كيف تبقى أشجار الصنوبر خضراء في الشتاء؟
كيف الأشجار الصنوبرية ، على سبيل المثال ، المستخدمة كأشجار عيد الميلاد ، تحافظ على أوراقها خضراء خلال فصل الشتاء ، عندما تفقد الأشجار الأخرى أوراقها.
لم يجد العلم إجابة مناسبة لهذا السؤال ، ولكن الآن مجموعة دولية من العلماء ، بما في ذلك باحثون في جامعة أوميو ، اكتشفوا أن اختصارًا في عملية التمثيل الضوئي يتسبب في بقاء أوراق إبرة الصنوبر خضراء. ستصبح. تم نشر هذا المقال في مجلة Nature Communication.
في فصل الشتاء ، تمتص جزيئات الكلوروفيل الخضراء طاقة ضوء الشمس ولكن لا يمكن استخدامها في تفاعلات المصب في عملية التمثيل الضوئي لأن الهواء شديد البرودة يوقف معظم التفاعلات الكيميائية الحيوية.
هذا صحيح بشكل خاص في أوائل الربيع عندما تكون درجات الحرارة منخفضة للغاية ، لكن ضوء الشمس يكون أكثر كثافة من ذي قبل ، ويمكن أن تتسبب الطاقة الضوئية الزائدة في إتلاف البروتينات الضوئية. أظهر الباحثون أن جهاز التمثيل الضوئي يتم وضعه داخل الأوراق بطريقة خاصة تحافظ على أوراق إبرة الصنوبر خضراء طوال العام.
في ظل الظروف العادية ، يتم فصل النظامين الضوئي (الجهاز البصري) ، المسئولين عن امتصاص الطاقة الضوئية وتحويلها إلى طاقة كيميائية ، عن بعضهما البعض لمنع تقصير عملية التمثيل الضوئي وإجراء التمثيل الضوئي بكفاءة.
في فصل الشتاء ، يتم إعادة تنظيم الهيكل الغشائي لهذه الثايلاكويدات ، حيث يوجد نظاما الصور ، بحيث تكون أنظمة الصور على اتصال جسدي مع بعضها البعض. وفقًا للباحثين ، يرسل النظام الضوئي 2 الطاقة مباشرة إلى النظام الضوئي 1 ، الذي يحمي الكلوروفيل الأخضر ، الذي يترك أوراق الصنوبر خضراء في ظروف قاسية.
قال بوشان باج ، طالب الدكتوراه في جامعة Ume و University الذي جمع العينات على مدار العام وأجرى الكثير من التحليلات: "نظرنا إلى نمو العديد من أشجار الصنوبر في مدينة أوم و شمال السويد". كان من المهم جدًا أن نفحص أوراق الإبر لهذه الأشجار خارج المختبر لمنعها من التكيف مع درجة حرارة المختبر المناسبة. استخدمنا مجهرًا إلكترونيًا لتصور بنية غشاء الثايلاكويد.
تحتوي جميع المصانع على صمامات أمان للتعامل مع الطاقة العالية للضوء المنبعث على شكل حرارة أو ضوء فلورسنت. لكن المخاريط فقط لديها صمامات قوية يمكنها الحفاظ على نظام التمثيل الضوئي الخاص بها سليمًا في فصول الشتاء شديدة البرودة. أجرى الفريق أبحاثًا فائقة السرعة في الكيمياء الحيوية واللمعة الفلورية ، وهي طريقة متطورة للغاية يمكنها تحلل ضوء مضان الكلوروفيل بمقياس واحد من تريليون من الثانية ، وبالتالي اكتشف كيف تترك إبرة الصنوبر الضوء عالي الطاقة للهروب من نظام التمثيل الضوئي الحساس. لتحمي.
يقول فولها تشوكوتسينا من جامعة أمستردام (فريي) ، الذي أجرى العديد من تحليلات التألق فائقة السرعة: "لقد احتجنا إلى تعديل المعدات اللازمة لدراسة إبر الصنوبر في درجات الحرارة الباردة للعثور على الآلية الفريدة". لقد جربنا أيضًا أوراق الإبر لشجرة الحور ، لكن يصعب تكييفها مع المعدات الموجودة.
يقول لفريد هولزوارث ، الذي قاس التألق: "سمحت لنا دراسة شفرات الإبر هذه بدراسة هذه الآلية بالذات". لقد أظهرت هذه الأشجار بالفعل قدرة غير عادية على التكيف.
أجريت الدراسة على أشجار الصنوبر ، لكن يعتقد الباحثون أن الآلية قد تكون مشابهة لأنواع أخرى من المخاريط ، مثل شجرة التنوب في عيد الميلاد وأشجار التنوب الأخرى ، لأن جهاز التمثيل الضوئي لديهم متشابه.
يقول البروفيسور ستيفان جانسون من جامعة Ume و Ume: "هذا التكيف الفريد لا يجعلنا سعداء في عيد الميلاد فحسب ، بل هو أيضًا قضية مهمة للبشرية". إذا لم تكن هذه الأشجار قادرة على البقاء في الظروف الجوية القاسية ، فستكون العديد من مناطق نصف الكرة الشمالي مهجورة لأنها توفر الأخشاب اللازمة لإشعال الحرائق وبناء المنازل وغيرها من الضروريات ، وهي اليوم لا تزال أساس الاقتصاد. مناطق التايغا (غابات الثلج).
