برای گیاهان چوبی مانند این رودودندرون ، زمان بیرون آمدن برگ بهار تعادل بین به حداکثر رساندن فصول رشد آنها و جلوگیری از یخ زدگی های دیررس است. ریچارد پریماک, CC BY-ND
الگوهای آب و هوایی در سراسر ایالات متحده طی چند ماه گذشته مانند یک سوار غلتکی احساس شده است. دسامبر و ژانویه بود به طور قابل توجهی گرمتر از متوسط است در بسیاری از مکانها و به دنبال آن فوریه موج شدید هوا و یک گرم شدن دراماتیک.
اگر تاکنون دیده اید که بوته های یاس بنفش توسط لکه های برف خرد شده و پس از چند هفته در یک روز گرم جوانه بزنند ، ممکن است از خود بپرسید که گیاهان چگونه چنین موارد شدید را تحمل می کنند. من درس می خوانم چگونه تغییرات آب و هوایی بر زمان وقایع فصلی تأثیر می گذارد در چرخه زندگی گیاهان ، پرندگان و حشرات در ماساچوست ، بنابراین من می دانم که گونه ها در اینجا تکامل یافته اند تا آب و هوای مشهور و متغیر نیوانگلند را کنترل کنند. اما آب و هوای گرم باعث برهم زدن الگوهای آب و هوایی و آزمایش توانایی سازگاری بسیاری از گونه ها می شود.
تحمل سرما
در روزهای وحشیانه زمستان که دمای هوا بسیار کمتر از یخبندان است ، حیوانات در زیر زمین به خواب زمستانی می روند یا در نقاط محافظت شده جمع می شوند. اما درختان و درختچه ها باید آنجا بنشینند و آن را ببرند. بافت های تنه ، شاخه ها و ریشه های آنها زنده است. چگونه از سرمای یخبندان زنده می مانند؟
در پاییز ، گیاهان چوبی در بسیاری از مناطق آمریکای شمالی شروع می شود آماده شدن برای زمستان. وقتی برگهای آنها تغییر رنگ داده و می افتد ، شاخه ها ، شاخه ها و تنه های آنها آب را از دست می دهند. در نتیجه ، سلول های آنها حاوی غلظت های بیشتری از قندها ، نمک ها و ترکیبات آلی هستند.
این امر باعث کاهش نقطه انجماد سلول ها و بافت ها می شود و به آنها امکان می دهد در دمای بسیار پایین تر از نقطه انجماد طبیعی آب زنده بمانند. این ترفند محدودیت های خود را دارد ، اما حوادث شدید سرد هنوز هم می تواند گیاهان خاصی را از بین ببرد.
ریشه های درختان و درختچه ها در زمستان تا حد زیادی بدون تغییر و غیرفعال باقی می مانند و برای محافظت از آنها به عایق بندی برف و خاک متکی هستند. در بیشتر موارد ، دمای خاک اطراف ریشه در انجماد یا بالاتر از انجماد باقی می ماند. خاک ، برگهای افتاده و لایه های مداوم برف زمین را در بالای ریشه عایق بندی کرده و از از دست دادن گرما جلوگیری می کند.
خطر تعجب آور یخبندان بهاری
پس از مقاومت گیاهان در زمستانهای سرد ، اوایل بهار خطرات جدیدی را به همراه دارد. گیاهان برای استفاده کامل از فصل رشد باید هر چه زودتر برگ های خود را بیرون دهند. اما این شامل پمپاژ آب به داخل برگهای در حال رشد است ، که باعث کاهش غلظت قندها ، نمک ها و ترکیبات آلی در بافت آنها می شود و از زمستان محافظت می کند.
هر گونه دارای یک زمان مشخص کردن برگ. گونه های زود برگ مانند زغال اخته و بید ، قماربازان پادشاهی گیاهان هستند. گونه های بعدی ، مانند بلوط و کاج ، انواع محتاط و محافظه کار هستند. برای هر گونه گونه ، برگ زدن خیلی زود خطرناک است زیرا یخبندان دیررس می تواند به برگهای جوان آسیب برساند یا از بین ببرد.
همچنین گلها در برابر یخبندانهای غیر قابل پیش بینی چشمه آسیب پذیر هستند زیرا حاوی آب زیادی هستند. اگر گل های درختان میوه مانند سیب در اثر سرما از بین بروند ، درختان در اواخر تابستان میوه نمی دهند. یخبندانهای دیررس همچنین می توانند فصل های گلدهی ناامیدکننده ای برای گیاهان زینتی زود گل مانند فورسیتیا و ماگنولیا ایجاد کنند.
تماس های بیداری بکارید
برای محافظت در برابر سرما و استفاده از فصل رشد کامل ، درختان و بوته ها سه روش ایجاد کرده اند تا بفهمند چه موقع زمان شروع رشد در بهار است.
اول ، گیاهان نیاز به سرمای زمستانی دارند: آنها خواب زمستانی را تا زمانی که در معرض تعداد مشخصی از روزهای سرد زمستان قرار نگیرند ، حفظ می کنند. این ویژگی به آنها کمک می کند تا در دوره های غیرطبیعی گرم در نیمه زمستان از برگ دادن یا گل دادن جلوگیری کنند.
