Žvelgdami į apsnigto miško tylą, dažnai susidaro įspūdis, kad gamta visiškai sustingo. Atrodo, jog medžiai, numetę lapus ir apnuoginę šakas, paniro į gilų, nepertraukiamą miegą, laukdami pirmųjų pavasario saulės spindulių. Tačiau šis ramybės vaizdas yra apgaulingas. Mokslininkų tyrimai rodo, kad medžiai žiemą nemiega. Po pilka žieve ir sustingusiose šaknyse vyksta intensyvūs, gyvybiškai svarbūs procesai, be kurių pavasario atgimimas būtų neįmanomas.
Užuot tiesiog pasyviai laukę šilumos, medžiai žiemą atlieka daugybę sudėtingų užduočių. Jie nuolat stebi aplinkos temperatūrą, skaičiuoja „šalčio valandas“ ir vykdo vidinę molekulinę rekonstrukciją. Šiuo laikotarpiu augalas pertvarko savo ląstelių struktūrą, kad apsisaugotų nuo užšalimo, ir ruošia energijos atsargas staigiam augimo šuoliui. Žiema medžiui yra ne „atostogos“, o kritinis pasiruošimo etapas, kurio metu sprendžiamas ateinančio sezono išlikimo klausimas.
Šiame straipsnyje apžvelgsime, kas iš tiesų vyksta medžio viduje, kai termometras nukrenta žemiau nulio, ir kodėl ši nematoma veikla yra tokia svarbi visai miško ekosistemai.
Medžių šaknys niekada nesnaudžia
Vienas įspūdingiausių naujausių atradimų publikuotas 2025 metų pradžioje žurnale Nature Ecology & Evolution. Tyrimas parodė, kad lapuočių medžių šaknys iš tikrųjų auga be pertraukos visus metus, o ne sustoja žiemai kaip manyta anksčiau.
Tyrimo metu buvo stebima 330 lapuočių medžių (įskaitant buką ir beržą) iš skirtingų Europos šalių. Duomenys rodo, kad stambios šaknys (storesnės nei 2 mm) lieka aktyvios net kai dirvožemio temperatūra nukrenta žemiau 3°C, paneigdamos teoriją, kad šaltis sustabdo požeminį augimą.
Tai turi didžiulę reikšmę klimato kaitai: miškų dirvožemiai gali būti didesnis anglies rezervuaras nei manyta anksčiau, nes lapuočiai medžiai fiksuoja anglį visus metus. Medžiai kaupią anglį savo šaknyse ir kamiene lignino ir celiuliozės pavidalu, ir šis procesas nevyksta tik pavasarį ir vasarą!
Ar medžiai žiemą tikrai „miega“: dormancija
Nors virš žemės dalis atrodo neaktyvi, žiemos ramybės laikotarpiu pumpuruose ir šakelėse vyksta daugybė metabolinių ir vystymosi procesų, įskaitant kvėpavimą, fotosintezę, kai kurių ląstelių dalijimąsi, fermentų sintezę, augimo stimuliatorių gamybą ir augimo inhibitorių išsisklaidymą.
Rekomenduojamas video
Daugiamečių augalų ramybės būsena nėra vientisas procesas – tai kompleksiškas biologinis ciklas, susidedantis iš trijų skirtingų etapų. Kiekviena fazė turi specifinę paskirtį, padedančią medžiui išgyventi nepalankias aplinkos sąlygas ir pasiruošti naujam vegetacijos sezonui.
Para-dormancija (išankstinė ramybė)
Tai pirmoji fazė, kuri prasideda dar vėlyvą vasarą ar ankstyvą rudenį. Šiuo laikotarpiu augimą stabdo ne aplinka, o paties augalo vidiniai signalai, sklindantys iš kitų jo dalių. Pavyzdžiui, viršūninis pumpuras gali slopinti šoninių pumpurų augimą. Jei šioje fazėje pašalintumėte slopinimo šaltinį arba stipriai patręštumėte augalą, jis dar galėtų vėl pradėti augti, nes fiziologiškai medis dar nėra visiškai „užmigęs“.
