Ce fac copacii în timpul iernii?
Pentru a trece peste perioada iernii, unele animale aleg să hiberneze. Dar ce se întâmplă cu copacii pentru că ei nu hibernează? Când apar zăpada, ploaia, vântul, temperaturile scăzute, cum rezistă la toate acestea?
Nu, copacii nu hibernează. Cu toate acestea, iarna, copacii trec prin mai multe schimbări. Auzim adesea despre degradarea clorofilei și pierderea frunzelor la unii copaci, dar multe alte procese au loc în timpul sezonului de iarnă.
Coniferele au frunze veșnic verzi, așa încât fotosinteza continuă chiar și iarna. În schimb, copacii de foioase își pierd frunzele. Toți copacii se angajează în numeroase procese dinamice în timpul sezonului de iarnă. Începând din toamnă, intră într-o stare de repaus vegetativ (dormanță), care implică inhibarea creșterii lor. Acest lucru le împiedică să crească și să înflorească în timpul înghețurilor, protejându-le astfel părțile fragede (muguri, tulpini, frunze etc.) de frig.
„Doza de frig”
Ce este repausul vegetativ (dormanța)?
Pentru a intra în starea de repaus vegetativ, un copac se bazează pe doi indicatori: zilele mai scurte (expunere mai mică la soare) și temperaturile în scădere. Copacii sunt compuși parțial din meristeme (celule capabile să se dividă). În timpul repausului vegetativ, aceste celule sunt blocate de un depozit de carbohidrați (glucide) numit caloză, împiedicându-le creșterea. Pentru a întrerupe repausul vegetativ, copacul trebuie să primească o anumită „doză de frig” pentru a permite anumitor enzime să „ronțăie” depozitele de caloză, pentru a redeschide conexiunile dintre meristeme.
Pare ciudat un copac în timpul iernii
Pare ciudat un copac în timpul iernii. Nemișcat, posomorât, dezfrunzit. Singur pe un cer alb și tern. Îndurând neclintit atacul ostil al vântului, frigului, ploii și zăpezii. Ramurile sale sunt ca ale unei creaturi triste și deșirate. Dar, primăvara, exultă. Mugurii săi izbucnesc, se împodobește cu o mie de frunze, verdele se impune, se manifestă, este o celebrare a vieții vegetale. Dar iarna? Ce face copacul? Cum își petrece timpul? Așteaptă? Dar ce anume?
Dacă întrebi un biolog, îți va spune: iarna, copacii dorm… pe jumătate! Dar ce înseamnă asta mai exact? Se numește „repaus vegetativ”. Este un somn lung și lent în care copacul intră ușor și lin, începând din toamnă, când aerul îi anunță venirea frigului.
Copacul are un singur scop: să-și protejeze mugurii, care sunt amenințați mai ales de îngheț. Și pentru a-și îndeplini această misiune, copacul intră într-o stare de repaus. Adică, își încetinește creșterea. O acțiune remarcabilă! Protector, copacul merge până într-acolo încât formează solzi de unde vor ieși viitorii lăstari ai frunzelor, creând un fel de cuib confortabil din care aceștia pot răsări fără teamă atunci când se întorc zilele mai calde.
Iarna, copacii intră într-o stare de repaus vegetativ
Această fază, în care copacul se pregătește pentru iarnă, se numește „paradormanță”. Durează până la sfârșitul lunii octombrie – deoarece copacul crește lent… Apoi intră într-o fază numită „ endodormanță” (repaus vegetativ în sens strict), în care nu mai există deloc creștere.
Dormanța se referă la o stare de repaus vegetativ la plante, o pauză naturală în creștere, esențială pentru supraviețuirea în timpul iernii. Termenul derivă din limba latină, însemnând “a dormi” sau “a fi în repaus”.
