Skoro fotosynteza zimą nie zachodzi – liście nie są drzewom potrzebne. Ale czy drzewa naprawdę muszą je zrzucać? Czy liście nie mogłyby zostać na drzewach i po prostu nic nie robić? Otóż nie!

Zmiany wraz z nadejściem do zimy

Astronomiczna jesień zaczyna się 23 września. I chociaż pogoda o tej porze roku często jest bardzo ładna, to bez względu na świecące słońce i wysokie temperatury powietrza nadejścia jesieni nie można nie zauważyć.

Dni stają się coraz krótsze, a noce coraz dłuższe. I mimo dość wysokiej temperatury powietrza w ciągu dnia, ranki i wieczory są o wiele chłodniejsze niż latem. Te zmiany to sygnał dla roślin i zwierząt, że lato i praktycznie nieograniczony dostęp do pożywienia zaraz się skończą. Cała przyroda powoli przygotowuje się do przetrwania zimy.

Wraz z nadejściem jesieni zauważamy, że wiele gatunków ptaków odleciało, a inne przygotowują się do odlotu do ciepłych krajów. Zwierzęta zmieniają futro, gromadzą tkankę tłuszczową i zapasy pożywienia, wiele gatunków spowalnia metabolizm i zapada w zimowy sen. A rośliny?

Zmiany w świecie roślin najwyraźniej widać u drzew liściastych. Już pod koniec lata wiele z nich zaczyna zmieniać kolor swoich liści. Pod koniec października zaczynają je zrzucać. Dlaczego tak się dzieje?

Odżywianie się roślin

Zanim odpowiemy na pytanie, czemu drzewa zrzucają jesienią liście, przypomnijmy, jak się odżywiają. Drzewa liściaste, podobnie jak większość gatunków roślin, to organizmy samożywne, wytwarzające dla siebie pokarm w procesie fotosyntezy. Proces ten zachodzi w zielonych częściach roślin – przede wszystkim w liściach, których główną funkcją jest produkcja pożywienia. Do tego niezbędne są im woda, dwutlenek węgla oraz światło słoneczne dające energię. Brak któregoś ze składników uniemożliwia przeprowadzenie fotosyntezy. A zimą pod dostatkiem jest jedynie dwutlenku węgla – zaś światła słonecznego i wody, jest mało… Zbyt mało, aby drzewo mogły się „nakarmić”. Dni są krótkie i często bardzo pochmurne. Zamiast deszczu zazwyczaj pada śnieg, a woda w ziemi jest zamarznięta. Dlatego też skracający się dzień to dla drzew liściastych sygnał – najwyższy czas zakończyć fotosyntezę!

Czy liście mogłyby zostać na drzewach i poczekać na wiosnę?

Skoro fotosyntezy nie będzie – liście nie będą drzewom potrzebne. Ale czy drzewa naprawdę muszą je zrzucać? Czy liście nie mogłyby zostać na drzewach i po prostu nic nie robić? Otóż nie! Dlaczego? Drzewa w naszym klimacie nie mogą sobie pozwolić na zatrzymanie zielonych liści. Ich utrzymanie jest dla roślin dość kosztowne, ponieważ liście składają się  w dużym stopniu właśnie z wody. Woda jest im potrzebna nie tylko do pracy, ale też do utrzymania się przy życiu i budowania własnych tkanek. Co więcej – drzewa tracą wodę właśnie przez liście, a konkretnie przez aparaty szparkowe. Na przykład brzoza w ciągu jednego dnia potrafi stracić, a konkretnie oddać do atmosfery, nawet 70 litrów wody, czyli tyle, ile dorosły człowiek potrzebuje w ciągu miesiąca.

Warto wspomnieć jeszcze o jednym… Zimą woda zamarza. Zamarzająca woda zwiększa swoją objętość. To samo stałoby się także z wodą, która buduje liście. Znajdująca się w nich woda, zamarzłaby i rozsadziła tkanki liści.

