Amikor igazán zordra fordul az idő, az emberek kabátot, sapkát, meleg ruhát, csizmát vesznek fel, hogy melegen tartsák magukat – a fák azonban nem képesek erre. Vajon hogyan tudják mégis túlélni a metsző jeges szelet? A fagyos éjjeleket, a rájuk telepedő hóréteget?
Két fő fafajta létezik a kontinentális éghajlatú helyeken: ezek a lombhullató fák és a tűlevelű fák. A lombhullató fák télen elhullajtják leveleiket, a tűlevelű fák viszont megtartják a leveleiket a hideg hónapokban is.
Leveleik, amelyeket „tűleveleknek” nevezünk, egész évben a fákon maradnak, ezért „örökzöldeknek” nevezzük őket. Mindkét fafajta alkalmazkodott a hidegben való túléléshez. Ezen alkalmazkodási módok némelyike hasonló, némelyik azonban merőben különbözik egymástól.
Hogyan alkalmazkodnak a fák a hideghez?
A kéreg a fák első védelmi vonala a hideg ellen. A külső kéreg megvédi a fát a betegségektől, rovaroktól, viharoktól és a szélsőséges hőmérséklet-ingadozástól. Tele van ún. légkamrákkal, amelyek szigetelő rétegként működnek, amelyek megvédik a fát – a mi házaink szigetelőanyagaihoz hasonlóan.
De a fák levelei is alkalmazkodnak a hideghez. A fák levelei azok, ahol a fotoszintézis zajlik. Ez az a folyamat, amelynek során a növények a napfény energiáját arra használják, hogy a szén-dioxidot és a vizet kémiai úton összekapcsolva cukrokat képezzenek. A fák ezt követően ezeket a cukrokat energiaként használják fel.
A másik fontos folyamat, amely a levelekben zajlik, a transzspiráció. A leveleken nyílások vannak, amelyeket sztómáknak neveznek. Ezeket őrsejtek szabályozzák, amelyek képesek kinyitni és bezárni a sztómákat. A transzspiráció során oxigéngáz és vízgőz távozik a fából a sztómákon keresztül. Ahogy a víz távozik a sztómákból, több víz kerül fel a gyökerekből a xilémán keresztül. Ezért tud a víz felfelé áramlani a fában.
Télen a fák gyökerei nem jutnak folyékony vízhez, mert a talaj fagyott. Ezért, hogy a levelek ne pazarolják a vizet a transzspirációval, a lombhullató fák ősszel elveszítik leveleiket. Ezt a folyamatot nevezzük abszikkciónak.
De mi a helyzet a tűlevelű fákkal? Ők nem dobják le a tűket. Hogyan élik túl a téli hideg, száraz körülményeket? A tűlevelű fáknak különböző levéladaptációik vannak. A tűleveleik hosszúak és vékonyak. Ez azt jelenti, hogy kicsi a felületük. A kisebb felület azt jelenti, hogy kevesebb sztómával rendelkeznek, amelyekből vizet veszítenek.
A keskeny levelek segítenek megakadályozni, hogy a hó felhalmozódjon és letörje az ágakat. A sztómák nem a tű felszínén, hanem a tű mélyén helyezkednek el. Ezáltal a tű belsejében egy levegővel teli zseb jön létre. A mozdulatlan levegő kisebb transzspirációt eredményez, mint az áramló levegő. A tűleveleken vastag, viaszos hámréteg van (a kutikula a levél legkülső része), amely segít megakadályozni a vízveszteséget.
Hogyan készülnek fel a fák a télre?
Ősszel a fák elkezdenek felkészülni az „alvó” állapotra. Egész télen ebben a nyugalmi állapotban maradnak. Ilyenkor a fa anyagcseréje, vagyis belső folyamatai lelassulnak. A fa nem fogyaszt annyi energiát, mint például tavasszal és leáll a növekedése, ezáltal energiát takarít meg, hogy életben maradjon a hideg téli hónapokban.
A fa ilyenkor másképp bánik a szöveteiben lévő vízzel. A fa kérge alatt vannak azok a szövetek, amelyek a vizet, a cukrot és más tápanyagokat felfelé és lefelé mozgatják a fában. Ez kicsit olyan, mint egy vízvezetékrendszer, ami két fő szállítószövet-típust tartalmaz: ez a floém és a xilém.
A xiléma a vizet és a tápanyagokat a fa gyökereitől a levelek felé szállítja. A floém viszont a cukrokat szállítja lefelé a fa leveleiből a fa többi részébe. A fán felfelé és lefelé mozgó folyadékokat nedvnek nevezzük. A xilém és a floém révén sok víz áramlik felfelé és lefelé a fában, és ha ez a víz megfagy, elpusztíthatja a fa sejtjeit. A jégkristályok ugyanis élesek, és képesek átszakítani a sejtfalakat.
Ezért, akárcsak az emberek otthonában, fontos, hogy télen a fa „csöveiben” ne legyen olyan víz, amely megfagyhat. A növényekben a jég bizonyos típusú molekulák, az úgynevezett jégmagképzők körül alakulhat ki. A fák olyan fehérjéket termelnek, amelyek jégmagképzőként működnek, és a sejtek közé küldik őket.
Ahogy a jég elkezd kialakulni, folyékony vizet von ki a fa sejtjeiből. Ahogy egyre több és több víz húzódik ki a sejtekből, a sejtekben maradt nedv egyre több cukrot fog tartalmazni. A nedv nagyon sűrű és szirupszerű lesz. Most már alacsonyabb a fagyáspontja, mint a környezeté, ezért nehezebben fagy meg.
A nukleátorok mellett a fák fagyálló fehérjéket is termelnek. Ezek a fehérjék segítenek megakadályozni a jégkristályok kialakulását hideg hőmérsékleten. Így azt követően, hogy a vízzel biztonságosan megbirkózott és a levelekről gondoskodott, a fa készen áll arra, hogy hosszú téli álomra szenderüljön. Amikor eljön a tavasz, és a hőmérséklet ismét emelkedni kezd, mindezek a folyamatok megfordulnak. Ekkor látjuk, hogy a fákon elkezdenek rügyezni a levelek, és minden újra növekedésnek indul.
(Fotók: Pixabay)
