BIOLOGIJA

Dr Ana Paunović

Zimska vegetacija

Ukradeni dani otopljavanja

Zime se razlikuju u zavisnosti od geografske dužine i širine. Kako se krećemo od ekvatora prema polovima, temperature postaju niže, a klima se menja. Na ekvatoru, gde je geografska širina najmanja, zime su obično blage ili čak nepostojeće. Temperature su visoke tokom cele godine, pa se ne oseća jasna razlika između godišnjih doba. U umerenim klimatskim zonama, kao što su veći delovi Evrope i Severne Amerike, zime su obično hladne, sa nižim temperaturama i često sa padavinama u obliku snega ili kiše. Ovde se tokom zime duže zadržava i noć, dok su dani kraći. Na polarnim područjima, kao što su Arktik i Antarktik, zime su izuzetno hladne i dugačke. Temperature mogu biti ekstremno niske, sa dugim periodima mraka i hladnoće. Ove oblasti karakterišu i jaki vetrovi i sneg. Dakle, geografska dužina i širina igraju važnu ulogu u određivanju kako će zima izgledati u određenoj regiji, a ne može se zanemariti ni uticaj nadmorske visina staništa. Biljke koje rastu u hladnim klimatskim uslovima moraju se prilagođavati da bi preživele niske temperature i druge ekstremne uslove.

Biljke koje rastu na planinskih vrhovima često nazivaju alpskim biljkama ili biljkama visokih planina. Na visokim planinskim vrhovima temperature su obično niže nego na nižim nadmorskim visinama, a sneg može biti prisutan tokom većeg dela godine. Biljke koje se prilagođavaju ovim uslovima često imaju kratki vegetativni period i mogu biti veoma otporne na ekstremne temperature. Često su male i niske kako bi se zaštitile od vetrova i ekstremnih temperatura na visinama. Neke od njih imaju sposobnost da se zadrže čak i na stenama. Ove biljke razvile su posebne načine adaptacija: ograničen rast, gusto raspoređeni listovi, delovi biljaka obrasli gustim trihomima (izraštajima nalik dlačicama) koji pomažu u zaštiti od hladnoće i gubitka vlage.

Borealne šume

Borealne šume se prostiru na severu Evrope, Azije i Severne Amerike. U zimskim mesecima ove šume prekriva sneg, a temperature mogu biti veoma niske. Borovi i jele su karakteristične vrste drveća koje uspevaju u ovim uslovima. Njihove iglice su obično obložene voskom, što im pomaže da zadrže vlagu i štiti ih od hladnoće. Takođe, mnoge biljke u ovim šumama imaju sposobnost da izdrže sušne zimske uslove, što im omogućava da prežive do proleća.

Tundra

Tundra je jedan od najekstremnijih zimskih ekosistema. Nalazi se u hladnim područjima severne hemisfere, poput Arktika i Aljaske. Tundru karakterišu niske temperature, kratko razdoblje vegetacije i relativno siromašno zemljište. Zbog niskih temperatura i kratkog leta, biljni život na poručju tundri je prilagođen ekstremnim uslovima. U zimskim mesecima, biljke tu često ostaju prekrivene snegom, a temperatura može pasti i do -30 stepeni Celzijusa. Ipak, neke biljke uspevaju da prežive i u takvim uslovima.
U tundri se najčešće mogu naći niske biljke poput mahovina, lišajeva i niskog grmlja. Mahovine su u tundri dominantne i prekrivaju veći deo pejzaža. One imaju sposobnost da zadrže vodu, što im pomaže da prežive sušne periode. Lišajevi su simbiotski organizmi koji se sastoje od algi i gljivica, i takođe su prilagođeni ekstremnim uslovima tundre. Nisko grmlje, poput vrsta rododendrona i vrba, takođe se mogu naći u tundri. Biljke u tundri imaju kratko razdoblje rasta, obično samo nekoliko nedelja ili meseci tokom leta. U tom periodu, kada temperature porastu iznad nule, biljke brzo cvetaju i proizvode seme kako bi iskoristile što više sunčeve svetlosti i toplote. Važno je napomenuti da tundra igra ključnu ulogu u globalnom klimatskom sistemu, jer zemljište koje pokriva biljke u tundri zadržava velike količine ugljenika. Ova vrsta ekosistema je dom za mnoge životinje, kao što su sobovi, polarni medvedi i ptice selice, koje zavise od biljaka tundre za hranu i sklonište.

