פוטוסינתזה בעצי אורן

עצי אורן הם ירוקי עד, מה שאומר שהם שומרים על המחטים שלהם כל השנה. זה נותן לירוקי עד יתרון על פני צמחים נשירים שמאבדים את העלים שלהם בכל סתיו. יש 120 מינים של עצי מחט ירוקי עד בסוג האורן (פינוס). זן אורן מסוים אחד, אורן הזיפים, חי בהרי הרוקי עם אדם אחד שחשב שהוא בן יותר מ -5,000 שנה!

אז מה נותן אורנים אלה יתרון על פני עצים וצמחים אחרים? עצי אורן שינו עלים המכונים "מחטים". מאפיין אופייני של עצי אורן הוא הדרך המחטים מסודרות בצרורות, בהשוואה לעצי אשוח שבהם מחטים מחוברות ישירות ל ענף. למחטים ירוקות עד יש ציפוי חיצוני עבה, הנקרא לציפורן, המאפשר להם לשמור על יותר מים.

ישנן נקבוביות בציפוי חיצוני זה הנקרא "סטומטה", שיכולות להיפתח ולסגור אם צמח צריך לחסוך או לשחרר מים. המשמעות היא שמחטים יכולות לעזור לעצי אורן לחיות באקלים יבש יותר, שם חשוב לשמור על מים.

לתאי הצמח אברונים רבים ושונים המבצעים פונקציות חיוניות להישרדות הצמח. סוג אחד של אברונים הוא כלורופלסט שעובי 0.001 מ"מ בלבד! שני פיגמנטים, כלורופיל א וכלורופיל ב, נותנים לכלורופלסטים צבע ירוק, ולכן גם עלי הצמח ירוקים. כלורופלסטים הם תחנות כוח המייצרות אנרגיה היוצרות ואוחסנות מוצרי מזון בתהליך המכונה פוטוסינתזה.

צמחים ירוקים מסוגלים להשתמש בפוטוסינתזה כדי לקחת מהשמש פחמן דו חמצני, מים ואנרגיה ולהמיר אותם לאנרגיה כימית. הוא ממיר תרכובות אלה לחמצן, המשתחרר לאטמוספרה, ואורגנים, כמו סוכר.

מרבית האנרגיה שעוברת על אופניים במערכות האקולוגיות שלנו התחילה עם השמש. צמחים פוטוסינתזה כדי לקבל סוכר וחמצן מאור השמש, ואז בעלי חיים אוכלים ומקבלים אנרגיה מצמחים ובעלי חיים אוכלים בעלי חיים אחרים.

ישנם גורמים רבים שיכולים להשפיע על קצב הפוטוסינתזה בירוקי עד בחורף. פחות אור וטמפרטורות קרות יותר בחורף הם גורמים מגבילים לפוטוסינתזה. ככל שיש לצמח טמפרטורות קלות וחמות יותר, כך יעיל יותר ביצירת סוכרים ומוצרים אחרים המשתמשים באנרגיית השמש. בריאות הצמחים, גילם ומצב הפריחה שלהם יכולים גם לשנות את קצב התהליך הזה.

יש צורך בפחמן דו חמצני כמקור פחמן ליצירת סוכרים ותרכובות אורגניות אחרות. ככל שיש יותר פחמן דו חמצני, כך קצב התגובות הפוטוסינתזה מהיר יותר. מכיוון שהסטומטיות במחטים של אורן נפתחות כדי להכניס פחמן דו חמצני, מים הולכים לאיבוד דרך הנקבוביות הללו כאדים.

מינרלים יכולים גם להיות גורם מגביל לפוטוסינתזה. חנקן, פוספט, סולפט, ברזל, סידן ומגנזיום נחוצים לצמחים ליצירת חלבונים, DNA וכלורופיל. צמחים דורשים גם אלמנטים כמו מנגן, נחושת וכלוריד כדי להשלים את הפוטוסינתזה בהצלחה.

מכיוון שהם שומרים על המחטים שלהם כל השנה, בחורף עצי אורן מסוגלים לעשות פוטוסינתזה! זהו יתרון גדול על פני עצים שמאבדים את העלים שלהם. עם זאת, למחטים יש שטח פנים קטן מה שאומר שהם לא מסוגלים לתפוס כמה שיותר מאנרגיית השמש לתהליך זה.

בתנאי קפיאה, קרח יכול להיווצר בין תאי עצים ירוקי-חורף. זה יכול להוביל להתייבשות. בנסיבות התייבשות בחורף, ייתכן כי הסטומטה תיסגר כדי להפחית את אובדן המים לעץ, למרות שהדבר גם יפסיק את החלפת הגז ויגביל עוד יותר את פוטוסינתזה.

החורף אכן בא עם אתגרים משלו, כמו מחסור במים וטמפרטורות קרות, וגורמים אלה מובילים להאטת פוטוסינתזה. עם זאת, בעלות של מחטים כל השנה מהווה יתרון לעצי אורן, במיוחד באקלים צפוני בו עשויים להתקיים מחסור במים וטמפרטורות קרות.