Sosny są wiecznie zielone, co oznacza, że trzymają swoje igły przez cały rok. Daje to roślinom zimozielonym przewagę nad roślinami liściastymi, które każdej jesieni tracą liście. W rodzaju sosny występuje 120 gatunków zimozielonych drzew iglastych (Pinus). Jeden konkretny gatunek sosny, sosna bristlecone, żyje w Górach Skalistych, a jeden osobnik ma ponad 5000 lat!
Struktura liścia
Co więc daje tym sosnom przewagę nad innymi drzewami i roślinami? Sosny mają zmodyfikowane liście zwane „igłami”. Charakterystyczną cechą sosen jest droga igły są ułożone w wiązki, w przeciwieństwie do świerków, gdzie igły są przymocowane bezpośrednio do gałąź. Igły zimozielone mają grubą zewnętrzną powłokę, zwaną naskórkiem, która pozwala im zatrzymać więcej wody.
W tej zewnętrznej powłoce zwanej „szparką” znajdują się pory, które mogą się otwierać i zamykać, jeśli roślina musi oszczędzać lub uwalniać wodę. Oznacza to, że igły mogą pomóc sosnom żyć w bardziej suchym klimacie, gdzie ważna jest ochrona wody.
Chloroplasty
Komórki roślinne mają wiele różnych organelli, które pełnią funkcje niezbędne do przetrwania rośliny. Jednym z rodzajów organelli jest chloroplast o grubości zaledwie 0,001 mm! Dwa pigmenty, chlorofil za i chlorofil b, nadają chloroplastom zielony kolor, dlatego też liście roślin są zielone. Chloroplasty to elektrownie wytwarzające energię, które wytwarzają i przechowują żywność w procesie znanym jako fotosynteza.
Fotosynteza
Zielone rośliny są w stanie wykorzystać fotosyntezę do pobierania dwutlenku węgla, wody i energii ze słońca i przekształcania ich w energię chemiczną. Przekształca te związki w tlen, który jest uwalniany do atmosfery, oraz substancje organiczne, takie jak cukier.
Większość energii, która przepływa przez nasze ekosystemy, pochodzi ze słońca. Rośliny dokonują fotosyntezy, aby uzyskać cukier i tlen ze światła słonecznego, następnie zwierzęta jedzą i pozyskują energię z roślin, a zwierzęta zjadają inne zwierzęta.
Co ogranicza fotosyntezę w zimowych liściach zimozielonych?
Istnieje wiele czynników, które mogą wpływać na tempo fotosyntezy w zimowych zimozielonych roślinach. Mniej światła i niższe temperatury zimą są czynnikami ograniczającymi fotosyntezę. Im więcej światła i cieplejsza temperatura ma roślina, tym skuteczniej będzie wytwarzać cukry i inne produkty wykorzystujące energię słoneczną. Stan zdrowia, wiek i stan kwitnienia roślin również mogą wpływać na tempo tego procesu.
Dwutlenek węgla jest potrzebny jako źródło węgla do tworzenia cukrów i innych związków organicznych. Im więcej dostępnego dwutlenku węgla, tym szybsze reakcje fotosyntezy. Gdy aparaty szparkowe w igłach sosny otwierają się, aby przyjąć dwutlenek węgla, woda jest nieuchronnie tracona przez te pory w postaci pary.
Minerały mogą być również czynnikiem ograniczającym fotosyntezę. Azot, fosforany, siarczany, żelazo, wapń i magnez są niezbędne roślinom do tworzenia białek, DNA i chlorofilu. Rośliny wymagają również pierwiastków takich jak mangan, miedź i chlor, aby pomyślnie zakończyć fotosyntezę.
Fotosynteza zimą
Ponieważ trzymają swoje igły przez cały rok, zimą sosny są w stanie fotosyntetyzować! Jest to duża przewaga nad drzewami, które tracą liście. Jednak igły mają małą powierzchnię, co oznacza, że nie są w stanie wychwycić tak dużej ilości energii słonecznej do tego procesu.
W mroźnych warunkach lód może tworzyć się między komórkami zimowych drzew wiecznie zielonych. Może to prowadzić do odwodnienia. W warunkach odwodnienia w zimie aparaty szparkowe mogą się zamknąć, aby zmniejszyć utratę wody przez drzewo, chociaż zatrzymałoby to również wymianę gazową i jeszcze bardziej ograniczyło fotosyntezę.
Zima ma swoje własne wyzwania, takie jak brak wody i niskie temperatury, a te czynniki prowadzą do spowolnienia fotosyntezy. Jednak posiadanie igieł przez cały rok jest zaletą dla drzew sosnowych, szczególnie w północnym klimacie, gdzie może występować niedobór wody i niskie temperatury.