Arktik

U područjima poput Arktika gde je sneg čest i gde tokom cele godine može biti hladno vreme, biljke su se adaptirale na druge načine. Drveće može rasti blizu zemlje, u oblicima koji im pomažu da lakše odbacuju težak sneg. Biljke mogu i da zadrže mrtvo lišće zbog izolacije ili da koriste duboki sneg poput pokrivača kao zaštitu od hladnoće. Neke zimzelene biljke imaju poseban kapak u svojim ćelijama. On automatski zatvara pojedinačne smrznute ćelije da bi sprečio lančanu reakciju smrzavanja.

Adaptacije

Za razliku od životinja, biljke nemaju mogućnost migracije i zbog toga moraju da se prilagode uslovima oko sebe. Drveće ima neverovatnu sposobnost da oseti promene vremena. Ono počinje da se priprema čim prepozna prve znake dolaska zime. Jedna od najčešćih strategija biljaka u zimskim ekosistemima je usporavanje metabolizma pa samim tim i rasta ili potpuni prestanak rasta tokom zime kako bi se sačuvala energija. Neke biljke koriste strategiju podzemnih organa kao način preživljavanja tokom zime. One skladište hranu u svojim korenima ili drugim delovima biljke tokom leta - da bi preživele zimu. Kada sneg otopi i temperatura poraste, ove biljke koristite te rezerve hrane kako bi brzo procvetale i razmnožavale se, odnosno ponovo počele da rastu.
Postoje zimske biljke koje proizvode plodove ili čaura koje sadrže semena. Ova semena mogu biti prilagođena da podnesu hladnoću i mirovanje tokom zime, čekajući povoljnije uslove za klijanje u proleće.
Listopadno drveće se priprema za mirovanje, nalik hibernacije kod životinja, tako što usporava rast i odbacuje lišće. Drveće štiti svoje ćelije od niskih temperatura tako što premešta vodu iz unutrašnjosti ćelije u male prostore izvan ćelija, što sprečava da se one smrznu. Jedna od stvari koja biljkama najteža pada tokom zime jeste to što se voda ponekad može smrznuti, a biljke ne mogu da sprovode led kroz svoje korenje. Proces odavanja vode (u vidu vodene pare) sa površine biljaka, naročito sa površine listova naziva se transpiracija. Listopadne biljke taj proces odavanja vode preko listova drveća sprečavaju tako što im opada lišće svake jeseni. Nakon odbacivanja lišća, listopadne biljke ulaze u fazu mirovanja.
Na kraju, neki zimski ekosistemi se oslanjaju na biljke koje ne gube listove tokom zime, već ostaju zelene preko cele godine. Ove biljke, koje nazivamo zimzelenim biljkama, pružaju hranu i zaklon za divlje životinje tokom zime, kada je ostatak prirode uspavan.

Zimski pupoljci

Zimski pupoljci su mali zatvoreni listovi ili cvetni pupoljci koji se razvijaju na granama drveća i biljkama tokom jeseni da bi zaštitile svoje osetljive delove od niskih temperatura i nepovoljnih vremenskih prilika. Pupoljci su najčešće smeđe boje i obično su zaštićeni čvrstim ljuspastim listićima, prekriveni zaštitnim slojem dlačica, smole ili voštanog premaza koji sprečava gubitak vlage i štiti biljku od hladnoće.
Mnoge biljke razvijaju zimske pupoljke koji su otporni na hladnoću. Neki primeri biljaka sa zimskim pupoljcima su drvenaste biljke poput breze, hrasta, javora i vrbe i mnoge druge listopadne i četinarske vrste drveća. Ovakvi pupoljci se javljaju i kod drvenastih vrsta tropa sa dužim beskišnim periodom. Zimski pupoljci su važni za biljni svet jer omogućavaju preživljavanje tokom hladnih zimskih meseci. Oni često sadrže sve potrebne materijale i hranljive sastojke za brzi rast i razvoj - kada dođe pravo vreme. Kada prođe zima i dođe proleće, zimski pupoljci počinju da se otvaraju i razvijaju se u nove listove i cvetove. Ova transformacija je znak da se priroda budi i da dolazi toplije vreme.

