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晚上八點 給你講個科普小故事吧
冷冷的寒冬中
人類會用各種方式來御寒
那你知道植物是怎么度過寒冬的嗎？
晚上八點 給你講個科普小故事吧
冷冷的寒冬中
人類會用各種方式來御寒
那你知道植物是怎么度過寒冬的嗎？
主講人：劉會利
音頻同步更新平臺：喜馬拉雅 企鵝 荔枝 蜻蜓FM
北國風光，千里冰封，萬里雪飄，望長城內外，好冷好冷，我裹緊衣袖以御寒，可是植物怎么辦呢？難道只有被凍，任憑狂風暴雪摧殘？當然不是。長久以來，植物在與寒冬的交鋒中慢慢掌握了一系列的武林秘笈，可以讓自己在寒冬臘月依舊傲視風雪。等到來年春天，它們就可以抖擻精神，重出江湖。下面讓我們一起走進冬天的秘密——植物篇。
一、葉色的變化和體型的改變
停車坐愛楓林晚，霜葉紅于二月花。當我們看到道路兩旁樹木葉片的顏色由一片濃郁的綠色換上“新裝”時，我們就知道秋天來了，冬天還會遠嗎？其實，植物顯眼的葉色變化是它迎接寒冬做的最基本的準備。
那為什么葉子會變成紅色呢？想知道的話咱們就先明白為什么葉子是綠色的吧。
我們知道葉片是植物進行光合作用的主戰場，是植物生長能源的源泉。其中發揮靈魂作用的就是“光合色素”，而光合色素主要吸收紅光和藍紫光，對綠光吸收很少，所以葉片就呈現了我們眼中的綠色。
當秋天來臨時，低溫不僅抑制了葉片中葉綠素的生物合成，為了最大限度地利用資源以越冬，植物還會把閑下來的葉綠素進行分解并再利用。葉片沒有了“霸道的”葉綠素，被遮蓋起來的另外兩種色素，即橙黃色的胡蘿卜素和黃色的葉黃素就會顯現出來。因此，我們便能看到葉片變黃了。至于紅葉，是因為秋天降溫，植物積累較多的糖分以適應寒冷，體內可溶性糖多了，就形成較多的花色素，葉子也就變紅了。
花色素可以吸附紫外線，起到類似防曬劑的保護作用，能夠在秋季避免樹葉因受陽光損害而過早凋落，從而使樹木能夠從樹葉中汲取更多養分。而且這些花色素大量合成的時間往往是發生在葉綠素分解之前，而寒冷和干旱更能促進它們的形成。
另外，從生態學角度，人們認為植物葉色的變化也是一種自我保護機制。鮮明的色彩變化可以傳達強烈的視覺信號，表示這里的果實成熟了，可以來吃，順便幫忙傳播種子。或者警告食葉動物，我一點兒也不好吃，別碰我。看到了沒？套路，全是套路。
植物為了應對寒冷，除了變色，還會變形。凍土帶的植物，大都是矮小粗壯的“短腿植物”，這樣的獨特外形也是出于防寒需要的。這樣的植物在生長過程中無須像其他植物一樣經常“彎腰”，它們根本就不會離開地面，都是匍匐、蔓生的。堅硬的莖，不比手指長，也不比鉛筆粗，牢牢覆蓋在苔蘚上或悄悄地扎在石頭下面，風吹不到，而又生活在離地面最近的空氣環境中——這可是最溫暖的地方。要知道，在北極，一點點能量，對于植物來說都是極其寶貴的。
二、不得不做出的斷舍離
落葉是許多植物為了度過嚴寒不得不做出的妥協。當它們處于逆境時，一些樹木和灌叢植物就會采取“舍末保本”的方法，丟掉“包袱”和“累贅”，以便安然越冬。例如落葉樹木和一些草本植物，一方面迅速產生冬眠素，抑制生長以防過分消耗養料，一方面在葉柄下部組織內產生離層細胞，使葉很快脫落以減少養分的消耗。而一些根莖葉植物如韭菜、蓮藕等則采取“兩條戰線”與嚴寒抗爭。一方面結籽傳宗；另一方面毫不留情地“丟葉圖存”。
