Хвойные деревья зеленые зимой

Почему ёлки зелёные? Учёные раскрыли секрет хвойных деревьев

Оказывается, у них есть особый — зимний — режим фотосинтеза. Правда, кислород во время этого процесса не вырабатывается, зато иголки в целости и сохранности.

Как выяснилось, хвойные деревья зимой переходят на особую — «сокращённую» — схему фотосинтеза. Надо сказать, это вообще невероятно сложный процесс. В растениях работают два совершенно разных светособирающих комплекса: фотосистема I и фотосистема II. Правда, в порядке очерёдности получается, что сначала запускается вторая, а потом первая. Фотосистема II вырабатывает кислород из воды. Фотосистема I участвует в преобразовании углекислого газа. Летом действуют оба аппарата, но зимой они полноценно работать не могут — как минимум потому, что нет доступа к воде в жидком виде. Возникает вопрос: что делать с весенними лучами? Как установили учёные, хлорофиллы в фотосистеме II поглощают свет, но для собственных процессов его не используют, а передают энергию фотосистеме I. Измерения показали, что как раз ранней весной в фотосистему I поступает максимум «донорского» света. А там вся эта энергия рассеивается специальным пигментом. Таким образом удаётся благополучно пережить мороз и солнце и дождаться потепления, чтобы снова начать выработку кислорода.

Биологи уверены, что без этой способности хвойные деревья не могли бы оставаться вечнозелёными и выживать там, где другие растения жить не могут. А без них на Севере не могли бы выжить и люди — это был и материал для строительства домов, и дрова. И, наконец, ещё один занятный вывод учёных: трудно представить, что бы мы наряжали под Новый год, не будь на свете хитрого зимнего фотосинтеза.

Источник

Почему елка (ель) всегда зеленая? Причины, фото и видео

Интересно

Лиственные растения умеренного климата сбрасывают на зиму листву. Осенью клены, ясени, березы желтеют или краснеют, листья стремительно изменяют свой цвет, чтобы омертветь и опасть. Но хвойные вечнозеленые растения не вписываются в общий распорядок.

Только лиственница сбрасывает свои иголки, остальные же хвойные – ель, сосна, кедр и прочие, остаются зелеными на протяжении круглого года. Почему общий закон над ними не властен? Оказывается, на данный счет есть собственные закономерные причины. Природа оставляет елям зеленый цвет не случайно.

Лиственные растения и смена времен года

Растения с широкими листьями остаются зелеными летом, а на зиму сбрасывают листья полностью. Они все равно будут бесполезными в морозный период, так как устойчивостью к холоду не обладают, завянут при первых же заморозках. Потому от них проще избавиться, впав на холодное время в своеобразную спячку, чтобы отрастить свежую зелень уже весной.

Все молодые листики имеют зеленый цвет, который обеспечивается хлорофиллом. За счет данного вещества происходит фотосинтез – процесс, обеспечивающий растения питанием. Он происходит при наличии солнечного цвета, а его «побочным» эффектом становится выделение в атмосферу кислорода. Ночью, когда из-за темноты у растений нет возможности производить фотосинтез, они дышат как самые обычные земные существа, вдыхая кислород и выделяя углекислоту. Только присутствие хорошего освещения позволяет им действовать иначе.

В жарких странах, где нет губительных для листвы заморозков, а солнечного освещения достаточно круглый год, местные растения остаются вечнозелеными. Среди хвойных южным признается разве что кипарис и некоторые сосны, преимущественно горные. В большинстве своем хвойные – типичные северные растения. В суровых широтах лето короткое, солнца меньше. Лиственным выгоднее избавляться от листвы каждый год, чтобы пережить зиму – с ней же сбрасывается лишняя влага, которая могла бы создать угрозу растрескивания ствола на морозе. Из листьев исчезает хлорофилл, они обретают яркие оттенки, затем опадают. Но хвойным растениям нет необходимости впадать в спячку.

Зачем елке иголки?

Тонкие, длинные иголки способны переносить холода, им не угрожают привычные зимние риски. Они представляют собой видоизмененные листья, которые отличаются минимальной поверхностью, компактностью. Это уменьшает полезную площадь, на которой может происходить фотосинтез, однако снижает также риск повреждения холодом, ветрами. Проблемы с малой площадью отдельной иголки для фотосинтеза с легкостью решаются густотой хвои.

Что помогает иголке пережить зиму?

Смолистый сок помогает иголкам не замерзать, не отмирать при пониженных температурах зимой, воды же они содержат меньше, чем листья обычных деревьев, это делает их менее уязвимыми к морозам. Кроме того, каждая хвоинка имеет тонкую, но плотную восковую пленку, которая тоже играет защитную функцию. В сильные морозы часть хвои действительно может отмереть, но это будут исключительно молодые побеги, которые еще не успели создать достаточную защиту от капризов природы.

