树木可以避免冰冻温度的伤害:第一部分

树木是如何通过掉落树叶来抵御寒冷的冬天的

每年的这个时候都充满了变化。白天越来越短,气温下降,动物们正在寻找一个舒适的地方睡觉。当我们每天看到或感受到这些变化时,观察它们是很容易的。不容易看到的是我们的树木正在发生的变化。当然,我们都喜欢看树叶变色,但树叶变色的原因以及树木在化学上是如何为冬天做准备的就不那么容易观察了。

树木表示季节的变化

随着白天变短,气温开始下降,树上的叶子会收到一个化学信号,停止光合作用,减少碳水化合物和糖的产生。这个信号也开始分解叶绿素,让树叶中的其他色素,如叶黄素(黄色)、类胡萝卜素(橙色)和花青素(紫色)变得更加明显,就像我们都喜欢的秋天的颜色一样。这些色素一直存在,但由于绿色叶绿素的主要存在而不可见。与此同时,叶子与茎相连的地方开始生产离层细胞,或者是一条细而崎岖的细胞线,它们封闭了连接,开始把叶子从茎上推开。本质上,这棵树是在强迫树叶掉落。

发生这种情况的原因是因为叶子含有水分,可以进行光合作用。叶子里的水在冬天会结冰,当它结冰时就会膨胀。水分在正常运转的叶子内部膨胀,基本上会破坏叶子中的细胞,使其对树木无用。落叶树木不是在每次冰冻后都试着长出新叶,而是在气温下降时落叶,然后为来年夏天长出新叶。

不会落叶的落叶树

人们可能会注意到,在我们密歇根的景观中,有几棵树在整个冬季都保留着枯叶。这被称为marcescence,并出现在山毛榉,梧桐树和许多类型的橡树。在萎凋的树木中,脱落层直到春季才完全发育,如果有的话。在某些情况下,树叶会被风或其他力量折断。人们认为,枯萎的树木可能会保留死去的叶子,以保护它的嫩枝和嫩芽,这些嫩芽包含着来年的生长,在冬季的几个月里不被食草动物吃掉。枯叶使树枝和花蕾对鹿、驼鹿和麋鹿等大型食草动物来说不那么美味。

为什么针叶树不会失去针状的叶子

针叶树的针叶基本上与落叶树上每年产生的绿叶具有相同的功能。然而,针叶树的针叶通常可以保存3-5年,每年只丢失较老的针叶。针叶树在整个冬季都保留着它们的针叶,通常不会损坏树木。这是由于针的物理和化学组成。

针叶树的针叶很厚,上面覆盖着一层蜡质,有助于减少全年的水分流失。在冬天的几个月里,针叶树停止光合作用,关闭它们的气孔或者在光合作用过程中让水蒸发的小开口。这使针叶呈现出灰绿色的外观(由于缺乏光合作用的叶绿素),并防止针叶因寒冷的温度而受伤。此外,针的树脂含量作为防冻剂,进一步防止针冻结。

然而,在持续的严冬条件下,就像我们去年经历的那样,针叶树的针可能会受到“冬天烧,这种情况发生在树木在漫长的冬天结束时脱水。这通常发生在3月或4月,当太阳开始产生温暖的温度,但地面继续冻结。太阳的热量使针叶上的气孔打开,释放出氧气和水。然而,根被冻土包围,不能取代释放的氧气和水。结果是针会变成棕色,基本上是脱水死亡。这也可能发生在极端持续的风事件中,其中水分从针叶蒸发,不能被根取代。具有讽刺意味的是,一个漫长、多风、寒冷的冬天基本上模拟了沙漠环境的条件,那里的湿度很低,由于土壤中的冰冻条件,根系几乎没有可用的水分。

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