سازگاری‌های شگفت‌انگیز درختان برای مقابله با زمستان

خلاصه مقاله

این مقاله به بررسی چگونگی زنده ماندن درختان در زمستان می‌پردازد. درختان با سازگاری‌هایی مانند خواب زمستانی، رکود و ذخیره قند، با شرایط سخت زمستان مانند سرما، باد، برف و یخ مقابله می‌کنند. با این حال، شرایط شدید زمستانی و گرمایش جهانی می‌تواند به درختان آسیب برساند. انتخاب درختان مناسب برای منطقه کاشت و مراقبت‌های صحیح، شانس بقا را افزایش می‌دهد.

زمستان می تواند بر همه موجودات زنده، به ویژه درختان، تأثیر منفی بگذارد. بر خلاف انسان و حیوانات، درختان در زمین ریشه دوانده اند و نمی توانند در دماهای انجماد، برف سنگین و بادهای شدید پناه بگیرند. اما این به این معنا نیست که آنها کاملاً بدون دفاع هستند. پروفسور Robert Bardon، استاد جنگلداری و منابع محیط زیست و معاون دانشکده ترویج دانشکده منابع طبیعی دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، می گوید: «درختان طی قرن ها سازگاری های متعددی برای تحمل این نوع شرایط سخت ایجاد کرده اند.». به عنوان مثال، درختان خزان کننده برای صرفه جویی در انرژی، وارد دوره استراحت مشابه با خواب زمستانی می شوند. این دوره که به عنوان رکود شناخته می شود، در پاییز آغاز می شود. با کاهش دما و کوتاه شدن روزها، درختان هورمونی به نام اسید آبسیزیک تولید می کنند. اسید آبسیزیک ارتباط بین برگ و ساقه را مسدود کرده و جریان آب و مواد مغذی را متوقف می کند که باعث می شود درختان تولید کلروفیل سبز رنگ در برگ های خود را متوقف کنند. کلروفیل از طریق فتوسنتز، دی اکسید کربن و آب را به قند تبدیل می کند. درختان برای تأمین انرژی به قند وابسته هستند.

از دست دادن کلروفیل باعث تغییر رنگ برگ ها به مدت چند هفته می شود و در نهایت آنها می میرند و از شاخه ها می ریزند. در همین حال، با ادامه روند ورود به رکود، اسید آبسیزیک سرعت سوخت و ساز و رشد درختان را کاهش می دهد تا بتوانند قند را برای زمستان ذخیره کنند. درختان خفته، بدون داشتن برگ روی شاخه های خود برای انجام فتوسنتز، برای زنده ماندن باید به قند تولید شده در بهار و تابستان متکی باشند. قند به حفظ سلامت ریشه ها و سایر ساختارهای داخلی آنها کمک می کند. همچنین همانند یک ضد یخ عمل کرده و نقطه انجماد سلول های درون درختان را کاهش می دهد.

درختان سوزنی برگ، مانند کاج و نوئل، گرچه به طور کامل به خواب نمی روند، اما رشد خود را در زمستان کاهش می دهند. سوزن های آنها دارای پوشش مومی ضخیمی هستند که نسبت به برگ های معمولی، آب بیشتری را در خود نگه می دارد. به همین دلیل، اکثر درختان سوزنی برگ، سوزن های خود را در تمام طول سال حفظ می کنند. این امر به آنها اجازه می دهد تا نور خورشید بیشتری جذب کنند. 

حتی با وجود این سازگاری ها، درختان در صورت قرار گرفتن در معرض شرایط شدید و اکسترم، می توانند آسیب جدی ببینند. به عنوان مثال، اگر هوا خیلی سرد شود، شیره داخل درخت، درست زیر پوست یخ می زند. شیره حاوی آب است، بنابراین در صورت یخ زدن منبسط می شود. این انبساط فشار ایجاد می کند که به پوست درخت فشار وارد کرده و باعث ترک خوردن یا انفجار آن می شود. پوست درخت مانند عایقی برای درخت عمل می کند و از آن در برابر دماهای انجماد محافظت می کند. اگر پوست درخت ترک بخورد یا منفجر شود، این خاصیت را از دست می دهد و بافت های زنده می توانند در معرض دماهای انجماد قرار گرفته و آسیب ببینند. درختان جوان به دلیل نازک بودن پوستشان که مقاومت کمتری در برابر تغییرات دما دارد، بیشتر در معرض این آسیب هستند. علاوه بر آسیب ناشی از دماهای انجماد، درختان در زمستان باید با اثرات برف سنگین، یخ و باد نیز مقابله کنند. برف و یخ سنگین می تواند روی شاخه های درخت انباشته شود و باعث شکستن آنها شود. بادهای شدید به راحتی می توانند شاخه ها را بشکنند و حتی درختان با ریشه های ضعیف را واژگون کنند. به گفته Robert Bardon، شرایط زمستانی می تواند فعالیت گلدهی را در بهار کاهش دهد. جوانه های گل زمانی که به طور کامل در خواب باشند، انعطاف پذیرتر هستند. جوانه های گل هایی که در اوایل بهار، دوره های گرم را تجربه می کنند، ممکن است از خواب خارج شوند و سپس در معرض یخبندان دیررس یا سرمای شدید قرار گرفته و به شدت آسیب پذیر شوند.

به گفته‌ی Bardon، میزان خسارت ناشی از یخ‌زدگی در مکان‌های مختلف متفاوت است. اگرچه زمستان چالش مهمی برای گونه‌های گیاهی تکامل یافته در جنوب ایالات متحده و سایر نقاط جهان با آب و هوای گرم‌تر محسوب می‌شود، اما اکثر درختان برای بقا در سردترین دماهای محیط طبیعی خود سازگار شده‌اند. با اینکه زمستان‌ها به دلیل تغییر اقلیم کوتاه‌تر و گرم‌تر می‌شوند، اما این به معنای پایان یافتن دماهای انجماد و سایر شرایط شدید نیست. تحقیقات نشان می‌دهند که گرمایش جهانی باعث می‌شود توده هوای قطب شمال با دفعات بیشتری به عرض‌های جنوبی نفوذ کند و در نتیجه، آمریکایی‌ها می‌توانند انتظار زمستان‌های سخت‌تری را داشته باشند. Bardon می گوید: «درختان بومی ما با این نوع رویدادها سازگار شده‌اند. اما  افراد می‌توانند اقداماتی را برای افزایش شانس بقای آن‌ها انجام دهند.». نقشه مقاومت گیاهان USDA (وزارت کشاورزی ایالات متحده) برای تمام کدهای پستی در سراسر کشور، مناطق کاشت منطبق بر سرما را نمایش می‌دهد. هر یک از 26 منطقه بر اساس میانگین حداقل دمای سالانه‌ی شدید در یک دوره 30 ساله تعیین شده است. با انتخاب منطقه‌ی مقاومت مناسب، افراد می‌توانند اطمینان حاصل کنند که درختان و گیاهانی را انتخاب می‌کنند که برای شرایط آب و هوایی زمستانشان مناسب هستند. علاوه بر انتخاب درختان مناسب برای مناطق کاشت منطبق بر سرما، مردم باید مالچ‌پاشی اطراف پایه‌ی درختان را برای عایق‌بندی خاک در نظر بگیرند. این کار به گرم نگه داشتن ریشه‌ها در طول دوره‌های سرمای شدید کمک می‌کند. همچنین انجام نگهداری و مراقبت منظم در طول فصل رشد اهمیت دارد.

Reference

https://cnr.ncsu.edu/news/2024/02/how-trees-survive-in-winter