Endo-dormancija (vidinė ramybė)
Tai giliausia ir kritiškiausia ramybės fazė. Jos metu augimas sustoja dėl vidinių fiziologinių priežasčių pačiame pumpure. Medis nereaguoja į jokius išorinius dirgiklius – net jei vidury žiemos staiga atšiltų, medis nepradės sprogti. Šiai fazei įveikti augalui būtinas tam tikras šalčio valandų kiekis (akumuliacija). Tai gamtos saugiklis, užtikrinantis, kad augalas nepradėtų augti per anksti ir nebūtų sunaikintas vėlyvų šalnų.
Ekzo-dormancija (išorinė ramybė)
Kai medis sukaupia reikiamą šalčio valandų kiekį, endo-dormancija baigiasi, tačiau medis vis tiek neauga, nes lauke dar per šalta. Dabar augimą riboja tik nepalankios išorinės sąlygos (žema temperatūra). Kai tik aplinkos temperatūra pakyla virš tam tikros ribos ir išsilaiko pakankamai ilgai, prasideda sulčių tekėjimas ir pumpurų brinkimas.
Cukrus – kaip antifrizas
Be lapų ant šakų, kurie atliktų fotosintezę, dormantiniai medžiai turi pasikliauti pavasarį ir vasarą pagamintais cukrais, kad išgyventų žiemą. Bet šie cukrų atsargos ne tik „maitina” medį – cukrus veikia kaip antifrizas, sumažindamas atskirų ląstelių medžiuose užšalimo temperatūrą.
Naujame Gruzijos universiteto tyrime mokslininkai pastebėjo, kad net šiltnamyje augantys medžiai žiemą auga lėčiau ir turi šiek tiek skirtingus cukraus profilius, kurie, įtariama, padeda apsaugoti medžius žiemos metu. Tyrime naudojami geniškai modifikuoti tuopos medžiai, kuriems pašalintas genas, kontroliuojantis sukrozės paskirstymą – tai leidžia suprasti, kaip medžiai molekuliniu lygmeniu “valdo” savo žiemos strategijas.
Žiemos šaltis – būtinas medžiui
Įdomus paradoksas: medžiams iš tikrųjų reikia šaltos žiemos. Perėjimui nuo endodormancijos (gilaus miego) į ekodormanciją (paviršutinį miegą) reikia, kad pumpurai būtų veikiami tam tikro kiekio šalčio, o šilumos kaupimasis ekodormantiškuose pumpuruose yra būtinas sėkmingam perėjimui nuo dormancijos į aktyvų augimą.
Tai tampa problema klimato kaitos kontekste – klimato kaita, dažnai susijusi su šiltesnėmis žiemomis ir temperatūros svyravimais, kelia didelius iššūkius šiems procesams, nes temperatūros modelių pokyčiai gali sutrikdyti delikačią temperatūrų pusiausvyrą, būtiną optimaliai pumpurų dormancijai.
Klimato kaitos poveikis ir medžiai žiemą
Nors žiemos tampa trumpesnės ir šiltesnės dėl klimato kaitos, tai nereiškia šalčio pabaigos – tyrimai rodo, kad globalinis atšilimas stumia Arktikos orą į pietines platumus dažniau, todėl galima tikėtis griežtesnių žiemų.
Ypač pavojingos ankstyvo pavasario šiltos bangos: žiedų pumpurai, kurie patiria šiltus laikotarpius labai anksti pavasarį, gali nutraukti dormanciją, o tada, veikiami vėlyvo šalčio, tampa labai jautrūs pažeidimams.
Medžiai žiemą nemiega įprastine šio žodžio prasme – jie pereina į sudėtingą, daugiafazę būseną, kurioje vieni procesai sustoja, kiti tęsiasi, o dar kiti net pagreitėja. Jų šaknys auga visą žiemą, ląstelės kvėpuoja, fermentai dirba, o cukrus veikia kaip natūralus antifrizas. Tai puikus gamtos inžinerijos pavyzdys, kuris leidžia medžiams išgyventi ekstremaliomis sąlygomis ir pavasarį vėl sprogti žaluma.
Šaltiniai:
https://www.fast-growing-trees.com/blogs/seasonal-guides/guide-to-dormancy
https://actiontreecare.net/trees-winter-dormancy/
Nuotraukos asociatyvinės ©canva.
Labai geras straipsnis, aiškiai parodė, kad medžiai žiemą ne miega, o dirba!