كيف تنجو الأشجار من برد الشتاء

تمنحنا الأشجار الظل في الصيف وتلون أوراقها الجميلة في الخريف ، ولكن ماذا عن فصل الشتاء؟ ماذا تفعل الأشجار عندما يكون الجو بارداً كما هو الآن؟

عندما يقصر طول النهار وتنخفض درجات الحرارة ليلاً، تبدأ الأشجار في إحداث تغيير مهم للغاية. فتبدأ بتلوين الأوراق من اللون الأخضر إلى البرتقالي الداكن والأحمر والأصفر قبل أن تتساقط تاركة الشجرة جرداء خلال أشهر الشتاء.

لماذا تفقد الأشجار أوراقها في الخريف؟

أحد أسباب فقدان الأشجار المتساقطة لأوراقها في الخريف هو حمايتها من وزن الثلج والجليد الذى قد يتراكم عليها. إذا احتفظت أشجار الأخشاب الصلبة مثل البلوط بأوراقها طوال العام ، فستكون هناك مساحة أكبر متاحة لتراكم الثلوج والجليد خلال الشتاء. هذا التراكم الإضافي للثلج والجليد يمكن أن يثقل كاهل الأشجار بالحمل الزائد ويتسبب في كسر فروعها وحتى جذوعها الرئيسية في بعض الحالات.

ومع ذلك، فإن الأشجار الصنوبرية ، مثل شجرة الصنوبر والسرو لا تسقط أوراقها الإبرية في الخريف. لأنها لا توفر المسطح الملائم لتراكم الثلج والجليد للاستقرار عليها مما يمنعها من الاضطرار إلى تحمل وزن الكتل الثلجية السميكة.

هناك اختلاف فيزيائي آخر يؤثر على احتمال احتفاظ الأشجار بوزن الثلوج وهو شكل الشجرة. في حين أن الأشجار المتساقطة الأوراق تحتوي على الجزء الأكبر من مظلاتها (الأغصان والأوراق) في الأعلى ، فإن الأشجار المخروطية تكون عكس ذلك. فشكلها المخروطي يمنع كميات كبيرة من الثلج من التجمع على الأغصان. بدلاً من ذلك ، ستعمل الكمية القليلة من الثلوج التي تجمعها الشجرة المخروطية كغطاء وتحمي الأوراق الإبرية من أشعة الشمس الضارة، كما توفر مأوى للحيوانات الصغيرة مثل الطيور فى هذا البرد القارس.

التأقلم Acclimation

بالإضافة إلى فقدان الأوراق في الخريف ، ستخضع الأشجار أيضاً لتحول داخلي للبقاء على قيد الحياة في درجات الحرارة المنخفضة أو المتجمدة التي شهدتها خلال فصل الشتاء. على سبيل المثال، تمر الأشجار التي تقضي جزءاً من العام في درجات حرارة دون الصفر بعملية من مرحلتين تسمى التأقلم.

تحدث المرحلة الأولى في أواخر الصيف ، عندما تصبح الأيام أقصر وبالتالي يقل تعرض الشجرة للضوء. خلال هذه المرحلة ، تستجيب الصبغات الضوئية الحساسة للضوء (الكلوروفيل) بإرسال إشارات لبدء موسم السكون.

يتم تنشيط المرحلة الثانية من خلال الطقس البارد ، وعادة ما تكون درجات الحرارة 10 درجة مئوية أو أقل. خلال هذه المرحلة ، يتم استبدال الأحماض الدهنية المشبعة الموجودة في أغشية الخلايا بأحماض دهنية غير مشبعة. هذه الأحماض الدهنية غير المشبعة لها درجة تجمد أقل من نظيراتها المشبعة ، مما يساعد الشجرة على مواصلة عملية التأقلم مع انخفاض درجات الحرارة.

التقسية Cold Hardiness

بمجرد اكتمال عملية التأقلم ، تصبح الشجرة جاهزة لبدء عملية التقسية cold hardiness. ويقصد بها قدرة النبات على البقاء في درجات حرارة دون الصفر. في حين أن هناك العديد من التحولات المختلفة التي تحدث داخل الشجرة في درجات حرارة دون الصفر ، فإن الهدف الرئيسي هو حماية الشجرة من التجمد الداخلي. والذى قد يتسبب في تمدد الماء داخل أنسجة الشجرة مما يتسبب في تلف خلاياها ويؤدي إلى موتها. في محاولة لتجنب ذلك تقوم الأشجار بسحب المياه من داخل خلاياها وتخزينها في جدر الخلايا والفراغات الخلوية apoplastic pathways . على الرغم من أن هذه المياه ستظل عرضة للتجمد ، إلا أنها لن تسبب ضرراً للشجرة. تستخدم بعض الأنواع الشمالية ، مثل شجرة التنوب السوداء black spruce والحور الرجراج trembling aspen عملية التكيف المذهلة هذه للبقاء على قيد الحياة في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -80 درجة مئوية.