Procesy życiowe roślin

Rok z życia drzewa czyli kilka słów o procesach fizjologicznych u roślin

W Polsce występuje klimat umiarkowany przejściowy ciepły, któremu towarzyszą cztery pory roku, co w znaczący sposób wpływa na wszelkie procesy fizjologiczne u roślin. Przyjrzyjmy się tym zmianom w funkcjonowaniu roślin na przykładzie wiązu szypułkowego (Ulmus laevis Pall.) – pomnika przyrody rosnącego na terenie Uniwersytetu Pedagogicznego. Jego dokładną lokalizację możesz sprawdzić na mapie zamieszczonej na stronie głównej projektu.

Wiosna

Wiosną wszelkie drzewa liściaste budzą się do życia, aktywując na nowo wiele „zatrzymanych” na zimę procesów fizjologicznych. Procesy te ułatwią im funkcjonowanie w zbliżających się porach roku, jak również przygotowanie do przetrwania zimy. Ze względu na liczne wiosenne opady deszczu, nasz wiąz efektywnie pobiera dostępną wodę wraz ze składnikami mineralnymi z gleby, poprzez włośniki znajdujące się na korzeniach. Następnie woda zostaje przetransportowana do naczyń i przemieszczona, dzięki siłom adhezji i kohezji, do nadziemnych organów drzewa. W okresie wiosny powstają pąki kwiatowe oraz pąki liściowe. Po rozwinięciu i wykształceniu się zielonych liści, wraz z nadejściem długich i słonecznych dni, następuje intensyfikacja fotosyntezy i wytwarzanie dużych ilości potrzebnych do wzrostu asymilatów. Ze związków nieorganicznych takich jak CO₂ i H₂O pod wpływem energii świetlnej powstają związki organiczne np. glukoza. Reakcje fotosyntezy przebiegają w dwóch fazach: jasnej zachodzącej w tylakoidach granum oraz ciemnej (cykl Calvina-Bensona), zachodzącej w stromie chloroplastów. Proces ten regulowany jest między innymi przez czynniki środowiskowe: dostępność światła, dostępność wody (susza glebowa lub deficyt wodny w glebie może doprowadzić do zamknięcia się szparek liściowych), składu atmosfery (intensywność fotosyntezy zależy od stężenia CO₂ w powietrzu) oraz temperatury (wysoka jak i niska temperatura może hamować intensywność fotosyntezy; optimum dla naszego wiązu wynosi 15-30˚C). Zazwyczaj na początku kwietnia (zależnie od pogody) wiąz rozwija liczne kwiatostany. Zebrane w pęczki osadzone na szypułkach kwiaty są obupłciowe i zapylane przez wiatr. Po krótkim procesie kwitnienia, kwiaty przekształcają się w zielone skrzydlaki, następnie jako dojrzałe owoce przyjmują barwę jasnożółtobrązową. Rozprzestrzeniane są również za pomocą wiatru, a przemieszczanie się nasion ułatwia ich specyficzna budowa.

Lato

Latem kiedy do liści naszego wiązu zaczyna docierać duża ilość światła, zawarty w nich chlorofil przechodzi swoisty „test wytrzymałości”, starając się zaabsorbować i zgromadzić możliwie dużo energii, potrzebnej do fotosyntezy. Jednak w niektóre dni światła jest tak dużo, że sam chlorofil nie jest w stanie sobie poradzić. Wówczas zbyt wysokie natężenie światła może doprowadzić do tzw. fotoinhibicji, czyli zahamowania procesów fotosyntezy. Wtedy z pomocą przychodzą zawarte w liściach „barwniki pomocnicze” takie jak karotenoidy i ksantofile. Pochłaniają i rozpraszają one nadmiarową energię, chroniąc liście przed uszkodzeniami. Intensywność fotosyntezy zmienia się również w różnych porach dnia. W ciemności oraz przy słabym oświetleniu następuje wydzielenie CO2, co świadczy o przewadze intensywności procesu oddychania nad fotosyntezą. Świtem, przy niewielkiej intensywności oświetlenia procesy oddechowe oraz fotosynteza równoważą się. Jest to tzw. świetlny punkt kompensacyjny fotosyntezy. Dalszy wzrost natężenia światła powoduje początkowo proporcjonalne zwiększenie intensywności fotosyntezy, aż do momentu wysycenia światłem. Wówczas dalsze zwiększenie ilości energii świetlnej nie powoduje już podwyższania intensywności fotosyntezy.

Jesień

Jesień to czas, w którym drzewa przygotowują się na nadejście zimy. Zmniejszenie ilości energii świetlnej daje sygnał roślinie do nadejścia niekorzystnych warunków życia, w których będą musiały zajść pewne zmiany dotyczące m.in. gospodarowania energią. Łączy się to z odprowadzeniem chlorofilu z liści. Wówczas naszym oczom ukazują karoteny i ksantofile, które zapewniają tak wielką rozmaitość jesiennych barw. W przypadku wiązu liście jesienią przyjmują barwę żółtą. Z końcem jesieni liście opadają, a w procesie tym bierze udział etylen – hormon roślinny, który przyczynia się do powstawania warstwy odcinającej, znajdującej się u nasady ogonka liściowego i łodygi.

Zima

Zima to okres, w którym roślinom doskwierają niekorzystne warunki środowiska. Krótki dzień, mała ilość energii słonecznej oraz niskie temperatury powodują, że wiele drzew przechodzi w stan spoczynku. Nasz wiąz ogranicza więc wszelkie procesy życiowe. Ze względu na zamarzanie wody w glebie roślina nie jest w stanie jej pobierać. Przyczynia się to do powstawania tzw. suszy fizjologicznej, która w skrajnym przypadku może powodować nawet usychanie roślin.

 

Rzut oka na funkcjonowanie naszego wiązu w zmieniających się warunkach otoczenia dobrze ilustruje nam niezwykłość natury oraz ogromne możliwości adaptacyjne roślin, które w różnych warunkach klimatycznych potrafiły wykształcić lub zmodyfikować procesy metaboliczne tak, aby optymalnie wykorzystywać dostępne zasoby środowiska. Ważne jest abyśmy chronili wszelkie zasoby naturalne Ziemi i szczególnie dbali o różnorodność gatunkową. Pamiętajmy, że drzewa nie tylko produkują dla nas tlen, pochłaniają dwutlenek węgla i zapewniają przyjemny cień latem, ale są także miejscem życia dla wielu innych organizmów: grzybów, bezkręgowców, ptaków…

 

Autor: Kacper Szambelan