Jak przetrwać zimę w lesie?

Na krzakach nie ma już jagód, ziemia jest zamarznięta, a lodowaty wiatr smaga nagie konary drzew. Drobny rudzik musi teraz walczyć o przetrwanie  zima jest dla niego największym wyzwaniem. Ten ważący zaledwie 15 gramów ptaszek ma jednak w zanadrzu wypróbowany sposób: podąża za watahą dzików. Po co? Ci mocarni władcy polskich lasów nawet podczas najzimniejszej pory roku przekopują podłoże  wydobywając na powierzchnię ulubione smakołyki rudzika, takie jak owady i nasiona. Także inne zwierzęta mają swoje specjalne strategie pozwalające im przeżyć wiele miesięcy w temperaturze minus 20 stopni Celsjusza. A jak radzi sobie sam las? W końcu zima również dla roślin jest trudnym okresem i musiały one wypracować sposoby przetrwania w tych nieprzyjemnych warunkach. Najlepszym przykładem na to, jak spektakularne mogą być te strategie, jest osika zwana też topolą drżącą. Gdy dni stają się krótsze i temperatura spada poniżej 10 stopni Celsjusza, drzewo aktywuje cykl zmian fizykochemicznych zwiększających możliwość przetrwania.

Naukowcy z Narodowego Centrum Badań Atmosfery (NCAR) w stanie Kolorado odkryli, że osiki wzajemnie ostrzegają się przed nadejściem zimy  transmitują przez korzenie oraz drogą powietrzną substancje przekaźnikowe, na przykład salicylan metylu, który jest pochodną aspiryny. W sytuacjach stresowych, takich jak wahania temperatury albo mróz, drzewa wydzielają w ciągu godziny około 0,082 miligrama tej substancji. Kiedy inne osiki odbiorą ją za pomocą swoich receptorów, również rozpoczynają przygotowania na ciężkie czasy. Salicylan metylu przekształca się w kwas salicylowy (aspirynę) i aktywuje układ odpornościowy drzew. Substancja ta powoduje włączenie ekspresji genów kodujących białka związane z reakcją obronną przeciwko patogenom. Proces ten nazywany jest nabytą odpornością systemiczną.  \Nodróżnieniu od ludzi, którzy musza przyjmować aspirynę, aby odczuć korzystne skutki jej działania, rośliny potrafią produkować własną mieszaninę substancji podobnych do tego leku wyjaśnia Thomas Karl z NCAR. A przy tym dla wielu żarłocznych wrogów roślin, takich jak owady, salicylan metylu to zabójcza trucizna.
JAK DRZEWA ZABEZPIECZAJĄ SIE PRZED MROZEM?
Aktywując na zimę układ odpornościowy, drzewo jednocześnie redukuje zużycie energii. Jeśli temperatura spadnie na przykład do 5 stopni Celsjusza, wspomniana osika, która wyrasta na wysokość nawet 27 metrów, w ciągu czterech godzin uruchamia tryb oszczędnościowy, nazywany jarowizacją. Pod wpływem zimna drzewo liściaste uwalnia kwas abscysynowy (ABA)  hormon, który aktywuje wiele genów. Inicjuje to szereg reakcji. Po pierwsze, na skutek zablokowania podziału komórek następuje drastyczna redukcja tempa wzrostu. Po drugie, już jesienią ABA dokonał modyfikacji w miksturze składników odżywczych. Drzewo oddało wtedy przez liście pewną ilość wody. W efekcie sok roślinny zgęstniał i składa się teraz głównie z cukru i białek  przypomina nieco żywicę lub syrop klonowy. Dzięki takiej modyfikacji osika staje się odporna na mróz, gdyż mieszanina składników odżywczych zamarza dopiero w temperaturze poniżej minus 40 stopni Celsjusza. Co więcej, na wyposażeniu rośliny znajdują się tzw. białka AFP (zwane proteinami antyzamrożeniowymi), które łączą się z tworzącymi się kryształkami lodu i hamują ich wzrost. W przypadku niektórych gatunków drzew sok roślinny wytrzymuje temperaturę minus 50 stopni! Ale jeśli mróz będzie jeszcze ostrzejszy, sytuacja robi się dramatyczna. W tajdze, najbardziej wysuniętym na północ zalesionym obszarze ziemi, nocą temperatura spada nawet do minus 65 stopni Celsjusza. I wtedy co pewien czas rozlega się huk. Hałas przypominający wystrzał z karabinu to odgłos eksplodujących drzew iglastych! Tak tęgi mróz może bowiem doprowadzić do granic wytrzymałości także najsilniejszych przedstawicieli świata roślinnego. Niewielkie ilości wody w pniu drzewa zamarzają i w związku z tym zwiększają swoją objętość. Jeśli nacisk jest zbyt duży, rozerwaniu ulega nie tylko kilka włókien, ale cały pień  drzewo po prostu zostaje rozsadzone. Drzewa w polskich lasach nie muszą obawiać się takiego losu. Bez problemu wytrzymują mrozy, bo u nas temperatura rzadko spada poniżej minus 20 stopni Celsjusza. Również igły tych drzew wiedzą, jak się dostosować. Kwas abscysynowy powoduje zamykanie się wielu aparatów szparkowych. Tym sposobem drzewo w trakcie suchej zimy zapobiega utracie wody i usychaniu. Poza tym naukowcy odkryli, że hormon roślinny ABA reguluje okres letargu: na czas zimy zatrzymany zostaje proces wzrostu, a w zamian następuje aktywacja specjalnych technik odpornościowych. Aby ochronić pąki przed zimnem, osika wytwarza otaczającą je warstwę żywicy. Jest ona tak efektywna, że ogrzewa pąki i całkowicie odpiera wodę  także w postaci śniegu. Świerk sitkajski w swojej walce o przeżycie posuwa się jeszcze dalej. To drzewo iglaste zalicza się do największych twardzieli świata roślin  rośnie nawet w temperaturze minus 50 stopni Celsjusza. Ważną bronią w jego przypadku są igły. Na potrzeby zimy przeszły one restrukturyzację pod względem kształtu i właściwości. Są krótsze i bardziej zwarte, dlatego tracą mniej wody, a jednocześnie gromadzą więcej ciepła. Poza tym zawierają znacznie mniej soków roślinnych, przez co raczej niemożliwe jest, żeby zamarzły. Za to w powłoce zmagazynowana zostaje duża ilość cukru  jako efektywna izolacja termiczna. Dzięki temu igły świerku sit kajskiego mogą przetrwać nawet najniższe temperatury, nie ponosząc żadnych szkód. Ale niektóre gatunki roślin liściastych, np. bluszcz oraz krzewy jeżyny, wcale nie są gorsze od drzew iglastych. Wspomniane gatunki także nie zrzucają na zimę liści za sprawą dużej zawartości antocyjanów. Te występujące w soku roślinnym substancje nie tylko nadają kwiatom, owocom oraz liściom różne barwy, ale i chronią je przed odmrożeniami. Wobec wszystkich tych strategii przetrwania nie dziwi, że las również zimą jest miejscem tętniącym życiem. W końcu jako środowisko istnieje już od 380 milionów lat.

