שעון ביולוגי בצמחים

שעון ביולוגי בצמחים   \   אהוד קלפון

 

קיים קשר בין מועד הפריחה לבין אורך היום והטמפרטורה. יש בתאי הצמחים גנים האחראים על הפעלתם בעונות המתאימות וגם על הפסקת פעילותם. מנגנוני הפיקוח על הפעילות הפיזיולוגית, דואגים שהצמח לא יפגע בתנאי אקלים קיצוניים. לכן הם מאותתים לו כי בא העת לשלכת, לתרדמת החורף או לתרדמת הקיץ. בעונה הפעילה, נוצר הורמון צמיחה בכמות גדולה, הגורם לחלוקה מהירה של התאים ולגדילה מהירה של הצמח. לעומת זאת בעונת התרדמה, לא נוצר כמעט אותו הורמון והצמח מפסיק לגדול. מולקולות הפוטוכרום הרגישות לאור, נמצאות בתאי הצמחים הירוקים.

תפקידן הוא למדוד את אורך היום (או את שעות האור ביממה) ולאותת לצמח להתחיל לפרוח בזמן המתאים. בצמחים אחרים יש התאמה מלאה בין עונת פריחתם, לבין מועד הפעילות של החרקים המאביקים אותם. אפשר לראות עצים נשירים (אלון התבור ולבנה רפואי) גדלים ליד עצים ירוקי עד (אלון מצוי וחרוב מצוי).

הנשירים עוברים תקופת תרדמה בחורף הקר שבה אין צמיחה, להוציא פעילות מריסטמטית בניצנים הסגורים. העצים הנשירים נכנסים לתרדמה עמוקה בקור העז של החורף ועוצמת התרדמה היא כעוצמת הקור. לאחר שהנשירים קבלו מנת קור עזה וממושכת ובילו בתרדמה עמוקה, הם מתעוררים עם פריחה אביבית רבה. כאשר החורף קצר והטמפרטורות גבוהות, העצים לא נכנסים כמעט לתרדמה, אין בהם שלכת והפריחה באביב מועטה.

אם מחזיקים עצים נשירים בתוך חממה מחוממת במהלך חודשי החורף, הם לא יכנסו לתרדמה ובאביב לא תהיה פריחה. בזמן שהנשירים בתרדמה, ניצניהם מוגנים מהקור על ידי קשקשים. הגנה זו, מאפשרת להם להמשיך בפעילות פיזיולוגית וחלוקת התאים ברקמה המריסטמטית (היוצרת). העטיפה ההרמטית שמסביב לניצנים, מונעת מרקמותיהם לקלוט חמצן מהאוויר ובכך נמנעת התעוררותם באמצע החורף.

חלוקת התאים בניצנים נמשכת כול העת, אולם מעטפת הקשקשים תפתח רק במועד המתאים ואז יראו הניצנים בארץ.
פריחה מוקדמת בחורף עלולה להסתיים בנבילתה. העצים הנשירים מתעוררים בדרך כלל באזורנו בחודש שבט (פברואר), כאשר הם "חשים" את השינויים באורך היום ובטמפרטורה. ככול שהימים מתארכים ויש יותר שעות אור, הצמחים קולטים את ההבדלים באמצעות מולקולות פוטוכרום שבתאים. האור המתרבה, מפעיל את הפוטוכרום, המאותת לצמח מתי להתחיל לפרוח.

פוטוטרופיזם היא תנועה של הצמח הירוק לעבר האור שהיא תוצאה של הורמון צמיחה הנקרא אוקסין. ריכוז גבוה של הורמון אוקסין בצמח גורם לגדילתו המהירה ולהיפך. פוטופריודיזם היא תגובה של הצמח לשינויים החלים באורך היום, הכוללת גם את מועד הפריחה שלו. יש צמחים של יום קצר הפורחים בסתיו ובחורף וצמחים של יום ארוך הפורחים באביב ובקיץ.

מולקולות הפוטוכרום  מודדות את אורך היום על ידי קליטת אנרגיית אור בעוצמות שונות. זה גורם לצמחי היום הקצר (צמחי החורף) להתחיל לפרוח באביב ולגרום לצמחי היום הארוך (צמחי קיץ) להתחיל לפרוח בראשית הקיץ. הפוטוכרום גם מאותת לצמח על החורף המתקרב, כדי להיכנס לתהליך נשירת העלים בשלכת וכדי שיגן על ניצניו.

כתוצאה מתהליך הפוטוסינתזה (בצמחים הירוקים) שנעשה בעזרת אור, נוצרות מולקולות גלוקוזה בצמח ונפלטות מולקולות חמצן לאוויר. אולם לקרני השמש בחורף אין די עוצמת אנרגיה, כדי לפרק את מולקולות המים למימן וחמצן. בעונה זו נפסק תהליך הפוטוסינתזה ומתחדש רק עם התעוררות הנשירים באביב. בזמן זה השמש נמצאת בקשת גבוהה בשמים וקרניה מרוכזים, עם אנרגיה רבה. האור הלבן הנראה לעין, מורכב מספקטרום אלקטרומגנטי שבו יש גלים באורך שונה. כאשר מפרידים את האור בעזרת מנסרה, או כשהוא מופרד באופן טבעי בקשת שבענן, רואים את הצבעים שמהם הוא מורכב, כגון גלים ארוכים בתדירות נמוכה וגלים קצרים בתדירות גבוהה.

בקצה האחד של הספקטרום נמצא האור האדום בעל הגל הארוך ביותר (0.7 מיקרון ) ואחריו באים הגלים ההולכים ומתקצרים לפי הסדר הבא: כתום, צהוב, ירוק, כחול  וסגול שהוא בעל אורך גל של 0.4 מיקרון. הגלים הקצרים שתדירותם גבוהה, כגון אור אולטרה סגול וגלים קצרים עוד יותר, אינם נראים לעינו של האדם.

במחקרים בחקלאות, התגלה גן האחראי על הפריחה, ה"דואג" שתהיה במועדה, בתנאים האופטימאליים לצמח. בעתיד הקרוב יוכלו החוקרים להשתמש בהנדסה גנטית (בעזרת הגן הזה) כדי לקבוע את מועד הפריחה הרצוי לחקלאים ולא להסתמך על פוטופריודיזם טבעי של הצמחים. אפשר גם לספק יותר שעות תאורה בחממה לגידולי היום הארוך (גידולי קיץ) כדי להקדים את מועד הפריחתם. באקלים הים תיכוני בארץ, אפשר לראות  עצים שפורחים קודם ואחר כך מלבלבים כגון, קטלב וכליל החורש, ועצים נשירים שמלבלבים קודם ואחר כך פורחים כגון אלון תבור, לבנה רפואי, עוזרר ועוד.

במטעים מקדים הלבלוב לפריחה אצל תפוח, אגס, שזיף, אפרסק, רימון ועוד והפורח קודם הוא השקד. רותם מדברי למשל (כמו צמחי מדבר אחרים), משיר את עליו בקיץ ונכנס ל"תרדמת קיץ" כדי להימנע מאיבוד מים. בתקופה זו, גבעוליו הירוקים מבצעים פוטוסינתזה במקום העלים המופיעים בעונת החורף והאביב ונושרים בקיץ.           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                 

  

 

 

 

 

 

 

                                                            

 

 

 


Comments