當前位置: 華文世界 > 科學

寒~風~呼~嘯~ 植物保命各有絕招!

2024-01-22科學

為了爭奪有限的陽光與水分,植物不得不在數億年前就踏上了向極寒地帶進發的征程。在與寒冷的一次次交鋒中,植物為了「保住小命」,掌握了一系列有趣且實用的「耐寒絕招」。

圖源:soogif

#1 全能選手:雪蓮花

耐寒絕招: 卷曲的葉緣起到「防寒服」的作用, 半透明的苞葉既保暖又增溫,同時具有抗凍基因蛋白。

高山極地環境早晚溫差大,土壤極少且瘠薄,冬季漫長而寒冷,並隨時伴有冰雹、霜凍、暴雪、大風等極端天氣, 但每年的7月到9月,在這片「生命禁區」裏,耐寒全能選手雪蓮花( Saussurea involucrata )依然會綻放出美麗的花朵。

天山雪蓮丨圖源:簽約攝影師/IC photo

雪蓮花的第一招是穿上「防寒服」。它的葉緣常常向內卷曲,而且密被茸毛,既可以防風保暖,又能減少高海拔地區紫外線的灼傷,非常有利於幼嫩的植株和花朵積蓄能量,快速發育生長。

第二招是自建「玻璃溫室」。雪蓮花下部的葉子用於進行光合作用,而上部頗為壯觀的「花朵」,是由它的一部份葉子變態為苞片,呈淡黃色、半透明狀,類似溫室的透光屋頂,既保暖又增溫。據資料記載,這個小「溫室」保暖效果顯著,白天苞片內外的溫差平均可達4.6℃。

第三招是提高自身「內功」。科學家曾從雪蓮花中分離出了它在低溫環境下得以生存的獨門「法寶」——抗凍基因蛋白。

#2 自產「防凍液」:白樺

耐寒絕招: 樹皮中的大量含糖樹汁能防止低溫傷害,樹皮具有很強的密封性,像穿了一條「秋褲」。

在亞洲東部份布十分廣泛的白樺( Betula platyphylla ),是最接近北極點的幾種喬木之一。據研究記載,白樺在冬季休眠期可以忍受-40℃的低溫。

白樺丨圖源:拍信創意

白樺首先靠的是天然的「防凍液」——樹汁。在冬季至來年早春,白樺的樹皮中會充盈大量含糖的樹汁,可以有效地保護細胞免受低溫結冰傷害。其次是被稱為「樺樹瀝青」的樹皮。白樺的樹皮雖然不算很厚,但含有豐富的酚類成分幹餾成的膏狀物質,這使得樹皮具有很強的密封性,既防水又保溫,就像穿了一條「秋褲」。此外,白樺較厚的韌皮部又給它疊加了一層保暖層,讓它在寒風中度過了一個又一個冬天。

#3 貼地生長,抱團取暖:墊紫草

耐寒絕招: 貼地生長能夠避免大風沖擊,抱團取暖能夠提高熱量的獲取率。

在海拔超過5000公尺的高山之巔,常常能看到比較低矮、緊湊的灌木或草本,譬如墊紫草( Chionocharis hookeri )。它的莖已經慢慢退化變短到只能貼地生長,葉也變小,並且常常密密麻麻地擠在一起,形成了半球形的墊狀體,這一類植物被統稱為「墊狀植物」。

墊紫草丨圖源:央視訊

雖然活生生把自己壓迫成一坨坨的牛屎狀(墊狀),但墊紫草一來具備了抗倒伏的能力,可以減少大風的沖擊;二來有利於「抱團取暖」,頭頂的冷風不容易吹進來,便可免受冰凍之苦,同時還能提高獲取熱量的效率。

此外,研究還發現一些植物會利用所處的環境條件,比如深藏在灌叢或者石縫之間,可以使局部溫度差異達到近22℃。

#4 極寒之地的追光者:仙女木

耐寒絕招: 透過花朵的向日運動「追蹤」陽光,提高溫度。

在北極,植物開花時對溫度的要求往往更高,有的植物開花所需的最低溫度在3~8℃,而大部份則需要達到5~12℃才能開花。因此,一些植物為了在有限的開花期獲得更多熱量,會透過花的向日運動「追蹤」陽光,以此來提高花內溫度。比如生長在北極的山地仙女木( Dryas integrifolia )。

仙女木丨圖源:簽約攝影師/IC photo

仙女木的花瓣具有類似凸透鏡的聚光作用,帶動花葶隨著天空中太陽的位置而彎曲扭動,來改變花的方向,從而將太陽放射線集中於花上,以保證獲得最大的熱量,這一類極地植物也被統稱為「太陽竈」類植物。有研究顯示,這種方法可以有效地將溫度提高10℃左右。

在大自然的生存戰場上,像這樣極致的生命前進演化故事無處不在。溫暖而濕潤的熱帶和副熱帶地區往往會成為競爭激烈的「戰場」,但轉換思路,去寒冷地區開拓新的領地,也有機會贏得一席之地。

作者介紹

秋西,核糖公寓自然科普傳播工作室創始人。

·END·

☞上期科普:茉莉花的香、便便的臭,居然是同一種味道成分,你敢信!

編輯:任雅琳

審稿:李婷、李春藜

文章為重慶科技館所有,轉載需註明出處

封面圖片及文內圖片來自版權圖庫,不授權轉載

更多精彩內容,請繼續關註我們