Miért nincs a fákon télen falevél?
Egy egyszerű
kérdés, melyet bármely gyermek feltehet, akár egy téli kirándulás akár egy
természetismeret óra közben. Mi pedig válaszolhatunk rá valami ilyesmit: „azért,
mert a fák télen pihenni térnek és nincs szükségük levekre”. Idáig rendben is
van, de mi van akkor, ha a következő kérdés, logikusan a következő: „akkor
fenyőfa nem pihen télen”?
Lehet hozni
komolyabb érvet, miszerint azért hullajtja le a levelét, hogy ne fagyjon meg.
De ez esetben az ellenpéldát mutató fenyő mellé bekúszik a fű is, mi pedig
kénytelenek leszünk magunknak is feltenni a kérdést: hogy is működik ez?
Az első bejegyzés
Mielőtt alaposan belevetném magam a válaszkeresésbe, szeretném bemutatni a Gyermekekkel erdőn-mezőn rovatot. Címéből sejthető, olyas valakiknek, akik gyermekekkel kirándulhatnak a természetben. Vagyis elsősorban szülőknek és pedagógusoknak, de alapvetően mindenkinek, akit érdekel a természet.
Olyan jelenségeket tervezek bemutatni, melyekkel több-kevesebb szerencsével, kutakodással egy kisebb erdei séta alatt is találkozhatunk. Mindezt olyan nyelvezettel és magyarázatokkal, hogy a természettudományokban kevésbé jártasabbaknak is kapaszkodót nyújtsak. Célom, hogy ezek segítségével a Kedves Olvasók is könnyedén el tudják magyarázni gyermekeiknek az általam bemutatott érdekességeket – legyenek azok családnyi, vagy osztálynyi mennyiségben.
A probléma gyökere: a jég
Az, hogy a fa lehullajtja
a levelét az nyilván egy válasz helyes valamire. Ha hátrányos lenne számára,
nem csinálná. Valamilyen problémát meg tud oldani vele. Eme probléma gyökere
pedig nem más, mint hogy a hőmérséklet csökkenésével a víz meg fagy. Ez pedig
két nagy bajt hoz magával.
Először is a víz
szilárd lesz, vagyis a talajból történő felszívása és szállítása igencsak
nehézkessé válik. Másodszor, megnövekszik a térfogata, ami igencsak káros
hatást fog kifejteni, mint azt hamarosan láthatjuk.
Megjegyzés I.
Kihasználható, gyerekek tudását bővítő
gondolat csatolmány: a térfogat növekedés csökkenő sűrűséggel jár együtt, ezért
lebeg a jég a vízen.
Megjegyzés II.
A „Miért nő a jég térfogata” kérdésre a
molekulák és H-híd kötés témakörre rákeresve lehet választ kapni.
Kísérlet otthonra
Hogy ez a térfogat növekedés milyen következményekkel jár a növényre, pontosabban annak sejtjeire nézve, otthon könnyen szemléltethetjük. Kell hozzá egy mélyhűtő és egy zárható-feláldozható vízzel teli üveg edény. Érdemes egy műanyag dobozban betenni fagyóba, ugyanis ha esetleg nem repedne, hanem robbanna, nem száll majd üvegszilánk a gulyásnak szánt zacskózott marhahúsba.
Az élőlények sejtjeiben megfagyó víz ugyanis szétrepesztheti azokat, biztos pusztulásra ítélve azok gazdáját.
Figyelem! A gyermek a sejt szóra biztos keresztkérdéseket fog feltenni, készüljünk hát fel. A sejt definíciója: az élőlények legkisebb alaki és működési egysége. Hagyjuk a biológia tankönyvi definíciót. A sejt a legkisebb legó elem, amelyekből felépül minden, de tényleg minden élőlény. Ha van otthon mikroszkópunk, akkor egy vékony szelet hagymával, krumplival vagy paradicsommal megmutathatjuk gyermekünknek a sok-sok kis kör/téglalap/egyéb alakú képződményt.
Minden egyes ilyen, közepükön a pacával (sejtmag, mely az élőlény teljes tervrajzát tartalmazza), egy-egy sejt. Ha nincs otthon mikroszkóp, akkor jobb híján egy kép is megteszi, például ez:
(Fotó: Kateryna Kot 2014 – Hagyma sejtjei mikroszkóp alatt)
Most már tehát tudjuk, micsoda a sejt és mi történik vele, ha meg fagy benne a víz, a probléma egyik fele világos és a megoldás is. Valahogy a növények elkerülik, hogy megfagyjon sejtjeikben a víz.
Megjegyzés III
Már amelyik. Olyan növényeknek, melyeknek nem kellett fagyokhoz alkalmazkodniuk, szóval főként trópusi, szubtrópusi fajoknak nincs eszközük erre a problémára, soha nem is volt szükségük rá, elpusztulnak a hidegben.
Fagyállót neki…
A növények, hogy elkerüljék a sejtjeikben lévő víz megfagyását, mindenféle vegyületekkel igyekeznek csökkenteni a bennük lévő folyadék fagyáspontját. A megoldást a legtöbb édesapa is alkalmazza, csak éppen az autó hűtővizénél.
