A fenyőfák örökzöldek, ami azt jelenti, hogy egész évben megtartják tűiket. Ez örökzöldeknek előnyt jelent az olyan lombhullató növényekkel szemben, amelyek minden ősszel elveszítik leveleiket. A fenyő nemzetségben 120 örökzöld tűlevelű faj (Pinus). Egy bizonyos fenyőfaj, a sörtés fenyő, a Sziklás-hegységben él, egy egyedről azt gondolják, hogy több mint 5000 éves!
Levél felépítése
Tehát mi ad előnyt ezeknek a fenyőknek más fákkal és növényekkel szemben? A fenyőfák módosított leveleket "tűknek" neveznek. A fenyőfák jellemző jellemzője az út a tűket kötegekben rendezik, összehasonlítva a fenyőfákkal, ahol a tűket közvetlenül a ág. Az örökzöld tűknek vastag külső bevonata van, az úgynevezett kutikula, amely lehetővé teszi számukra, hogy több vizet tartsanak vissza.
Ebben a külső bevonatban vannak pórusok, az úgynevezett "sztómák", amelyek megnyílhatnak és bezáródhatnak, ha egy növénynek meg kell tartania a vizet. Ez azt jelenti, hogy a tűk segíthetik a fenyőfákat szárazabb éghajlaton élni, ahol a vízvédelem fontos.
Kloroplasztok
A növényi sejtek sok különböző organellummal rendelkeznek, amelyek a növény túléléséhez nélkülözhetetlen funkciókat látnak el. Az organellák egyik típusa egy kloroplaszt, amely csak nagyjából 0,001 mm vastag! Két pigment, klorofill a és klorofill b, a kloroplasztoknak zöld színt ad, ezért a növény levelei is zöldek. A kloroplasztikák olyan energiát termelő erőművek, amelyek a fotoszintézis néven ismert folyamat révén hoznak létre és tárolnak élelmiszereket.
Fotoszintézis
A zöld növények fotoszintézissel képesek szén-dioxidot, vizet és energiát venni a napból, és kémiai energiává alakítani. Ezeket a vegyületeket oxigénné alakítja, amely a légkörbe kerül, és szerves anyagokká, mint a cukor.
Az ökoszisztémáinkban keringő legtöbb energia a napból indult ki. A növények fotoszintetizálva kapják a cukrot és az oxigént a napfénytől, majd az állatok esznek és energiát nyernek a növényektől, az állatok pedig más állatokat.
Mi korlátozza a fotoszintézist a téli örökzöldekben?
Számos tényező befolyásolhatja a téli örökzöldek fotoszintézisének sebességét. A kevesebb fény és a téli hideg hőmérséklet korlátozza a fotoszintézist. Minél több fény és meleg hőmérséklet van egy növényben, annál hatékonyabb lesz a cukorok és más termékek előállításában a nap energiáját felhasználva. A növények egészségi állapota, kora és virágzási állapota szintén megváltoztathatja ennek a folyamatnak az ütemét.
Szén-dioxidra van szükség szénforrásként a cukrok és más szerves vegyületek előállításához. Minél több szén-dioxid áll rendelkezésre, annál gyorsabb a fotoszintézis reakcióinak sebessége. Amint a fenyő tűiben lévő sztómák kinyílnak a szén-dioxid befogadására, a víz elkerülhetetlenül elvész ezeken a pórusokon keresztül, mint gőz.
Az ásványi anyagok a fotoszintézis korlátozó tényezői is lehetnek. Nitrogén, foszfát, szulfát, vas, kalcium és magnézium szükséges a növények számára fehérjék, DNS és klorofill létrehozásához. A növények olyan elemeket is igényelnek, mint a mangán, a réz és a klorid a fotoszintézis sikeres befejezéséhez.
Fotoszintézis télen
Mivel a tűket egész évben tartják, télen a fenyőfák képesek fotoszintetizálni! Ez nagy előnyt jelent azokkal a fákkal szemben, amelyek elveszítik a levelüket. A tűk azonban kis felületűek, ami azt jelenti, hogy nem képesek annyi napenergiát elkapni ehhez a folyamathoz.
Fagyos körülmények között jég keletkezhet a téli örökzöld fák sejtjei között. Ez kiszáradáshoz vezethet. Télen dehidrációs körülmények között a sztómák bezáródhatnak, hogy csökkentsék a fa vízveszteségét, bár ez is megállítaná a gázcserét és tovább korlátozná a fotoszintézist.
A télnek megvannak a maga kihívásai, például a vízhiány és a hideg hőmérséklet, és ezek a tényezők lassított fotoszintézishez vezetnek. A fenyők számára azonban előnyös, ha egész évben tűk vannak, különösen az északi éghajlaton, ahol vízhiány és hideg hőmérséklet állhat fenn.