Proč listnaté stromy opadají a jehličnany ne?

Jako každý podzim, i letos se všechno živé kolem nás připravuje na zimu. Ale zatímco zvířata si budují tukové zásoby a my vytahujeme šály a kabáty, spousta stromů ty svoje shazuje. Na řadě listnatých stromů a keřů už můžeme vidět krásné žluté, oranžové a červené odstíny, které značí, že list brzy opadne. Už jako děti se o tom učíme, ale málokdo z nás ví, proč tomu tak je, a že to tak nebylo vždycky.

Před mnoha miliony let byly stromy k nalezení pouze v teplých tropických oblastech. Postupně se však začaly rozšiřovat i do ostatních teplotních pásů, kde se prvně musely vypořádat s novou překážkou - mrazem. Stromy, které se s novými podmínkami dokázaly úspěšně vypořádat a jejich příbuzné, běžně vídáme kolem nás nebo i v severněji položených zemích, kdežto ostatní můžeme najít leda v teplých krajích. S čím přesně se tedy musí stromy v zimě vyrovnat?

Hlavním problémem je přeměna vody na led, která v rostlinách může napáchat nenapravitelné škody. Pokud zmrzne voda v cévách rostlin, mohou se zde kvůli plynům původně rozpuštěným ve vodě utvořit bubliny, které přetrvají i po rozmrznutí.

Nebezpečí těchto bublin spočívá v tom, že mohou přerušit kontinuitu vody a tím přetrhnout vodní sloupec rozvádějící vodu a v ní životně důležité rozpuštěné živiny. To může mít za následek zastavení přívodu vody a živin do určitých částí rostliny a jejich uschnutí, případně uschnutí celé rostliny. Řešením pro rostliny byl vznik tenčích cév, ve kterých se bubliny tvoří jen vzácně.

Potíže nastanou také, když utvořený led poškodí nebo dokonce rozbije žijící rostlinné buňky. Ty jsou z velké části tvořeny vodou, podle druhu to může být 60 až 90 procent. Klesne-li teplota pod bod mrazu, v buňce se utvoří ledové krystaly, které jsou objemnější než původní obsah vody a mají navíc ostré hrany. Jejich tvorba tedy ve většině případů vede k narušení buněčné stěny i membrány. Taková buňka po rozmrznutí už nemůže fungovat.

Nemrznoucí směs u jehličnanů
Je tedy nutné, aby strom přežívající v mrazech předešel takovému poškození. Před těmi miliony let to stromy dokázaly, dokonce hned dvěma různými způsoby. Jedním z nich je vyrovnání se s podmínkami a tedy upravení vnitřního prostředí. To je způsob, jímž zimu přečkává naprostá většina jehličnanů.

Buňky jehličnatých stromů jsou plné rostlinné šťávy s vysokou koncentrací cukru, a ta se pak chová jako nemrznoucí kapalina. Můžeme ji najít i v kmenech jak jehličnatých tak listnatých stromů, což se podařilo zjistit indiánským kmenům už v době před objevením Ameriky. A právě díky tomu si můžeme pochutnat na javorovém nebo třeba březovém sirupu.

Důvod pro přebarvení a opadání listů
Druhým způsobem, jak předejít následkům mrazu, je již zmiňované opadávání listí. Tak jsou mrazem ohrožené jen větve, které jsou ale mnohem méně náchylné na poškození právě díky cukernaté rostlinné šťávě.

Jakmile tedy stromy shodí svůj listový kabát, jsou na zimu připravené. Není to ale plýtvání energií a živinami? Ne tak docela; a důkaz máme každý podzim kolem nás.

Stromy i keře už nyní začínají žloutnout a červenat, což značí, že postupně ze svých listů odbourávají rostlinné barvivo chlorofyl a recyklují svůj fotosyntetizující aparát. Živiny, hlavně dusík a fosfor, jsou pak ukládány zpět do větviček. Takto jsou stromy schopné zrecyklovat až 50 procent dusíku a fosforu a ty, jakožto důležité stavební kameny, pak na jaře napomáhají růstu nových listů.

Jakmile je chlorofyl rozložen na další metabolity, projeví se i pigmenty žluté (xantofyly) a oranžové (karoteny), které v listu pomáhají s fotosyntézou po celý rok, ale jsou zastíněny velkým množstvím zeleného chlorofylu.

Některé stromy mívají na podzim až zářivě červenou nebo tmavě rudofialovou barvu, kterou jim ovšem propůjčují nově syntetizovaná barviva, antokyany, které stíní chlorofyl před slunečním zářením a umožňují tím bezpečné rozebrání fotosyntetizujícího aparátu.

Díky vynalézavosti přírody se tedy stromy mohly rozšířit až do severních oblastí, čímž si zajistily větší plochu pro život a nám, tedy alespoň v případě listnatých stromů, krásnou podzimní přehlídku barev a sladké potěšení pro naše chuťové pohárky.

Autorka je studentka biologie a biochemie na Přírodovědecké fakultě MU.

Masarykova univerzita | Masaryk university