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寒~风~呼~啸~ 植物保命各有绝招!

2024-01-22科学

为了争夺有限的阳光与水分,植物不得不在数亿年前就踏上了向极寒地带进发的征程。在与寒冷的一次次交锋中,植物为了「保住小命」,掌握了一系列有趣且实用的「耐寒绝招」。

图源:soogif

#1 全能选手:雪莲花

耐寒绝招: 卷曲的叶缘起到「防寒服」的作用, 半透明的苞叶既保暖又增温,同时具有抗冻基因蛋白。

高山极地环境早晚温差大,土壤极少且瘠薄,冬季漫长而寒冷,并随时伴有冰雹、霜冻、暴雪、大风等极端天气, 但每年的7月到9月,在这片「生命禁区」里,耐寒全能选手雪莲花( Saussurea involucrata )依然会绽放出美丽的花朵。

天山雪莲丨图源:签约摄影师/IC photo

雪莲花的第一招是穿上「防寒服」。它的叶缘常常向内卷曲,而且密被茸毛,既可以防风保暖,又能减少高海拔地区紫外线的灼伤,非常有利于幼嫩的植株和花朵积蓄能量,快速发育生长。

第二招是自建「玻璃温室」。雪莲花下部的叶子用于进行光合作用,而上部颇为壮观的「花朵」,是由它的一部分叶子变态为苞片,呈淡黄色、半透明状,类似温室的透光屋顶,既保暖又增温。据资料记载,这个小「温室」保暖效果显著,白天苞片内外的温差平均可达4.6℃。

第三招是提高自身「内功」。科学家曾从雪莲花中分离出了它在低温环境下得以生存的独门「法宝」——抗冻基因蛋白。

#2 自产「防冻液」:白桦

耐寒绝招: 树皮中的大量含糖树汁能防止低温伤害,树皮具有很强的密封性,像穿了一条「秋裤」。

在亚洲东部分布十分广泛的白桦( Betula platyphylla ),是最接近北极点的几种乔木之一。据研究记载,白桦在冬季休眠期可以忍受-40℃的低温。

白桦丨图源:拍信创意

白桦首先靠的是天然的「防冻液」——树汁。在冬季至来年早春,白桦的树皮中会充盈大量含糖的树汁,可以有效地保护细胞免受低温结冰伤害。其次是被称为「桦树沥青」的树皮。白桦的树皮虽然不算很厚,但含有丰富的酚类成分干馏成的膏状物质,这使得树皮具有很强的密封性,既防水又保温,就像穿了一条「秋裤」。此外,白桦较厚的韧皮部又给它叠加了一层保暖层,让它在寒风中度过了一个又一个冬天。

#3 贴地生长,抱团取暖:垫紫草

耐寒绝招: 贴地生长能够避免大风冲击,抱团取暖能够提高热量的获取率。

在海拔超过5000米的高山之巅,常常能看到比较低矮、紧凑的灌木或草本,譬如垫紫草( Chionocharis hookeri )。它的茎已经慢慢退化变短到只能贴地生长,叶也变小,并且常常密密麻麻地挤在一起,形成了半球形的垫状体,这一类植物被统称为「垫状植物」。

垫紫草丨图源:央视频

虽然活生生把自己压迫成一坨坨的牛屎状(垫状),但垫紫草一来具备了抗倒伏的能力,可以减少大风的冲击;二来有利于「抱团取暖」,头顶的冷风不容易吹进来,便可免受冰冻之苦,同时还能提高获取热量的效率。

此外,研究还发现一些植物会利用所处的环境条件,比如深藏在灌丛或者石缝之间,可以使局部温度差异达到近22℃。

#4 极寒之地的追光者:仙女木

耐寒绝招: 通过花朵的向日运动「追踪」阳光,提高温度。

在北极,植物开花时对温度的要求往往更高,有的植物开花所需的最低温度在3~8℃,而大部分则需要达到5~12℃才能开花。因此,一些植物为了在有限的开花期获得更多热量,会通过花的向日运动「追踪」阳光,以此来提高花内温度。比如生长在北极的山地仙女木( Dryas integrifolia )。

仙女木丨图源:签约摄影师/IC photo

仙女木的花瓣具有类似凸透镜的聚光作用,带动花葶随着天空中太阳的位置而弯曲扭动,来改变花的方向,从而将太阳辐射集中于花上,以保证获得最大的热量,这一类极地植物也被统称为「太阳灶」类植物。有研究显示,这种方法可以有效地将温度提高10℃左右。

在大自然的生存战场上,像这样极致的生命进化故事无处不在。温暖而湿润的热带和亚热带地区往往会成为竞争激烈的「战场」,但转换思路,去寒冷地区开拓新的领地,也有机会赢得一席之地。

作者介绍

秋西,核糖公寓自然科普传播工作室创始人。

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编辑:任雅琳

审稿:李婷、李春藜

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