Dar nu vă lăsați înșelați! Multe lucruri se întâmplă în interiorul unui copac în timpul iernii! În timp ce unele mecanisme cruciale pentru supraviețuirea sa persistă sau sunt suspendate temporar, altele, precum procesele de protecție împotriva înghețului, sunt activate. Și acest lucru se întâmplă în întreaga plantă: în muguri, ramuri, trunchi și rădăcini. Aceste mecanisme sunt influențate de temperaturile solului și ale aerului și de fluctuațiile acestora în timpul unei zile de iarnă, adesea sub zero grade dimineața, dar uneori ajungând la 15°C după-amiaza.
Deci, copacul nu este mort! Se poate spune că este, strict vorbind, într-o stare vegetativă. În orice caz, copacul menține, invizibil, dar tenace, de la rădăcini până la țesuturile vasculare ale trunchiului și ramurilor sale, toate mecanismele biologice necesare supraviețuirii sale. Acestea includ respirația celulară, creșterea rădăcinilor și chiar, la cei suficient de norocoși, păstrarea frunzelor (pini, brazi, stejari), fotosinteza și transpirația. Cu toate acestea, lumina slabă a soarelui și temperaturile scăzute, chiar glaciale, încetinesc toate aceste mecanisme…
Copacii au nevoie de frig pentru a reînvia
În același timp, copacul nu doar se ascunde de frig: el dezvoltă și o rezistență care este propriul său secret. În adâncul genelor sale, copacul declanșează anumite procese menite să contracareze înghețul. Fără ele, nu ar putea supraviețui iernii fără a-i fi afectate semnificativ celulele și țesuturile (ruptură celulară, ruperea ramurilor, despicarea trunchiului etc.), cu riscul de a muri definitiv…
Și astfel, copacul numără și zilele! Pentru că, paradoxal, un copac trebuie să fie expus la frig timp de un anumit număr de zile pentru a putea reînvia în cele din urmă.
Așadar, există trei mecanisme “antigel” principale:
1. Repausul (dormanța) în sine, care previne înghețarea țesuturilor tinere și fragile rezultate în urma creșterii, prin oprirea sau limitarea severă a acesteia.
2. Procesul de întărire care crește toleranța celulelor și țesuturilor copacului la frig.
3. Mecanismele de reparare și producere ale vaselor care transportă seva, deteriorate de embolia (astuparea vaselor) hibernală.
Pentru că, pe lângă mecanisme de protecție propriu-zise, copacii au dezvoltat procese de reparare a daunelor. Complementar primelor, aceste procese previn formarea de bule de aer (embolie) în timpul ciclurilor de îngheț-dezgheț în vasele care transportă seva de la rădăcini până în vârful copacului. Acest lucru permite sevei să se ridice primăvara.
Să se expună cât mai puțin posibil frigului, să-l respingă cu toată puterea și, dacă este necesar, să-și îngrijească rănile: asta face un copac iarna. Privindu-l, nu ai crede niciodată că face aceste lucruri. Cu toate acestea, tocmai în aceste condiții supraviețuiește acest gigant, care, spre deosebire de alte ființe vii, rămâne constant expus frigului fără niciun loc unde să se adăpostească. Nicio vizuină, niciun copac sub a cărui coroană să se adăpostească.
Astfel, putem înțelege mai bine sofisticarea strategiilor de iarnă pe care le folosește. Deoarece, dacă oricare dintre aceste procese este perturbat, erupția mugurilor, înflorirea și/sau producția de fructe vor fi compromise.
Ce fac copacii în timpul iernii? Își riscă viața. În tăcere. Cu demnitate. În fiecare iarnă.
Etapele pregătirii pentru anotimpul iernii
1. Se opresc din creștere – Plantele sunt organisme poichiloterme, ceea ce înseamnă că temperatura lor variază în funcție de cea a mediului înconjurător. Pentru a face față asprimii iernii, copacii au dezvoltat strategii de supraviețuire.
