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耐寒植物如何过冬

来源:《百科知识》 编辑:李耕拓 时间:2019-01-08

植物生长活动的最低温度通常是0℃。秋天之后,有些植物特别是很多一年生草本植物纷纷枯萎。到了更为寒冷的冬季,冰封的大地上几乎看不到红花绿叶,但也有些“英雄好汉”是不怕严寒的。

耐寒抗冻不寻常

近年来,一些耐寒植物出现在城市街头,扮靓了色彩单调的冬天。其中就包括一种名叫“羽衣甘蓝”的耐寒花卉,它已在不少城市安家落户。

羽衣甘蓝原产于西欧,是能够在低温下开花生存的耐寒性观赏植物,即便在雪天,它也不会被冻死。用于观赏的羽衣甘蓝有不同的品种,叶色丰富多变,叶形也不尽相同,叶缘有紫红、绿、红、粉等颜色,叶面有淡黄、绿等颜色,它被形象地称为“叶牡丹”。

由我国北方野生杜鹃与西洋杜鹃杂交培育而成的北方耐寒红枫杜鹃,也是城市绿化的新亮点。红枫杜鹃特有的金属光泽以及春可观花、秋可观叶的特点,使其成为观赏木花卉中的佼佼者。

在我国北方地区,只要温度不是太低,大多数植物处于休眠状态的芽、种子和隐藏在地下的根,照样能存活下来。至于松树、柏树、云杉、红杉、白桦、核桃楸、榆树和槭树等乔木,也都是非常耐寒的。产于我国东北、华北和俄罗斯西伯利亚东部等地的白桦树,是最耐寒的种子植物。苏联科学家曾采用人工控制的方法,把一株白桦树放在温度逐渐下降的环境里,它竟能耐住-195℃的低温。有些花卉植物,比如高山杜鹃、迎春花、银莲花、雪莲等,也非常耐寒。在我国青藏高原和新疆等地,生长在海拔5000米处的雪莲花,能在皑皑白雪中开出紫红色的花来。在俄罗斯西伯利亚,有一种辣根植物,能在-46℃的低温下开花。南极大陆基本上常年为冰雪覆盖,只在边缘区有少量地衣、苔藓、南极草以及极少数开花植物。地衣、苔藓这些植物极其耐寒。地衣是南极最为重要的植物,也是地球上最为耐寒的植物,即使温度在-198℃时,仍能逍遥自在地活着。

在大自然中,为什么有的植物会在严寒面前败下阵来,而另外一些植物的耐寒抗冻本领却异乎寻常的高强呢?它们耐寒抗冻的秘籍是什么?

原来,这主要在于它们做足了以下几门“功课”:蓄积物质和能量,减少消耗;减少自身含水量特别是自由水,增加糖或蛋白质、脂肪的含量;增强生物膜系统结构的稳定性。此外,还可以通过人工锻炼促进植物的抗冻和自我保护能力。

蓄能量 减消耗

植物的生长发育、传种接代等都需要消耗大量的能量。通常而言,即便是同一种植物,冬季和夏季的抗冻能力也不一样—在夏季活动期多不耐寒,在冬季休眠期则更为耐寒。这是因为春夏季节,植物生长旺盛,养分消耗多于积累,因而其抗冻能力较弱。如北方的梨树,在-30~-20℃低温下能平安越冬,在春天却抵挡不住微寒的袭击;松树的针叶,冬天能耐-30℃的严寒,在夏天如果人为地降温到-8℃就会冻死,就是这个道理。

羽衣甘蓝

到了秋天,情形就变了,秋季白昼温度高,日照强,叶子的光合作用旺盛;而夜间气温低,树木生长缓慢,养分消耗少,积累多,于是树木越长越“胖”,变粗壮并木质化,树叶里合成了更多的脱落酸(休眠素),这种植物激素被输送到植物枝梢的尖端和侧芽后,这些部位的新陈代谢会受到抑制,从而进入休眠状态,不再萌芽生长,植物体也停止生长。这意味着植物的物质和能量消耗大大减少,养分因此被积蓄起来,树木逐渐有了抵御寒冷的能力,即使叶子在冬天被冻掉,小枝依旧完好无损。

耐冻植物都有休眠的特点,它们常使用“沉睡”的妙法来对付冬寒。一般而言,处于休眠状态的植株抗寒力强,并且植株休眠越深,抗寒能力越强。事实上,多年生植物的季节性休眠是长期自然选择的结果,是植物应对不利环境的一大绝招。

此外,每一棵树木都有一副“甲胄”,保护它們娇嫩的组织不受寒气侵袭。这副“甲胄”就是木栓层。每年夏天,树木都在树干和树枝的皮下储存木栓组织—死的间层。木栓既不透水,也不透气。停滞在其气孔中的空气能够阻挡树木的热量向外散发。树木年龄越大,木栓层越厚。因此,老树、粗树的抗寒能力比枝嫩干细的小树强。

常青绿树也会采取“穿甲戴盔”的方法对抗严寒,如松树、柏树会在其树皮和叶表面分泌出一层蜡质,既可防止自身水分蒸发,又可御寒;其他如椿树、杏树等,则分泌出胶状物质,以御寒防冻。

避免结冰威胁

冻害是冰点以下低温对植物的危害,可导致细胞和组织受伤,甚至死亡。冻害发生时,细胞间或细胞内发生结冰现象,生物膜和蛋白质结构因此遭到破坏。

植物常常会通过细胞膜脱水或合成液态抗冻有机物来增强细胞的抗冻性。

有的植物会通过降低自身含水量以适应低温环境,安全过冬。具体来说,就是将水从细胞内排到细胞外,防止细胞内的水结冰。

植物之所以能够这样做,是因为其体内既有自由水,也有结合水,二者的“脾气”大相径庭:自由水在100℃沸腾,0℃时结冰;结合水要高于100℃才沸腾,在比0℃低得多的温度下才会结冰。冬天,植物体内的自由水减少后,结合水所占比例则相对增加,使细胞液浓度增高,不易结冰,植物因此可以忍受更低的温度。

如果以上方法还不足以抵抗严寒,植物就需要练就更高强的本领。

多年生植物进入休眠期后,体内的生理代谢活动并未停止,营养物质、酶的活性和内源激素都在发生变化。植物们会在身体中积蓄起盐类物质和能变为糖的淀粉,盐类和含糖溶液有很强的抗寒能力;有的植物还能通过增加体内不饱和脂肪酸或抗冻蛋白等,避免细胞内部结冰。如果说,粗大的树木不怕冻可以用寒气不易侵入来解释;那么,细小的植物枝叶、娇嫩的蔬菜等不易冻死的主要原因就在于此。

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