Promena boje lišća

Promene boje lišća na drveću su jedan od znakova dolaska jeseni. Kako temperature padaju i dani postaju kraći, drveće počinje da priprema svoje listove za zimu. Hlorofil je pigment koji biljke koriste za sakupljanje svetlosti. Zeleno lišće izgleda tako jer hlorofil apsorbuje crvenu i plavu svetlost, a reflektuje zelenu. Međutim, biljke često imaju i razne sekundarne pigmente. Kad hlorofil u listovima počne da iščezava, drugi pigmenti postaju vidljivi.
Karotenoidi, koji daju narandžastu, žutu i smeđu boju, i antocijani koji daju crvenu, ljubičastu i plavu boju, postaju sve vidljiviji i daju drveću šarene jesenje boje. I dok ovi pigmenti čine drveće lepim, oni imaju važniju svrhu: drvo je autotrof, što znači da pravi sopstvenu hranu putem fotosinteze. Listovi se često nazivaju „fabrikama hrane“ za drvo. Posedovanje niza pigmenata koji mogu da ciljaju različite talasne dužine svetlosti omogućava biljkama da sakupe više energije tokom fotosinteze. Ovu strategiju ne slede sve vrste drveća. Međutim, one koje slede često imaju relativno brz rast. Različite vrste drveća imaju različite boje lišća tokom jeseni. Na primer, javor ima prelepe crvene, narandžaste i žute nijanse, dok hrast obično menja boju u smeđe i tamnocrvene tonove.

Opadanje lišća

Jedna od stvari koja biljkama najteža pada tokom zime jeste to što se voda ponekad može smrznuti, a biljke ne mogu da prenose led kroz svoje korenje. Gubljenje listova tokom zime je još jedna adaptacija koju koriste neke biljke. Ovo se dešava zbog smanjenja dostupnosti vode i hranljivih materija tokom zime. Gubitkom listova, biljke smanjuju gubitak vode putem procesa transpiracije i štede energiju koju bi inače trošile na održavanje listova. Ovo prilagođavanje im omogućava da prežive zimu sa ograničenim resursima. Dakle, tokom hladnih zimskih meseci, većini listopadnih biljaka opadne lišce i one ulaze u stanje mirovanja.
Gubitak lišća pomaže biljkama i da smanje gubitak hranljivih materija. Listovi su bogati hranljivim materijama koje su biljkama potrebne za rast i razvoj. Međutim, tokom zime, kada su uslovi nepovoljni za rast, biljke gube listove kako bi sačuvale svoje hranljive rezerve i iskoristile ih kada uslovi postanu povoljniji. Opadanje lišća može pomoći biljkama da se zaštite od oštećenja usled hladnoće. Listovi su osetljivi na niske temperature, pa gubitak lišća tokom zime smanjuje šanse da biljke budu oštećene mrazom ili smrzavanjem. Ukratko, gubitak lišća tokom zime je adaptacija biljaka koja pomaže u očuvanju vode, hranljivih materija i zaštiti od oštećenja usled hladnoće, što im omogućava da prežive nepovoljne zimske uslove i ožive kada dođe proleće.

Akumulacija antifriza u biljkama

Neke biljke proizvode posebni molekuli koji deluju kao antifriz, sprečavajući led da se formira u njihovim tkivima pri niskim temperaturama. Ove supstance se nazivaju krioprotektanti. Neki od krioprotektanata koje biljke proizvode su šećeri, poput saharoze i fruktoze, koji deluju kao prirodni antifriz. Pored toga, biljke proizvode i proteine i lipide koji pomažu u zaštiti ćelija od smrzavanja. Krioprotektanti smanjuju tačku smrzavanja tečnosti u biljnim ćelijama, sprečavajući stvaranje leda i održavajući ravnotežu rastvora. Na taj način, biljke mogu da prežive čak i kada su izložene ekstremno niskim temperaturama.
Primer biljke koja proizvodi antifriz je smreka. Smreka proizvodi proteine koji deluju kao antifriz, sprečavajući formiranje leda u tkivima biljke. Ovi proteini deluju tako što inhibiraju kristalizaciju vode, a to pomaže biljci da preživi ekstremno niske temperature. Važno je napomenuti da sve biljke ne proizvode antifriz, već samo one koje su prilagođene hladnim klimatskim uslovima. Vrsta koje rastu u Arktičkom regionu, kao što su arktička vrba (Salix arctica), arktička mahovina (Polytrichastrum alpinum) i druge često imaju ovu vrstu zaštite.

Rast u obliku tepiha

Neke biljke rastu u obliku tepiha kako bi se zaštitile od hladnih vetrova i zime. Ovaj oblik rasta smanjuje brzinu isparavanja vlage i štiti biljke od ekstremnih temperature. Neke od vrsta koje imaju ovakav rast su borovnica (Vaccinium spp.), brusnica (Vaccinium macrocarpon), plućnjak (Pulmonaria spp.), kamenjarka (Saxifraga spp.), sedumi (Sedum spp.), šaš (Carex spp.) itd.

