только к лиственным деревьям относится, но и к хвойным. Самую качественную древесину заготавливают зимой, когда содержание сока в дереве минимально, такая древесина плотнее и качественнее той, которая летом заготовлена, поэтому меньше трескается при сушке и изделия из нее более качественные получаются.
На протяжении многих тысячелетий в процессе эволюции в холодном климате с суровой зимой отдельные виды деревьев выработали приспособления, позволяющие им перезимовывать. Если поместить в холодный климат, например, пальму, она обязательно погибнет, а вот береза, ель, сосна спокойно перенесут нашу зиму с ее морозами и холодами.
Что же позволяет деревьям и кустарникам успешно презимовывать? Это опредедленные приспособления, а также длительная подготовка к зиме. Всем известно, что животные, впадающие в спячку, готовятся к зиме, накапливают жир, строят берлоги, выкапывают норы. Так и деревья проходят подготовку. Она заключается в следующем.
1) Прежде всего происходит гормональная пересройка. Это значит, что перестают действовать фитогормоны-стимулят оры, а вступают в действие гормоны-ингибиторы, тормозящие все процессы, особенно ростовые, дерево начинает готовится к периоду покоя.
2) У листопадных деревьев образуется пробковый слой, способствующий опадению листьев, также из них переходят все питательные вещества в ветви и ствол дерева.
3) В стволе и ветвях накапливаются сахара, которые способствуют защите клеток от промерзания и повреждения.
4) Меняется весь метаболизм деревьев, происходит одресвенение молодых побегов при помощи фосфора.
5) Корневая система дерева, наиболее уязвимая, находится под землей, которая служит защитой, также снежный покров не дает ей замерзнуть.
6) Деревья вступают в период глубокого покоя, который продлится до весны.
В некоторых случаях деревья действительно частично замерзают в холодную зиму и иногда могут лопнуть, как водопроводные трубы в неотапливаемом доме
Почему деревья не лопаются зимой? На самом деле в некоторых случаях деревья действительно частично замерзают в холодную зиму и иногда могут лопнуть, как водопроводные трубы в неотапливаемом доме.
Когда жидкая вода замерзает до состояния льда, она увеличивается в объеме из-за того, что молекулы воды образуют твердую кристаллическую решетку.
Если вода находится в закрытом сосуде, она может давить настолько сильно, что это приведет к разрыву его стенок. Этот взрывной эффект характерен для недостаточно отапливаемых домов, где холод приводит к разрыву водопроводных труб.
Каналы, транспортирующие жидкость в деревьях (ксилема и флоэма), можно рассматривать как маленькие трубы, по которым вода и питательные вещества проходят по всему дереву.
Они тоже могут замерзнуть и лопнуть, в результате чего дерево расколется и / или потрескается.
Треск, который вы слышите в лесу зимой, — это звук замерзающих и трескающихся деревьев. Однако этот процесс обычно не так опасен для дерева, как вы могли подумать, по нескольким причинам.
Почему деревья не лопаются зимой?
У дерева есть от сотен до десятков тысяч таких каналов для жидкости. Если один из них лопнет, у дерева останутся множество других. Кроме того, каждый канал имеет небольшой размер, так что отдельный треснувший канал не наносит большого ущерба для дерева.
В дополнение к жидкостным каналам каждая клетка дерева сама по себе представляет собой небольшой сосуд с водой, который может лопнуть при замораживании.
Если вода внутри клеток замерзнет, это будет губительно для дерева. И хотя многие деревья могут выдержать замораживание каналов транспортировки жидкости вне клеток, ни одно из них не может пережить внутриклеточное замораживание.
Поэтому деревья, которые выживают в холодном климате, должны защищать внутреннее пространство своих клеток от замерзания. Холодоустойчивость деревьев обусловлена несколькими факторами:
Читайте также: