Сосны - вечнозеленые растения, а значит, хвоя у них сохраняется круглый год. Это дает вечнозеленым растениям преимущество перед лиственными растениями, которые каждую осень теряют листья. В роду сосны 120 видов вечнозеленых хвойных пород (Pinus). В Скалистых горах обитает один конкретный вид сосны, щетинистая сосна, и возраст одной особи считается более 5000 лет!
Структура листа
Так что же дает этим соснам преимущество перед другими деревьями и растениями? У сосен есть видоизмененные листья, называемые «иголками». Характерной чертой сосен является способ иглы собраны в пучки, в отличие от елей, где иглы прикрепляются непосредственно к ветка. Хвоя вечнозеленых растений имеет толстое внешнее покрытие, называемое кутикулой, которое позволяет им удерживать больше воды.
В этом внешнем покрытии есть поры, называемые «устьицами», которые могут открываться и закрываться, если растению необходимо сберечь или выпустить воду. Это означает, что иглы могут помочь соснам жить в более сухом климате, где важна экономия воды.
Хлоропласты
Клетки растений имеют множество различных органелл, которые выполняют функции, необходимые для выживания растения. Один тип органелл - хлоропласт, толщина которого составляет всего 0,001 мм! Два пигмента, хлорофилл а и хлорофилл б, придают хлоропластам зеленый цвет, поэтому листья растений тоже зеленые. Хлоропласты - это электростанции, производящие энергию, которые создают и хранят продукты питания в процессе, известном как фотосинтез.
Фотосинтез
Зеленые растения могут использовать фотосинтез для получения углекислого газа, воды и энергии от солнца и преобразования их в химическую энергию. Он превращает эти соединения в кислород, который выбрасывается в атмосферу, и органические вещества, такие как сахар.
Большая часть энергии, циркулирующей в наших экосистемах, началась с солнца. Растения фотосинтезируют, чтобы получать сахар и кислород из солнечного света, затем животные едят и получают энергию от растений, а животные едят других животных.
Что ограничивает фотосинтез у зимних вечнозеленых растений?
На скорость фотосинтеза зимних вечнозеленых растений может влиять множество факторов. Менее освещенность и более низкие температуры зимой являются ограничивающими факторами для фотосинтеза. Чем больше света и теплее будет у растения, тем эффективнее оно будет производить сахар и другие продукты с использованием солнечной энергии. Здоровье растений, возраст и состояние цветения также могут влиять на скорость этого процесса.
Углекислый газ необходим как источник углерода для создания сахаров и других органических соединений. Чем больше углекислого газа доступно, тем выше скорость реакций фотосинтеза. Поскольку устьица хвои сосны открываются для поглощения углекислого газа, вода неизбежно теряется через эти поры в виде пара.
Минералы также могут быть ограничивающим фактором фотосинтеза. Азот, фосфат, сульфат, железо, кальций и магний необходимы растениям для создания белков, ДНК и хлорофилла. Растениям также требуются такие элементы, как марганец, медь и хлорид, для успешного завершения фотосинтеза.
Фотосинтез зимой
Поскольку хвоя сохраняется круглый год, зимой сосны способны фотосинтезировать! Это главное преимущество перед деревьями, которые теряют листья. Однако иглы имеют небольшую площадь поверхности, что означает, что они не могут улавливать столько солнечной энергии для этого процесса.
В условиях мороза между клетками зимних вечнозеленых деревьев может образовываться лед. Это может привести к обезвоживанию. В условиях обезвоживания зимой устьица могут закрыться, чтобы уменьшить потерю воды для дерева, даже если это также остановит газообмен и еще больше ограничит фотосинтез.
Зима имеет свои проблемы, такие как отсутствие воды и низкие температуры, и эти факторы приводят к замедлению фотосинтеза. Однако наличие хвои круглый год является преимуществом для сосен, особенно в северном климате, где может существовать нехватка воды и низкие температуры.