多年生的草本植物，在寒冬來臨時，有的采取犧牲地上部分的做法——讓地上部分發黃枯死，由埋藏在地下的莖或根來越冬；有的則采取“地下行動”——由根部收縮，將莖縮入土中藏起來抵御嚴寒。雖然它們的枯枝落葉歸于塵土，然而地下部分卻頑強地在地下生活著，下年依舊“春風吹又生”呈現著“離離原上草，一歲一枯榮”周而復始的循環，讓生命永遠延續。
對于一些植物來說，它們的葉片從剛長出來時就一直在為秋天的凋落做準備。在這些葉片的葉柄基部，會有一個特殊的區域——離區，當它感受到植株傳來脫落信號時，便會進行“自毀”行為，如使輸導組織失效、細胞解體等。這樣葉片很快就會干枯死亡，風一吹，就能輕松自離區處掉落。而且在葉片脫落前，它們還不忘保護主干，在脫落處的下方形成保護層。更重要的是，落葉在離開前，就已把葉內的營養物基本轉運到植株的其它部位。
葉片的“自我犧牲”事跡還不只有這些，我們常說，落葉終會歸根，它們被微生物等分解后，重新被植物吸收利用。在有些植物的落葉中檢測到的鋁、鋅、鉛等的含量要高于正常的葉片，由此推測落葉可能具有一定的排泄作用，可以帶走有害物質。另外，一些植物的落葉還能釋放種間抑制劑，減少林下幼苗或其它種類植物的生長。
那有人或許會問，如果是不落葉的植物呢？對于那些在寒冬中依然生機勃勃的常綠植物，由于它們的葉片是從植株上次第脫落，所以它們不會像落葉植物一樣，有一下子掉禿的風險。
三、報團取暖
虎耳草和玻璃草是依靠集體的力量來防寒的。美麗嬌小的虎耳草和玻璃草花朵，擁在一起，組成一個龐大的家族，形成一個花壇。大家族由一根又粗又長的主根領導著，其余的幼根都糾纏在主根周圍。這樣一來，家族里的每一個成員吃的都是同一鍋飯，大家一起開花授粉，而更重要的是“花壇”能很好對付變化無常的天氣，在稠密、矮小的根莖中間能長久儲存空氣，保持著花叢集體生長需要的溫度，即使在冬天，它們也能很好的存活下去。
虎耳草 圖片來自網絡
四、冬眠
在植物長期的進化過程中，已形成了各式各樣的抗寒本領，其中之一就是植物進行睡眠。我們都知道，有一些動物會在冬天進入冬眠，一動不動的“睡過”寒冷的季節。植物的休眠與冬眠有些類似，這時它們的代謝非常緩慢，生長幾乎停滯，大部分的精力都用來提高抗寒力。也就是在植物生理學中被稱為的“睡眠運動”，最早發現植物睡眠運動的人，是英國著名的生物學家達爾文。達爾文研究斷定，葉片的睡眠運動對植物生長極有好外，也許主要是為了保護葉片，抵御寒冷，是一種植物 “適者生存”的本領。
不同的植物休眠形式也不同，如大多數一年生和二年生的植物是種子休眠；多年生落葉樹是芽和維管形成層的休眠；而許多二年生或多年生草本植物則是鱗莖、球莖、塊根和塊莖等休眠。當第二年春天來臨，適宜的溫度和光照長度調節就會將植物從休眠中“喚醒”，重新綻放生機。不過也有例外發生，比如今年十月武大櫻花就在秋天開花了，原因就是今年春秋季節光照時間長短相似，導致植物誤判，以至于櫻花反季節開花。