Zimski cvetovi

Različiti faktori utiču na to da neki cvetovi cvetaju tokom zime. Jedan od razloga može biti manjak konkurencije za oprašivače, jer većina drugih biljaka ne cveta tokom ovog perioda. Takođe, cvetanje tokom zime može biti adaptacija koja omogućava biljkama da iskoriste povoljnije uslove u zimskom okruženju, kao što su manje konkurencije za resurse ili specifični oprašivači koji su aktivni tokom zime. Neki cvetovi imaju posebne načine adaptacije. Na primer, neki cvetovi imaju slojeve dlaka ili voska koji im pomažu da zadrže toplotu i spreče isušivanje.
Jedan od najpoznatijih zimskih cvetova je zimski jasmin (Jasminum nudiflorum). Ova biljka potiče iz Kine i karakteriše je obilje žutih cvetova koji se pojavljuju tokom zime, čak i dok su grane gole. Zimski cvet ima i kukurek (Helleborus). Ova biljka je poznata po mirisnim cvetovima u različitim bojama, uključujući belu, roze, ljubičastu i crvenu. Kukurek je izdržljiva biljka koja može da preživi i cveta čak i pod snegom. Naravno, i visibabe (Galanthus). Ova mala bela cvetica je simbol zime i često se pojavljuje u snežnim baštama. Visibaba je poznata po nežnom izgledu i ranoj pojavi, često i pre nego što stigne prvi sneg.

Živi fosili flore

Četinari su najbrojnija klasa golosemenica. Danas uglavnom žive na severnoj hemisferi i na niskim temperaturama, gde grade guste četinarske šume - tajge. Četinari su drveće ili žbunovi sa snažnim korenom. Listovi su im igličasti ili ljuspasti. Najčešće su višegodišnje zimzelene biljke, mada postoje i one koje su listopadne (ariš). Šišarke su kod četinara jednopolne (muške ili ženske), većinom odrvenele.
Najčešći četinari u našoj zemlji su beli i crni bor, jela, smrča, kleka i tisa. Neke vrste četinara su veoma retke i rastu samo na Balkanskom poluostrvu: Pančićeva omorika, molika i munika. Od 1998, Pančićeva omorika se nalazi na Crvenoj listi ugroženih vrsta Međunarodne unije za zaštitu prirode. Najpre je bila označena kao ranjiva, a od 2010. godine i kao ugrožena. Pančićeva omorika se milionima godina rasprostirala širom Evrope, ali samo do pleistocena, epohe koju su obeležili učestali ledeni ciklusi. Zbog ledenog doba, ona svuda izumire i opstaje samo na današnjem prostoru. Potiče iz tercijara pa se smatra “tercijarnim reliktom” i „živim fosilom“ svetske flore.

Međusobni uticaji

Baš kao što sneg ima moć da oblikuje biljke, biljke ponekad mogu uticati na sneg. Šumska vegetacija utiče na to koliko sneg dopire do tla i koliko se brzo topi. Sneg i određeni prostorni obrasci vegetacije međusobno se dopunjuju. U blizini linije drveća, gde šuma ustupa mesto tundri, drveće može rasti u uskim nizovima. Na otvorenim prostorima između drveća, sneg često stvara nanose. Ovi nizovi drveća imaju funkciju snežnih ograda.
Tokom leta, duboki sneg skraćuje vegetacioni period, ometajući uspostavljanje i rast sadnica. Međutim, kako leto promiče, nanosi snega koji se topi povećavaju količinu vlage u zemljištu u blizini nanosa, i time povoljno utiču na rast biljaka. Međutim, dok zima nastupa, listopadne biljke na kraju odbace lišće, ostavljajući male okrugle ožiljke na mestu gde je list bio zakačen za drvo. Čak i u tom razgolićenom stanju drveće obavlja važne funkcije u ekosistemu: blokira vetar i nastavlja da obezbeđuje stanište za ptice, a opalo lišće obezbeđuje hranljive materije dok se raspada u zemljište. Godišnje opadanje lišća pomaže u izgradnji zemljišta proizvodnjom malča (pokrivača), prekrivajući zemljište preko korenja tokom zime radi očuvanja toplote.
Klimatske promene mogu imati uticaja na zimsku vegetaciju na različite načine. Povećanje temperatura tokom zime može uticati na vreme kada biljke listaju, cvetaju i rastu. Takođe, promene u padavinama mogu uticati na dostupnost vode za biljke tokom zime. Ako dođe do smanjenja padavina, biljke mogu biti izložene stresu usled nedostatka vode. S druge strane, povećanje padavina može dovesti do viška vode i nastanka poplavA, što može negativno uticati na zimsku vegetaciju.
Promene klime mogu uticati i na životinje koje su uključene u oprašivanje zimskih biljaka. Ako se promeni raspored cvetanja biljaka, to može uticati na dostupnost hrane za insekte i druge oprašivače, što može poremetiti ekosistem i zimsku vegetaciju.

Dr Ana Paunović

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"