Drzewa muszą zrzucać liście, aby przetrwać zimę

Jaki z tego wniosek? Utrzymanie liści zimą byłoby dla drzew naszej szerokości geograficznej bardzo nieopłacalne. One same niczego by nie produkowały, a dodatkowo same zużywałyby i traciły bezcenną wodę. A zimą drzewa muszą oszczędzać – i wodę, i zgromadzone substancje odżywcze. Tę sytuację możemy porównać do pracy robotników w fabryce. Jeśli robotnicy pracują i przynoszą fabryce zysk – wydatki na ich pożywienie są opłacalne. Jeśli robotnicy nie pracują, fabryka nie zarabia dzięki nim i nie może sobie pozwolić na ich karmienie. Dlatego drzewa muszą zrzucać liście. Gdyby drzewa je zatrzymały, nie przetrwałyby zimy. Liście zużyłyby znaczną część zapasów. Zrzucanie liści jest zatem jednym ze sposobów przystosowania się drzew do naszych warunków klimatycznych. Inaczej dzieje się w wypadku drzew i krzewów liściastych w obszarach o łagodniejszym klimacie, gdzie rosną drzewa i krzewy zimozielone lub wiecznie zielone. One nie zrzucają liści na zimę, lecz zmniejszają transpirację oraz ograniczają parowanie. W tym celu liście takich roślin np. zwijają się w liście w rurki lub zwisają pionowo z drzew, tym samym ograniczają powierzchnię, z której paruje woda.

Zrzucenie liścia to cały proces

Zanim drzewa zrzucą liście, muszą się do tego przygotować. Liście zaczynają się starzeć. Zanika w nich chlorofil, czyli barwnik, który nadaje im zielony kolor i dzięki któremu zachodzi proces fotosyntezy. Liść pozbawiony chlorofilu przestaje pracować. Ponadto kiedy nie ma chlorofilu, stają się widoczne inne barwniki, które do tej pory były „zakryte”. To właśnie one nadają liściom wielu drzew piękne żółte, pomarańczowe i czerwone barwy i pozwalają wykorzystać inne pasma światła widzialnego. Dzięki temu rośliny jeszcze pod koniec wegetacji mogą fotosyntetyzować.

W tym czasie między liśćmi a gałązkami, na których rosną, zaczyna się tworzyć specjalna przegroda – warstwa odcinająca. Ona osłabia połączenie liści z drzewem oraz blokuje dopływ wody i substancji odżywczych do liści. Pozbawione wody liście usychają i w pewnym momencie odpadają. W miejscach, gdzie na gałęziach rosły liście, powstają tak zwane blizny liściowe. Dokładnie w tych samych miejscach wiosną wyrosną nowe, młode liście. Na całym świecie co roku spada z drzew aż kilka miliardów ton liści!

Po zrzuceniu liści drzewa przechodzą w stan spoczynku. Pozbawione „kosztownych” liści mają o wiele mniejsze zapotrzebowanie na wodę i pokarm. Zaś w pniach, gałęziach i korzeniach mają zgromadzone zapasy na zimę – cukry i tłuszcze. Dzięki nim przetrwają niskie temperatury i brak światła.

Drzewa iglaste nie gubią igieł

A dlaczego drzewa iglaste nie gubią igieł? Ponieważ są znacznie lepiej przystosowane do trudnych warunków klimatycznych niż drzewa liściaste. Mrozy i brak wody nie są dla nich tak groźne. Igły pokryte są grubą warstwą skórki i substancji woskowej, która zabezpiecza je przed niskimi temperaturami powietrza i utratą wody. Mają także mniejszą powierzchnię niż liście oraz jest w nich znacznie mniej wody niż w liściach. Ponadto drzewa iglaste na zimę odprowadzają wodę z igieł do niższych partii rośliny. Wyjątkiem wśród polskich drzew iglastych jest modrzew. Ma on bardzo cienkie i delikatne igły, które nie przetrwałyby zimy i dlatego zrzuca je jesienią.

Tekst: AKH (dydaktyk EDUSCIENCE)

Galeria zdjęć