CZY CZŁOWIEK ISTNIEJE DZIĘKI ODPORNYM NA NIRtiZ GRZYBOMP

Co ciekawe, są też takie organizmy, które lato oraz jesień spędzają, drzemiąc w podłożu, tylko czekając, by zrobiło się zimno i chwycił mróz. Gdy temperatura spada po niżej dziesięciu stopni Celsjusza, bez problemu wyrastają grzyby, takie jak boczniak ostrygowaty, wodnicha późna oraz uszak skórnikowaty, które radzą sobie ze śniegiem i lodem. Naukowcy przypuszczają, że wytworzyły one odporność na zimno, aby móc dojrzewać w zimowym lesie bez konkurencji ze strony innych grzybów. Antropolodzy uważają, że miały one ogromne znaczenie dla rozwoju człowieka. Dla ludzi z epoki kamienia łupanego, będących łowcami i zbieraczami, stanowiły zimą pożywienie. Możliwe, że miały swój udział w przetrwaniu naszego gatunku w chłodnym klimacie. Zwierzęta leśne mają trzy możliwości przetrwania zimy: uciec w cieplejsze rejony, przespać tę porę roku albo… korzystać ze wszystkich jej uroków. Tę ostatnią opcję wybiera o wiele więcej zwierząt, niż mogłoby się wydawać. Każdy gatunek ma własną strategię walki z wiatrem, śniegiem i mrozem. Łączy je jedno: na zimę muszą sprawić sobie „cieplejszą odzież”. Konkurs na najlepszy płaszcz wygrywa wydra: jej futro liczy średnio 70 tysięcy włosów na centymetr kwadratowy. A jest jej ono potrzebne chociażby z tego powodu, że pożywienie  przede wszystkim ryby oraz raki rzeczne  znajduje w lodowatej wodzie. Na szczęście dla niej wiele ryb zapada w zimowe odrętwienie i są wtedy łatwe do złapania. Inne z kolei duszą się, gdy rzeki i jeziora szczelnie skuje lód, ponieważ wtedy praktycznie w ogóle nie przebija się światło i roślinność wodna nie może produkować tlenu. Wtedy i dla wydry nastają ciężkie czasy. Pozbawiona dostępu do wody i możliwości nurkowania urządza zbójeckie wyprawy do „dobrze zaopatrzonych” ferm drobiu i kurników.

„DRZEWA PRODUKUJĄ SUBSTANCJĘ PODOBNĄ DO ASPIRYNY, ABY WZMOCNIĆ ODPORNOŚĆ PRZED ZIMĄ”