کاج ها چطور در زمستان سبز می مانند؟

به گزارش عاشق وب چگونه درختان برگ سوزنی که به صورت مثال بعنوان درخت کریسمس استفاده می شوند برگ های خویش را در طول زمستان سبز نگه می دارند آن هم زمانی که درختان دیگر برگ هایشان را از دست داده اند.
به گزارش عاشق وب به نقل از ایسنا و به نقل از ساینس دیلی، علم پاسخ مناسبی برای این سوال پیدا نکرده است اما حالا یک گروه بین المللی از دانشمندان که شامل محققان دانشگاه اومئو(Umeå) هم می شود کشف کردند که یک میانبر در فرایند فتوسنتز سبب سبز ماندن برگ های سوزنی کاج می شود. این مقاله در مجله نیچر کامیونیکیشن(Nature Comunication) انتشار یافته است.
در زمستان، انرژی نور خورشید توسط مولکولهای کلروفیل سبز جذب می شود اما نمیتوان آنرا در واکنش های پایین دستی در فرایند فتوسنتز به کار برد چونکه هوای بسیار سرد اغلب واکنش های بیوشیمیایی را متوقف می کند.
این مساله بخصوص در اوایل بهار هنگامی که دمای هوا همچنان می تواند بسیار پایین باشد، وجود دارد، اما نور خورشید از قبل شدیدتر است و انرژی اضافی نور می تواند به پروتئین های دستگاه فتوسنتز صدمه برساند. محققان نشان دادند که دستگاه فتوسنتز به روشی خاص درون برگ ها قرار می گیرد که سبب می شود برگ های سوزنی کاج در تمام طول سال سبز بمانند.
در شرایط عادی دو فتوسیستم(دستگاه نوری) که وظیفه جذب انرژی نور و تبدیل آن به انرژی شیمیایی را دارند، با فاصله از یکدیگر قرار می گیرند تا از خلاصه شدن روند فتوسنتز جلوگیری شود و فتوسنتز به صورت کارآمد انجام گیرد.
در زمستان ساختار غشای این ریزکیسه ها( thylakoid) جایی که دو فتوسیستم در آن قرار دارند سازماندهی مجدد می شود طوری که این فتوسیستم ها در تماس فیزیکی با یکدیگر قرار بگیرند. طبق گفته ی محققان، فتوسیستم شماره ۲ انرژی را مستقیما به فتوسیستم ۱ می فرستد و این عمل از کلروفیل سبز محافظت می کند که در نتیجه سبب سبز ماندن برگ های درخت کاج در شرایط سخت می شود.
پوشان بگ(Pushan Bag)، دانشجوی دکترای دانشگاه اومئو، که نمونه هایی در طول سال جمع آوری کرده و خیلی از تجزیه و تحلیل ها را انجام داده است می گوید: ما رشد چندین درخت کاج را در شمال سوئد در شهر اومئو بررسی کردیم. این نکته بسیار مهم بود که ما برگ های سوزنی این درختان را در محیطی خارج از آزمایشگاه بررسی نماییم تا از سازگاری آنها با دمای مناسب آزمایشگاه جلوگیری شود. ما از میکروسکوپ الکترونی برای تجسم ساختار غشای ریزکیسه ها(thylakoid) استفاده کردیم.
همه ی گیاهان دریچه های ایمنی دارند تا با انرژی زیاد نور که به صورت گرما یا نور فلورسانس منتشر می شود مقابله کنند. اما فقط مخروطیان دارای چنین دریچه های قدرتمندی هستند که می توانند در زمستان های بسیار سرد سیستم فتوسنتز خویش را سالم نگه دارند. گروه تحقیقاتی بررسی های بیوشیمی و فلورسانس فوق سریع را انجام دادند، روشی بسیار پیچیده که می تواند نور فلورسانس کلروفیل را در مقیاس زمانی یک تریلیونیم ثانیه تجزیه کند و این گونه توانستند کشف کنند چگونه برگ های سوزنی کاج با انرژی زیاد نور مقابله می کنند تا از سیستم فتوسنتز حساس خود محافظت کنند.
ولها چوخوتسینا(Volha Chukhutsina) از دانشگاه(Vrije) آمستردام که خیلی از تجزیه و تحلیل های فلورسانس فوق سریع را انجام داده است می گوید: ما احتیاج به تنظیم تجهیزات برای مطالعه سوزن های کاج در دمای سرد داشتیم تا مکانیسم منحصر به فرد آنرا بیابیم. ما برگ های سوزنی درخت صنوبر را هم امتحان کردیم اما به سختی می توان آنها را با تجهیزات موجود تطبیق داد.
ایفرد هولزوارث(lfred Holzwarth) که اندازه گیری فلورسانس را انجام داده است می گوید: بررسی این برگ های سوزنی به ما این امکان را داده تا این مکانیسم خاص را بررسی نماییم. این درختان واقعا سازگاری فوق العاده ای نشان داده اند.
این مطالعه با درختان کاج انجام شده است، اما محققان اعتقاد دارند که این مکانیسم احتمالاً برای سایر گونه های مخروطیان مانند صنوبرهای مخصوص برای کریسمس و سایر صنوبرها مشابه است چونکه دستگاه فتوسنتزی آنها مشابه است.
پروفسور استیون جانسون(Stefan Jansson) از دانشگاه اومئو می گوید: این سازگاری منحصر به فرد نه تنها هنگام کریسمس سبب شادمانی ما می شود بلکه موضوعی مهم برای بشریت است. اگر این درختان توانایی دوام آوردن در شرایط سخت آب و هوایی را نداشتند خیلی از مناطق نیمکره ی شمالی خالی از سکنه می ماند چونکه این درختان چوب لازم برای درست کردن آتش، ساختن خانه و دیگر نیازهای ما را فراهم می کنند و امروزه هنوز آنها پایه های اقتصاد در مناطق تایگا(جنگل برفی) هستند.