ثانیاً ، گیاهان همچنین نیاز به گرم شدن بهار دارند که رشد را پس از آنکه تعداد مشخصی از روزهای گرم هر بهار را تجربه می کنند ، تقویت می کنند. این ویژگی به آنها کمک می کند تا به محض گرم شدن کافی رشد را شروع کنند.
سوم ، برخی از گیاهان نیز دارای نوری پاسخ ، به این معنی است که آنها در مدت زمان 24 ساعته در معرض نور قرار می گیرند. این امر آنها را آماده می کند تا هرچه روزهای بهار بیشتر و بیشتر گرم شوند ، برگ های خود را ترک کنند. درختان راش هم نیاز به گرم شدن دارند و هم پاسخ فتوپریود را دارند ، اما نیاز به درجه حرارت بسیار بیشتر است ، بنابراین آنها فقط پس از چند روز گرم در اواخر بهار از بین می روند.
جالب اینجاست که درختان آمریکای شمالی مانند افرا قرمز و توس سیاه بیش از درختان اروپایی و آسیای شرقی محتاط و محافظه کار هستند. هوا در شرق آمریکای شمالی متغیرتر است و خطر یخبندان اواخر بهار در اینجا بیشتر از آن مناطق است. در نتیجه ، درختان آمریکای شمالی چند هفته دیرتر از درختان قابل مقایسه با اروپا و آسیای شرقی تبدیل به برگ شده اند.
تغییرات آب و هوایی سیگنال ها را به هم می زند
گیاهان به شدت با سیگنال های دما سازگار هستند ، بنابراین گرم شدن ناشی از تغییرات آب و هوایی مقاومت در برابر سرما و یخبندان بهار را برای بسیاری از گونه ها دشوار می کند. با گرم شدن دمای بهار نسبت به گذشته ، درختانی مانند سیب و گلابی ممکن است با برگ دادن و گلدهی پاسخ دهند چند هفته زودتر از حالت عادی. این می تواند آسیب پذیری آنها را در برابر یخبندان دیررس افزایش دهد.
برگهای این درخت گیلاس از یخ زدگی دیررس آسیب دیده اند. ریچارد پریماک, CC BY-ND
چنین یخبندان دیررس هستند تبدیل شدن به رایج تر زیرا تغییرات آب و هوایی در حال بی ثبات کردن جریان جت است، منجر به فرو رفتن آن در جنوب دورتر ، و آوردن هوای سرد غیرمعمول.
در سال 2007 ، یک دوره فوق العاده گرم در ماه مارس باعث بیرون آمدن درختان شد در سراسر شرق و مرکز ایالات متحده یخ زدگی سخت در آوریل باعث از بین رفتن برگها و گلهای جوان بلوط ، گیاه خارك و سایر گونه های درختی شد. درختان قادر به تولید محصول دوم برگ بودند ، اما نتوانستند به طور کامل جایگزین برگهای از دست رفته شوند ، که به احتمال زیاد رشد آنها در آن سال را متوقف کرد.
آفات حشرات نیز تهدید فزاینده ای برای گیاهان دارند. هوای سخت زمستان بسیاری از حشرات موجود در اقلیم های شمالی را کنترل می کند ، مانند گل مینا پشمالو و خاكستر زمرد. با معتدل شدن زمستان ، این حشرات بیشتر زنده می مانند ، بیشتر به سمت شمال حرکت می کنند ، باعث شیوع عمده و آسیب به درختان می شوند.
زمستان های گرمتر نیز به روزهای بیشتری منجر می شود که زمین خالی باشد. انفجار سرما که در صورت عدم وجود لایه عایق برف ، رخ می دهد خاک را یخ زده و ریشه ها را از بین ببرید. شاخه های درخت و درختچه سپس از بین می روند زیرا ریشه های آسیب دیده نمی توانند آب و مواد مغذی کافی را تأمین کنند. در موارد شدید ، گیاهان ممکن است از بین بروند.
نقشه منطقه مقاومت گیاهان وزارت کشاورزی ایالات متحده نشان می دهد که این مناطق - مناطقی که به احتمال زیاد گونه های مختلف گیاهی رشد می کنند - با گرم شدن تغییرات آب و هوایی ایالات متحده در حال تغییر جهت به سمت شمال هستند.
{vembed Y = 4pSYC8g5oVM}
در دهه های آینده ، بسیاری از گونه های درخت دوستدار سرما مانند صنوبرها و صنوبرها در صورت عدم توانایی اداره چالش های جدید مرتبط با آب و هوای گرم تر. در شمال شرقی آمریكا ، گونه های بومی مانند افرا شكر و راش به تدریج با گونه های بومی از جنوب دورتر ، مانند بلوط و گیاه خارك جایگزین می شوند. و گونه های غیر بومی ، مانند افرا نروژ، از این اختلالات برای پراکنده شدن در جنگلها از کنار جاده ها و محله ها استفاده می کنند.
جابجایی های مشابه در بسیاری از مکان ها اتفاق می افتد زیرا تغییرات آب و هوایی سیگنال هایی را که گیاهان به منظور تغییر فصل تغییر می دهند تغییر می دهد.
درباره نویسنده
ریچارد بی. پریماک ، استاد زیست شناسی ، دانشگاه بوستون
این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.
نشستند
