Как деревья переносят зиму?

Судя по палеонтологической летописи 250 млн. лет назад деревьев способных переносить температуру ниже 0, на нашей планете не было. Все они были приспособлены к условиям тропиков, где всегда тепло, вода никогда не замерзает и листьям круглый год ничего не угрожает.

Если тропическое дерево реликтовое или современное перенести в Сибирь или Патагонию, то клетки листьев погибнут разорванные острыми кристалликами замершего клеточного сока, точно также как это происходит с замерзшим салатом или шпинатом. В сильные морозы сок циркулирующий внутри стволов превращается в лед с образованием потенциально опасных пузырьков из ранее растворенных газов, именно так опасность несет не сам лед, а пузырьки которые не исчезают после его таяния.

деревья зимой

Дело в том что внутри стволовая циркуляция сока происходит за счет того что между молекулами воды существуют водородные связи, благодаря которым соку удается преодолеть силу притяжения. Пузырьки же газа разрывают водородные связи прекращая приток сока в капиллярах. В общем требования к морозоустойчивости включают защиту от образования пузырьков газа и угрожающим непосредственно клеткам кристаллами льда.

Поскольку зашита от пузырьков необходима и в тропических условиях во время засухи, эволюция успела решить эту там. Когда в стволах идет интенсивный процесс забора воды из почвы, в капиллярах происходит спонтанное всасывание газов из окружающих тканей. Эволюция решила эту проблему переходом к капиллярам меньшего диаметра, в которых вопреки интуиции образуется меньше газовых пузырьков что объясняется законом Гидравлиционных полостей. То есть получилось так что у деревьев приспособленных к засушливым условиям одно из свойств необходимых для морозоустойчивости было задолго до того как началось распространение деревьев за пределы тропического пояса.

В широтах для которых характерны низкие температуры у деревьев развились два механизма которые и по сей день защищают их листья от мороза. Первый это насыщение клеточного сока листьев углеводом что превращает его в природный аналог антифриза.

В ряде деревьев в особенности вечно зеленых хвойных наподобие ели или сосны развитие на этом остановилось и превратившиеся в иглы листва, наполненная этим антифризом остается на ветвях круглый год. Но у других деревьев скажем клена, березы или лиственницы уровень сахара в клетках меньше за счет того что зимой в избежание гибели листвы от мороза деревья ее сбрасывают.

Данные механизмы способствовали исключительной морозоустойчивости по крайне мере до тех пор пока потомки этих деревьев не попали в тропические широты где эти механизмы пригодились для выживания в условиях продолжительных засух характерного для мусонного климата. 

По имеющимся данным единственным механизмом пригодным для обеспечения морозоустойчивости является насыщение клеточного сока углеводами, поэтому чтобы получить сладкий антифриз с которым легче пережить зиму а именно кленовый сироп, без поездки на север не обойтись.

Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс

Подпишитесь на новые статьи - введите Ваш e-mail

Загрузка...