ARBORÉTUM MLYŇANY
Slovenskej akadémie vied

Domov » Aktuality » Viete, ako dreviny prežívajú zimu?

Viete, ako dreviny prežívajú zimu?

Pridané: streda, 07. marec 2012 08:14

Nie je to tak dávno, čo na juhu Slovenska, a teda aj u nás v Arboréte Mlyňany SAV, počas dvoch týždňov klesala nad ránom teplota vzduchu na -15 a na Orave a Spiši až k -30 °C. V hlavných správach sme počúvali o úmrtiach podchladením a omrzlinách končatín predovšetkým u ľudí bez domova či už na Slovensku, Ukrajine alebo v Poľsku, ale aj o stanových táboroch poskytujúcich jednoduchú stravu a nocľah pre nich, o sprístupnených čakárňach železničných staníc, ktoré im pomáhali prečkať toto kruté obdobie a s tým súvisiacich peripetiách s neprispôsobivými jedincami. Na druhej strane to boli „ľadové medvede“ vo veku od 10 do 70 rokov vrhajúce sa do vôd inak zamrznutých riek a jazier, demonštrujúc tak možné víťazstvo nad zimou a ľadom.

Človek a mnohé živočíchy sa môžu pohybovať, a tak uniknúť zime. Môžu sa obliecť alebo sú obdarené hustou srsťou a hrubou tukovou vrstvou, ktorá ich ochráni pred chladom; navyše disponujú metabolizmom uvoľňujúcim teplo ako vedľajší produkt. Ale ako si so zimou poradia poikilotermické (teplota viac-menej kopíruje teplotu prostredia) rastliny, ktoré nie sú schopné pohybu z miesta na miesto? Aj v tejto množine organizmov nájdeme viacero skupín – stratégií prežitia. Jednoročné byliny sa snažia ukončiť svoj životný cyklus do zimy a v podobe semien/plodov ju prečkajú. Dvojročné a trváce ju prežívajú vo forme vegetatívnych rozmnožovacích orgánov, a mnohé z nich súčasne vo forme semien/plodov. U stromov, krov a polokrov však chlad/mráz zasahuje celú nadzemnú časť a značný podiel podzemnej časti tela.

Príprava začína už na jeseň, kedy stromy a kry ukončujú rast. Pokles teplôt mierne nad nulu na niekoľko dní spúšťa proces otužovania zahŕňajúci akumuláciu rozpustných uhľovodíkov (cukry), polyolov, nízkomolekulových dusíkatých zlúčenín (aminokyseliny, polyamíny) v bunkovej protoplazme, ktoré ju ochraňujú pred nadmernou stratou vody spôsobenou mrazom. Centrálne vakuoly sa rozpadajú na viac menších a bunky strácajú vnútorný tlak. Teraz sú bunky pripravené na druhý krok otužovania realizovaný pri teplote okolo -5 °C. V jeho rámci dochádza k syntéze stresových proteínov o veľkosti 7 – 40 kDa, podobných známym LEA proteínom, dehydrínom a kryoprotektínom, ktoré stabilizujú biomembrány a štruktúrne proteíny počas mrznutia a topenia ľadových kryštálikov v medzibunkových priestoroch. Súčasne sa do bunkových membrán inkorporujú chladu-odolné fosfolipidy. Posledná fáza aklimácie vyžaduje nepretržitú expozíciu teplotám medzi -5 a -15 °C. Každá z nich teda pripraví rastlinu na znášanie účinkov konkrétne silných mrazov. Celý tento proces je plynulý a veľmi flexibilne reagujúci aj na krátkodobé teplotné zmeny, a to až do straty dormancie. Samozrejme, jednotlivé časti rastlinného tela sú rôzne odolné voči chladu. Za najcitlivejšie sa považujú reprodukčné orgány (kvetné časti) ako aj rastúce vegetatívne časti, preto spôsobuje neskorý mráz také škody. Najodolnejšia je nadzemná časť rastliny – kmeň, konáre (-50 °C, niektoré ihličnany aj -80 °C) s púčikmi (-25 °C). Koreňový systém však znesie oveľa menšie mrazy (okolo -20 °C).

Napriek relatívne malému výparu počas slnečného počasia, môže byť pre rastliny (zvlášť vždyzelené) problémom aj neschopnosť prijímať vodu zo zamrznutej/podchladenej pôdy (aby pokryli jej stratu transpiráciou), čo môže viesť k tzv. mrazovému vysýchaniu. Snehová pokrývka, ktorá ťažkosti s vysýchaním zmierňuje, môže v prípade, že dosiahne masívnu hrúbku alebo na povrchu zamrzne, spôsobovať komplikácie pri výmene plynov medzi pôdou a ovzduším, ktorých výsledkom je stres z nedostatku kyslíka a riziko otravy buniek koreňa etanolom.

Vždyzelené taxóny sa musia boriť aj s nadbytkom svetelnej energie, ktorá je pohlcovaná listami, no nízke teploty bránia jej využitiu vo fotosyntetickej asimilácii CO₂. Pomáhajú im však ochranné mechanizmy, ako schopnosť premeny svetelnej energie na tepelnú v tzv. xantofylovom cykle, rôzne formy cyklického elektrónové transportu na úrovni tylakoidných membrán chloroplastov, rozsiahly antioxidačný aparát eliminujúci reaktívne formy kyslíka resp. dusíka a ďalšie minoritné „odbočky“ v toku elektrónov. Opadavé dreviny tieto problémy takmer eliminujú zhodením listov na jeseň. Príroda si teda poradila aj s takýmito nepriaznivými podmienkami pre život...

Spracoval: Ing. Peter Ferus, PhD.