Nauka poszła w las, czyli cztery pory roku dendrologa: Wiosna

Po zimie, która jest dla roślin czasem spoczynku, widzimy powrót zieleni do lasów i ogrodów. Nie wszystko jednak zyskuje kolor od razu – na niektóre gatunki musimy czekać prawie do lata. Coraz dłuższe i cieplejsze dni najpierw wpływają na rośliny zielne, które mogą przeczekać zimę na różne sposoby.

Rośliny jednoroczne zimują w glebie w postaci nasion, które pod wpływem określonej temperatury zaczynają kiełkować. Są „zaprogramowane” do spoczynku i uaktywniają się w określonej temperaturze, żeby nie zacząć wzrostu przedwcześnie i nie narazić się na przymrozki.

Rośliny wieloletnie mogą mieć pąki na powierzchni ziemi albo ukryte w rozecie liści (hemikryptofity) lub pod powierzchnią, jako bulwy, kłącza lub cebulki (geofity). Te drugie, dzięki zmagazynowanym pod ziemią zapasom, mogą szybciej rozpocząć wzrost niż te pierwsze, które zwykle dominują w runie lasów latem.

Liście: sezonowa zmienność

Rozwój liści poszczególnych gatunków roślin związany jest z temperaturą powietrza i dostępnością światła. Najszybciej pojawiają się liście krzewów i młodych drzew, które okryte są pąkami o cienkiej łusce, dzięki czemu potrzebują mniejszej dawki światła i ciepła aby pobudzić ich rozwój. Ale pąki na gałęziach w koronach drzew, które odpowiadają za większość fotosyntezy są chronione grubszymi łuskami, żeby nie rozwinęły się przedwcześnie, kiedy jeszcze grożą im przymrozki. Sklepienie koron drzew zamyka się więc dopiero w pełni wiosny.

Okres od momentu ustąpienia chłodów do rozwoju liści drzew, wykorzystują geofity. Zużywają w poprzednim sezonie surowce, aby zbudować liście, zakwitnąć i wydać nasiona zanim zamknie się sklepienie drzewostanu. Musza się spieszyć: w ciągu dwóch tygodni rozwój liści może zmniejszyć ilość światła docierającego do dna lasu z 30–40 proc. do 5-10 proc., co przekłada się też na zmiany w budowie liści.

Nasze badania nad 12 gatunkami roślin runa leśnego wykazały, że aby złapać więcej promieni słonecznych zaczynają one oszczędniej gospodarować produktami fotosyntezy i budują liście o większym stosunku powierzchni do masy. Oznacza to, że z jednego grama cukru wytworzonego w czasie fotosyntezy są w stanie zbudować dwa razy większe liście, a więc prowadzić ten proces na większej powierzchni. Odbywa się to kosztem trwałości tych liści, a więc i ochrony przed roślinożercami.

Co więcej, zauważyliśmy, że rośliny kwitnące oszczędniej gospodarowały zasobami i tworzyły liście nieco grubsze niż niekwitnące. To przystosowanie związane jest z koniecznością utrzymania się przy życiu przez dłuższy czas, potrzebny, by owoce zdążyły dojrzeć. Zróżnicowanie budowy liści występuje również w ramach tego samego drzewa. Analizując oświetlone i zacienione części korony 179 gatunków drzew rosnących w Kórnickim Arboretum stwierdziliśmy, że stosunek powierzchni liści do ich masy w nasłonecznionej części korony był średnio o 40 proc. mniejszy. Można to wyczuć palcami, dotykając liści z różnych części drzewa.

Dostępność światła i temperatura wpływają też na tempo wzrostu roślin runa. W lasach liściastych szczyty produkcji jego biomasy następują dwa razy: wiosną, w momencie gdy temperatura rośnie a korony drzew są jeszcze bezlistne, oraz w środku lata.

Jako pierwsze pojawiają się rośliny cebulowe kojarzone z końcem zimy – przebiśnieg i rannik, a także – niedostrzegany zwykle – szczypiorek. Następnie dołącza przylaszczka, ziarnopłon, kokorycze i zawilce. Na późniejszą wiosnę czekają pozostałe gatunki, np. konwalijka dwulistna, konwalia majowa, czy czworolist.

Na początku wiosny wiosną ważną funkcję mają również inne formy życiowe roślin – wcześnie obserwujemy młode liście przytulii czepnej, czosnaczka czy glistnika jaskółcze ziele. Będą one bardziej widoczne jednak później, razem z innymi roślinami aspektu letniego.

