Barwny czas przemian
Nie tylko zwierzęta, ale również i drzewa przygotowując się do zimy, przechodzą w stan spoczynku. Dlatego pozbywają się organów odpowiedzialnych za cały ich metabolizm - liści.
Bodźcem informującym rośliny o zbliżającej się zimie są coraz krótsze jesienne dni. Zjawisko to, nazywane fotoperiodyzmem, stanowi reakcję roślin na zmiany w długości dnia i nocy. Efektem tej reakcji są wspaniałe barwy liści.
Za kolory odpowiedzialne są czerwone, pomarańczowe i żółte barwniki, które podczas wiosny i lata, czyli sezonu wegetacyjnego, ukrywają się w barwie dominującego w liściach zielonego chlorofilu. Niestety, ta feeria barw jest tylko przejściowym stanem, przygotowującym krzewy i drzewa do zrzucenia liści.
Zobacz też niezwykłe kolory dzikiego wina.
Gdy drzewo szykuje się do okresu chłodów głównym jego celem jest zrzucenie liści, tak by zminimalizować funkcje życiowe i przejść w stan fizjologicznego spoczynku. Bowiem, to liście są odpowiedzialne za produkcje składników odżywczych i mineralnych oraz wymianę gazową. Procesy, w których biorą udział nazywamy fotosyntezą i transpiracją.
Niezbędna do fotosyntezy energia słoneczna jest pochłaniana przez chlorofil, zaś woda transportowana do korony drzewa z korzeni. Gdy nastaną ujemne temperatury, woda pod postacią kryształków staje się nieprzyswajalna, nie ma zatem potrzeby jej „pompowania" do liści. By nie doprowadzić do strat i zamarcia rośliny podczas zimy, procesy te zostają wstrzymane, chlorofil ulega rozkładowi, a wiele związków jak woda czy substancje odżywcze zostaje wycofanych z liści.
Przed nastaniem mrozów następuje szybkie zmagazynowanie niektórych związków w korzeniach (skrobia, tłuszcze). Cukry, składniki mineralne jak azot, fosfor czy potas magazynowane są również w miękiszu łodyg. W liściach pozostaje zaś tylko to, co dla roślin jest teraz zbędne, czyli barwniki: żółte ksantofile, pomarańczowe karoteny i czerwone antocyjany. W okresie wegetacji barwniki te wspomagają chlorofil. Ich zmienna ilość i przewaga jednych nad drugimi decyduje o kolorach, przechodzących od brązu, czerwieni po złociste odcienie.
Do dziś istnieje wiele hipotez znaczenia barwników. Jeden z najwybitniejszych biologów ewolucyjnych XX wieku, William D. Hamilton, w 2000 r. oznajmił, że jesienne kolory mają odstraszać szkodniki. Swoją hipotezę opierał m.in. na obserwacji mszyc. Twierdził, iż drzewa, które przebarwiają się w październiku, wycofując składniki odżywcze, są najzdrowsze wiosną kolejnego roku. Przeciwko jego teorii były wysnuwane argumenty, że w tym czasie owady już nie żerują, więc przystosowanie to mijałoby się z celem.
Więcej ciekawostek o drzewach można znaleźć w dendrologicznej zakładce na stronie RDLP w Poznaniu.
Inna, nowsza hipoteza zakłada, że czerwone i żółte barwniki (karotenoidy, antocyjany) pełnią w jesiennych liściach taką samą funkcję jak kremy z filtrem. Odkryto, że są one nadal produkowane, mimo rozkładu i wycofywania chlorofilu, gdyż chroniąc roślinę przed nadmiernym promieniowaniem, a tym samym zniszczeniem, pozwalają na całkowite odprowadzenie składników odżywczych. Wyłapują nie tylko nadmierną ilości światła, ale i szkodliwe dla komórek wolne rodniki tlenowe. Artykuł w „Trends in Ecology and Evolution" przedstawili na ten temat dwaj uczeni: Martin Schaefer i David Wilkinson. Dyskusja o przebarwianiu liści przeniosła się nawet na łamy „New York Timesa", gdyż nadal nie wyjaśniono, dlaczego jedne drzewa się przebarwiają, a inne nie.
To jednak nie jedyne zagadki związane z przebarwianiem się liści. W trakcie tego procesu, w miejscu styku ogonka z pędem powstaje tkanka odcinająca. Niemały udział ma w tym niezwykły, gdyż jedyny gazowy hormon roślin - etylen. Jego synteza zachodzi m.in. w starzejących się tkankach jesiennych liści. Działa on antagonistycznie do innego hormonu produkowanego w liściach - auksyny. W miarę starzenia się liści auksyn ubywa, czego rezultatem jest zwiększona produkcja etylenu w strefie odcięcia.
Do dziś proces reakcji wywoływanych przez etylen nie jest do końca poznany. Strefa odcięcia składa się z cienkościennych komórek miękiszowych i różni się tym samym od otaczających ją komórek (od strony łodygi tworzą ją komórki korka). Po rozpuszczeniu przez enzymy blaszki środkowej liść utrzymywany jest na jednej wiązce przewodzącej. Staje się podatny na siły grawitacji i po czasie odpada.
U niektórych drzew. np. dębu i buka wiązka przewodząca jest wzmocniona, przez to liść jest silniej związany z gałęzią i pomimo obumarcia pozostaje na niej długi czas.
Inaczej procesy te przebiegają u drzew iglastych. Zredukowane liście - igły - pokryte są grubą warstwą skórki i substancji woskowej zabezpieczając je przed niskimi temperaturami, zaś woda jest z nich odprowadzana, by podczas mrozów nie doprowadzić do zamarznięcia i „rozsadzenia" igieł. Dlatego drzewa iglaste, z wyjątkiem modrzewia, nie zrzucają igieł na okres zimy.