Prima este intrarea treptată în repaus vegetativ, încurajată de temperaturi din ce în ce mai scăzute (între 8 și 12°C) sau chiar reci. Cum? Prin întreruperea diviziunii celulare! Acest lucru face imposibilă utilizarea nutrienților și a altor hormoni de creștere aduși de rădăcini prin sevă, deoarece anumite molecule esențiale funcției lor (enzimele) sunt inhibate de aceste temperaturi. Drept urmare, când vine iarna, copacii, fie că sunt foioase (cei care își pierd frunzele), fie veșnic verzi, încetează orice activitate de creștere.
Copacii dau impresia că sunt morți; ca și cum viața lor ar fi înghețată pe durata sezonului aspru…
2. Produc antigel – Pentru a face față celor două luni mai reci ale anului, ianuarie și februarie, copacii se întăresc. Nu la propriu, ci prin dezvoltarea unor procese care îi fac rezistenți la frig și îngheț. Aceste procese încep toamna, odată cu scăderea treptată a temperaturilor, și permit copacilor să coboare progresiv punctul de îngheț al celulelor lor, astfel încât să nu explodeze sub efectul înghețului, chiar și la temperaturi foarte scăzute. Este un proces foarte complex. Acest proces constă în mai multe modificări moleculare și celulare progresive care rezultă din reacții biochimice care sunt activate, inhibate și reactivate constant în funcție de fluctuațiile temperaturii exterioare.
Printre aceste procese se numără și producerea de „antigel”. Astfel, de îndată ce temperatura scade sub 5°C, copacul sintetizează enzime care descompun amidonul (molecule mari de zahăr) – produs prin fotosinteză și stocat în scoarță și lemn în lunile mai calde – în zaharuri mai mici, solubile, cu proprietăți antigel puternice.
Dar de îndată ce temperatura crește peste 5°C (chiar și iarna, în timpul după-amiezii), amidonul este reînnoit deoarece proteinele antigel fuzionează pentru a-l reforma.
Apoi, când temperatura scade din nou seara, este hidrolizat din nou și așa mai departe. Această capacitate de întărire, codificată în genele copacului, diferă de la o specie la alta: în timp ce nucul poate rezista la temperaturi de până la -20°C, acele pinului silvestru (Pinus sylvestris), numit și pin de pădure, pot supraviețui temperaturilor de până la -80°C!
3. Repară daunele dacă este necesar – De la sfârșitul lunii februarie, copacul se pregătește pentru sosirea vremii mai calde. Acolo, sub scoarță, începe un proces de reparare, producând chiar noi vase de transport (xilemul) pentru seva brută (apă și săruri minerale). Aceasta este o etapă esențială, deoarece în frunze, fotosinteza transformă această sevă brută în sevă elaborată, care este apoi redistribuită de la rădăcini către restul copacului. Cu toate acestea, sub efectul înghețului, aerul dizolvat în apă și care circulă în vase formează bule care, dacă sunt suficient de mari, rămân prinse și obstrucționează fluxul de sevă. Acestea se numesc embolii de iarnă. Pentru a le repara, planta trage apă și zaharuri în vase, ceea ce generează o presiune care expulzează bulele de aer.
4. Se pregătesc pentru sosirea vremii mai calde – Din ianuarie până la sfârșitul lunii februarie, uneori chiar până în martie, creșterea copacilor se reia la nivelul mugurilor. Dar este atât de lentă încât rămâne invizibilă. Și, paradoxal, frigul este cel care întrerupe această fază de repaus vegetativ.
Într-adevăr, pentru a ieși din letargie, din repausul vegetativ, copacul trebuie să fi acumulat ore reci (temperaturi sub 7°C) timp de trei până la patru săptămâni. De îndată ce această cotă este atinsă, adesea la sfârșitul lunii decembrie, copacul intră într-o fază de creștere, limitată de condițiile de mediu: aceasta este „ecodormanța”.
Această fază continuă până când copacul a acumulat suficiente ore calde, peste 7°C. Se produce în principal la nivel celular, deoarece seva nu circulă încă în copac. În țesuturile mugurelui, multiplicarea celulelor nediferențiate este reluată. Acestea se divid, cresc, se diferențiază și asigură, imperceptibil, creșterea mugurelui.
© CCC