Kwitnienie: synchronizacja z liśćmi

Dla roślin runa rozwijających się przed zasklepieniem się koron drzew najważniejszym zadaniem jest zakwitnąć i wydać potomstwo. Z tego względu muszą one tak zaplanować rozwój, by z jednej strony nie narazić się na przemarznięcie, a z drugiej – by nie przegapić okresu dostępności światła. Za to jak dana roślina jest czuła na zmiany temperatury i kiedy zaczyna się rozwijać, odpowiadają kształtowane przez lata ewolucji przystosowania poszczególnych gatunków.

Niektóre rośliny chcą wykorzystać każdą nadarzającą się możliwość: szczypiorek może się pojawić się nawet po kilku ciepłych dniach w grudniu. Inne, jak zawilec gajowy, programują potomstwo do pojawiania się w różnych terminach, bo to zwiększa ich szanse na zakwitnięcie w odpowiednich warunkach, a zatem na sukces reprodukcyjny. Stąd zdarza się widywać zawilce kwitnące i wczesną wiosną, i wczesnym latem, ale także jesienią. Ostatnio, wskutek zmian klimatycznych, takie jesienne pojawy zdarzają się coraz częściej.

Dostosowanie terminu pojawu i kwitnienia do lokalnych warunków to nie tylko różnice między latami, ale także między regionami. Wiosenne kwiaty najwcześniej zakwitają na południu Europy, a na północy i wschodzie nawet 3–4 miesiące później. Widać to także w górach, gdzie okres wegetacyjny jest krótszy i jeszcze trudniej wstrzelić się w idealne okno czasowe na kwitnienie. Stąd wędrując po Tatrach w czerwcu możemy spotkać kwiaty roślin, które na niżu dawno już owocowały.

Sieci powiązań: współzależności między gatunkami

Dobór idealnego terminu kwitnienia związane jest także z zależnością roślin od innych organizmów. Wiele gatunków roślin jest owadopylna, a więc muszą się zgrać się z dostępnością owadów zapylających, na których aktywność wpływa temperatura. Termin rozwoju liści wpływa zaś na termin pojawów owadów, które się nimi żywią, a to z kolei determinuje dostępność pokarmu dla ptaków.

Część wiosennych geofitów jest związana z mrówkami. One roznoszą ich nasiona dzięki elajosomom – specjalnym pakietom substancji pokarmowych przyklejonych do nasion, będących „zapłatą” za ich rozprzestrzenianie. W naszych lasach to m.in. fiołki, kokorycze, czy przylaszczka.

Pejzaż: kalejdoskop barw

Nawet na małym obszarze okres wypuszczania liści i kwitnienia będzie się różnił w zależności od ukształtowania terenu. Na terenach podmokłych i w zagłębieniach, gdzie zwykle zalega zimne powietrze, rośliny będą rozwijać się później niż na skraju lasu czy na pagórkach zwróconych na południe lub zachód. Różnica w terminie kwitnienia knieci błotnej w lesie bagiennym a zwykłym liściastym, może wynosić dwa–trzy tygodnie, podobnie pomiędzy krzewami bzu czarnego wewnątrz lasu i w śródpolnych zaroślach.

Część gatunków drzew kwitnie dopiero jak wypuści liście, aby uniknąć ryzyka przemarznięcia kwiatów. Ta strategia jest jednak nieskuteczna u gatunków wiatropylnych, dla których liście ograniczałyby możliwość pylenia.

Wielość powiązań między roślinami i innymi organizmami oraz zależność jednych i drugich od warunków pogodowych pokazuje, jak bardzo te układy są wrażliwe na zmiany klimatyczne. Tymczasem już teraz badania nad datami kwitnienia i owocowania w Wielkiej Brytanii wykazały, że od lat 50. XX w. termin rozpoczęcia kwitnienia przyspieszył o miesiąc. Rozregulowanie cykli pojawiania się, kwitnienia i owocowania zarówno roślin runa, jak i drzew może mieć ogromne konsekwencje: mogą doprowadzić do rozminięcia się w czasie okresu sprzyjających temperatur i dostępności światła na dnie lasu.

Dzięki wypracowanym przez rośliny strategiom, my cieszymy oczy wielobarwnymi kwiatami od wiosny po jesień, a zwierzęta, które z nich korzystają, mogą funkcjonować. Jeśli nie zminimalizujemy zmian klimatycznych powodowanych działalnością człowieka, wszyscy stracą.