Почему хвойные деревья всегда зеленые?

Ели не впадают в спячку, хотя рост зимой замедляется, фактически останавливается. Новые побеги появляются в весеннее время, шишки перецветают и формируются летом, когда тепло. Зимой же растение просто продолжает очень медленное существование. Хлорофилл иголки не покидает, они остаются зелеными. Именно по этому хвойные деревья всегда зеленые. Для их поддержания нужно совсем мало полезных веществ, колючая крона не обременительна для дерева, смысла сбрасывать ее нет.

Иголки опадают?

Хвоя заменяется ежегодно, как и листья прочих растений, за год меняется до 70-80 процентов иголок. Процесс не заметен, он происходит постепенно – поэтому ель постоянно выглядит зеленой, пышной. Если хвойное растение массово сбрасывает иголки, процесс говорит о его сильной болезни. Массово пожелтевшая, побуревшая хвоя также говорит об этом. В норме ели, пихты и сосны остаются зелеными постоянно.

Интересный факт: лиственница является единственным исключением – осенью ее иголки желтеют, затем опадают. Новые появляются только весной.

Хвойные растения – одни из весьма древних, они развили массу механизмов, позволяющих им успешно выживать в условиях холодного климата. Обладают также целебной смолой, защищающей от ран, обеспечивающей дезинфекцию. На этих деревьях редко поселяются паразиты, а ежегодное созревание шишек, в которых находятся защищенные от неблагоприятных воздействий семена, позволяет им эффективно размножаться, восстанавливать ареал в случае лесных пожаров, прочих происшествий.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Почему ёлки зелёные? Учёные раскрыли секрет вечнозеленых хвойных растений

Оказалось, что у хвойных есть особый — зимний — режим фотосинтеза. Хоть кислород во время этого процесса не вырабатывается, зато иголки остаются в целости и сохранности.

Результаты исследований ученых из шведского Университета Умео и их коллег из Амстердамского свободного университета и канадского Университета Западного Онтарио опубликованы в журнале Nature Communications.

Они выяснили, что зимой световая энергия поглощается молекулами зеленого хлорофилла, но не используется в дальнейших реакциях фотосинтетического механизма, так как низкие температуры останавливают большинство биохимических реакций.

При ярком солнце и низких температурах избыток световой энергии может повредить белки фотосинтетического механизма. Поэтому большинство деревьев сбрасывают листья на зиму. Однако у сосны или ели фотосинтетический аппарат устроен особым образом, из-за этого их хвоя остается зеленой в течение всего года.

«Мы наблюдали за несколькими соснами, растущими в Умео на севере Швеции в течение трех сезонов, — приводятся в пресс-релизе Университета Умео слова первого автора статьи аспиранта Пушана Бага (Pushan Bag), который круглый год собирал образцы хвои и проводил анализы. — Важно, что мы могли работать с иглами «прямо с улицы», чтобы они не успели адаптироваться к более высоким температурам в лаборатории, прежде чем мы проанализируем их, например, с помощью электронной микроскопии, которую мы использовали для визуализации структуры тилакоидной мембраны».

Исследователи установили, что зимой структура тилакоидной мембраны хлоропластов, в которой происходят светозависимые реакции фотосинтеза, реорганизуется, что приводит к возникновению физического контакта между двумя фотосистемами — функциональными единицами, в которых энергия света поглощается и преобразуется в химическую энергию.

В теплых условиях фотосистемы I и II находятся отдельно друг от друга, чтобы обеспечить эффективный фотосинтез, а зимой фотосистема II отдает энергию непосредственно фотосистеме I. Таким образом хвоя сосны справляется с избыточной световой энергией и защищает свой чувствительный фотосинтетический аппарат от повреждений в течение экстремальной северной зимы.

«Хвоя сосны дала нам возможность изучить этот механизм сокращения, или перетекания, представляющий из себя крайнюю степень адаптации», — говорит еще один автор исследования Альфред Хольцварт (Alfred Holzwarth) из Амстердамского свободного университета, который разработал для данного проекта специальный метод флуоресцентного анализа.

«Эта замечательная адаптация не только радует нас во время Рождества, но на самом деле чрезвычайно важна для развития человечества, — продолжает профессор Стефан Янссон (Stefan Jansson) из Университета Умео, руководивший исследованием. — Если бы хвойные деревья не смогли выжить в суровом зимнем климате, обширные территории в северном полушарии, возможно, не были бы колонизированы человеком, поскольку хвойные деревья давали дрова, жилье и другие предметы первой необходимости. И сегодня они составляют основу экономики большинства приполярных стран».

Авторы отмечают, что исследование проводилось на соснах, но они полагают, что аналогичный механизм свойственен и другим видам хвойных деревьев, передает РИА Новости.

Источник