كيف تواجه الأشجار فصل الشتاء؟

تواجه الأشجار تحديات كبيرة تتمثل في فصل الشتاء وتشمل برودة الطقس، الصقيع وقلّة المياه. على عكس الحيوانات، لا تستطيع الأشجار إيجاد ملجأ تختبئ فيه، لذلك، عليها ابتكار استراتيجيات للصمود في فصل الشتاء والازدهار أيضًا.

تخضع الأشجار بأجزائها الثلاثة الرئيسية – الجذور والجذع والتاج – لسلسلة من التغيرات الفسيولوجية استعدادًا لفصل الشتاء. تتساقط أوراق الأشجار النفضية مع بداية فصل الخريف لتقليل خسارة الماء والحفاظ على الطاقة. تنجم عملية التساقط، المعروفة باسم الانقطاع، عن التغيرات في طول اليوم ودرجة الحرارة. تزامنًا مع تباطؤ إنتاج الكلوروفيل، يتلاشى اللون الأخضر، ليكشف عن الألوان النابضة بالحياة لأوراق الشجر في الخريف. تسمح هذه العملية للأشجار المتساقطة بالدخول في حالة سكون  (سبات) لتحمل أشهر الشتاء الباردة.

من ناحية أخرى، تحتفظ الأشجار دائمة الخضرة، مثل الحمضيات والصنوبريات، بأوراقها طوال العام، وتستخدم نظم تكيف مختلفة لتحمل برد الشتاء. تتميز بعض الأشجار دائمة الخضرة، مثل الصنوبر والتنوب، بأوراق تشبه الإبرة تقلل من فقدان الماء وعليه، تبقى خضراء طوال العام. تحتوي هذه الأوراق التي تشبه الإبر على سطح صغير مقارنةً بالأوراق العريضة، مما يقلل من خطر فقدان الماء من خلال النتح. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تكون الأوراق دائمة الخضرة مغطاة بقشرة سميكة وتحتوي على عدد أقل من الثغور (المسامات)، مما يقلل من فقدان الماء.

ينجم عن الاستعداد لفصل الشتاء عاملين رئيسيين هما انخفاض درجات الحرارة وضوء الشمس. مع انخفاض المدة الزمنية لإنارة الشمس، تبطئ الأشجار عمليات نموها وتمد جذورها بالعناصر الغذائية. يؤدي تفكك الكلوروفيل في الأوراق إلى ظهور ألوان نابضة بالحياة لأوراق الشجر في الخريف، مما يشير إلى بداية مرحلة السكون. بالإضافة إلى ذلك، فإن إنتاج حمض الأبسيسيك في البراعم الطرفية يوقف النمو ويمنع انقسام الخلايا.

يدفع انخفاض درجات الحرارة الأشجار للاستعداد لفصل الشتاء. يتكون حوالى 50% من حجم الشجرة من الماء، مما يشكل خطر التلف عندما تنخفض درجات الحرارة إلى ما دون درجة التجمد. يمكن أن يؤدي تكوين الجليد داخل الخلايا إلى تمزق الخلايا وكسر الأغصان وفي النهاية موت الأشجار. ومع ذلك، فقد طورت الأشجار آليات للتخفيف من هذه المخاطر. تتميز الأشجار دائمة الخضرة بأوراق تحتوي على كمية أقل من الماء وطبقة واقية تشبه الشمع، في حين تنتج بعض الأشجار مركبات طبيعية مضادة للتجمد، مثل السكريات، لخفض درجة تجمد أنسجتها.

بالإضافة إلى ذلك، تستخدم الأشجار استراتيجيات للتحكم في تكوين الجليد ونقله داخل أنسجتها. لذلك، تطلق النباتات دائمة الخضرة مواد كيميائية خاصة تعمل كنواة ثلج، بينما تنتج نباتات أخرى بروتينات مضادة لنواة الجليد لمنع تكوين بلورات الجليد.

مع حلول فصل الشتاء، تقلل الأشجار من عملية التمثيل الغذائي والعمليات الحيوية، مما يحافظ على الطاقة ويجهزها لحالة السكون. في حين أنه قد يكون من المغري منع الأشجار من دخول هذه المرحلة من خلال توفير الضوء الاصطناعي وظروف درجة الحرارة المؤاتية، فإن تعطيل فترة سكونها الطبيعية يمكن أن يؤدي إلى تقصير عمرها بشكل كبير.

في الختام، يفرض الشتاء تحديات كبيرة على الأشجار، ومع ذلك فإن تكيفاتها واستراتيجياتها الرائعة لا تمكنها من البقاء على قيد الحياة فحسب، بل تساعدها أيضًا على الازدهار في مواجهة الشدائد أيضًا. ومن خلال فهم هذه العوامل الطبيعية واحترامها، نسلط الضوء على مرونة الأشجار والتوازن المعقد للأنظمة البيئية في فصل الشتاء.