A növények esetében az egyik leggyakoribb anyag erre a célra valamilyen cukor. Mi is kipróbálhatjuk ennek hatását, ha berakunk egy másik üveget is a fagyóba, ezúttal egy jó édes, szirupos oldattal. Ha így is szét repedt, nem volt elég tömény az oldat. Egyes növények esetében ez a nedv még emberi fogyasztásra is alkalmas.
Így amikor tavasszal, a nedvkeringés beindulásakor még magas a cukortartalma, mi emberek lecsapoljuk és juharszirupot készítünk belőle (erre persze csak néhány juhar faj alkalmas a mintegy kétszázból). De ugyan ilyen fagyálló tulajdonsággal rendelkezik az örökzöld tűlevelűeknél a jellegzetes illatú gyanta. Szagoltassunk meg pár megdörzsölt tűlevelet gyerekekkel! Könnyebben emlékszik majd rá!
Vízvesztés
Ha a tűleveleket vizsgáljuk egy másik anyagot is tapasztalhatunk, ezt egészen pontosan a felületükön egy viaszos réteget. Ez a párologtatással történő vízveszteséget igyekszik csökkenteni.
De miért is baj a vízvesztés? Nyáron, rendszeres csapadék mellett igazából semmi. A levelek által elpárologtatott víz és az így fellépő enyhe vízhiány hatalmas szívóhatást fejt ki. A levelek a vizet a szárban lévő folyamatos vízoszlopokból pótolják, ezek a vízoszlopok pedig egészen a legkisebb gyökerekig tartanak. A gyökerek pedig a talajból veszik fel a vizet. Viszont ha a talaj fagyott… Akkor bizony spórolni kell.
Kivéve egy esetben: ha nincs levél ami párologtasson. Ugyanis akkor ez a probléma nem áll fent. Ez az egyik előnye a lombhullató stratégiának. További előnyei, hogy a téli szelek kevésbé bántják, nem törik le a hó súlya alatt, nem eszik meg stb. De ez már másik téma.
Napelemes konyha
Hátránya a lombhullatóknak, hogy minden évben új garnitúrát kell növeszteni a lombozatból. Annyira fontosak a levelek? Bizony.
A levélben zajlik ugyanis a fotoszintézis. A nap energiáját felhasználva a növény széndioxid és víz egybegyúrásával cukrot és oxigént állít elő. Ehhez az energiát a nap fényéből nyeri. A cukrot magának csinálja, ezzel látja el testét energiával, az oxigén meg amolyan melléktermék. Szerencsénkre…
Hogy honnét vesszük mi emberek a szervezetünk működéséhez szükséges energiát? Általában valamilyen növényből. Vagy állatból, ami egy növényből vette. A növényekre épül a földön majdhogynem minden életközösség. Ők képesek egyedül a nap energiáját táplálékká alakítani és közben széndioxid megkötni és oxigént előállítani, szóval jelentős alapjai a földi élővilágnak és hasznos társak a szén-dioxid megkötésében.
Gyermeknyelven összegezve: a növény levele egy menő napelemes konyha. Napenergiával működik és itt készít magának táplálékot vízből és levegőből. Kisebb gyerekeknek ez egy nagyon jól érthető szófordulat, és bőségesen elég.
Túl rövid nyarak
Szóval a lombhullatóknak megéri megválni a konyhától és újat építeni minden évben. Az örökzöldeknek viszont valamiért nem. Ennek oka nem más, mint az eredeti élőhelyük jellege. A tűlevelűek északi növények eredendően. Nagyon rövid nyarakhoz kellett alkalmazkodniuk, egyszerűen nincs idő kifejleszteni az új leveleket, megtermelni a jövő tavaszi kihajtáshoz szükséges tartalékot és rügyeket. Amint van kicsi meleg és napfény, azonnal főzni kell abban a konyhában, nem akkor kell elkezdeni építeni.
Persze ez nem jelenti azt, hogy az örökzöldek nem vetik le a lombjukat. Több éves, öreg leveleiket lassú tempóban folyamatosan hullajtják és évről-évre ők is hoznak új hajtásokat.
Összegzés
Miért hullik le tehát a lombhullatókról a levél? Óvintézkedés nélkül elfagynának, ennyi lombot eltelíteni cukorral pedig költséges. Plusz kockáztatja a téli párologtatással járó kiszáradást. Jobban megéri tavasszal újakat növeszteni. Legalábbis itt „délen”. Fent északon, rövid ideig van meleg, nincs idő levelet fejleszteni, a tavasz első napjától kezdve dolgozniuk, fotoszintetizálniuk kell. Az apró viaszos levelek keveset párologtatnak, a bennük lévő gyanta pedig óv a fagytól.
Persze a fagykár elkerülésére nem csak a fagyálló anyagok az egyedüli megoldások, a tudósok számos egyéb módszert is felfedeztek már, ehhez linket a felhasznált források között mutatok.
Írta:
Völgyi Gergely
környezeti nevelő
erdőpedagógus, vadgazda mérnök
Felhasznált irodalom:
Michael Synder (2012) – How do Trees Survive winter cold? – https://northernwoodlands.org/outside_story/article/trees-survive-winter-cold
Peter Wohhleben (2018) – A fák titkos élete