多年生的木本植物，除了通過落葉進入冬眠狀態，不再萌發生長等方式來增強抗寒能力外，更多的是把體內的蛋白質和淀粉在酶的作用下，水解成可溶性的氨基酸的糖類，這樣一來，細胞液的濃度增強了，細胞便不易結冰，有利于增強抗寒能力。為了適應嚴寒的氣候，北極圈以北的植物都會采取這種“內部準備”的方式來防寒，它們的細胞液里有高濃度的鹽分，其濃度比南方的同類植物要高得多，這樣能保證細胞不會結冰，它們也就能正常生長。有一種叫北極辣根的植物，在開花期間竟能經受-40℃的嚴寒考驗。
五、穿衣服
植物雖然沒有和動物一樣的羽毛，但也有一些類似衣服的東西覆蓋在軀干上。
圖片來自網絡
比如，生長在北極的灌木的莖上都覆蓋著自已特有的“皮襖”——濃密的絨毛，這些絨毛形成獨特的暖氣裝置，這松軟的暖氣裝置正是植物御寒的忠實助手。有的植物在長期的生長進化過程中，形成了特有的形態來抵御嚴寒，如針葉類植物，葉片已經變得成披針形，并且披著一層厚厚的蠟質，雖然處在零下十幾度的低溫，但依然綠意青蔥，抗拒寒風的侵襲，度過嚴寒的冬天。
常青綠樹就采取“穿甲戴盔”的方法抵抗嚴寒。例如松樹、柏樹在其樹皮和葉表面分泌出一層蠟質，既可御寒又可防止自身水分蒸發。其他如椿樹、杏樹、槐樹等則分泌出膠質物以御寒防凍。
生長在北極的馬先蒿的防寒能力比其他花草要略勝一籌。馬先蒿的生長過程是這樣的：首先，從地里頂出的部分有些像頭發蓬松的頂針，一星期后頂針變為毛茸茸的“蠟燭”，再過些時候就長成真正矮壯結實的馬先蒿了。這時，風雪和嚴寒就再也奈何不了它。可以說，馬先蒿還在“搖籃”里的時候，就為抗寒作準備了。還有一些過冬的花木植物，在進入冬季之前，就已開始作過冬的準備了，它們把自已的芽充實得飽飽滿滿的，外面覆蓋一層又一層的鱗片，里面儲備著豐富的糖類物質，以抗拒寒冬，壯實蓓蕾，迎春開花。
毛花馬先蒿 Pedicularis dasyantha 圖片來源：網絡
那我們最熟悉的蘿卜，花椰菜等蔬菜是如何對付嚴冬呢？當然也需要穿上棉衣。這種棉衣就是菜皮上厚厚的蠟質層，這種蠟質層可以防止水份過多的散失，既保存了大量水份，又調節了體溫，所以不致被凍死。此外，蔬菜還可以使自已體內淀粉轉化成糖分，以增強自身的抵抗力。我們知道，當氣溫下降到0℃時，水便開始結冰。但糖水卻要在零下的溫度才結冰。含糖越多，它的冰點就越低，就越能經得起嚴寒的襲擾。
比如，白菜要在零下15℃才被凍壞、而蘿卜在零下20℃仍安然無恙。就是因為它體內含糖較多，冰點溫度極低，所以不怕凍死。而它體內積聚這些抗寒的糖分，人們吃起來自然也就覺得特別甜了。富含的糖分可以說是蔬菜們的“甜心小棉襖”了！
當然植物越冬的秘密遠遠不只是這些，還有更寬廣的領域值得我們繼續探索與發現。下面就以我最喜歡的一句詩詞結束本次科普之旅吧。“且挨過三冬四夏，暫受些此痛苦，雪盡后再看梅花”！
宇宙洪荒浩瀚無垠
慶幸 我們誕生在這顆星球
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END
文稿音頻 / 劉會利
音頻處理 / 王寧
海報插畫 / 石彧
編輯配圖 / 二十六
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