植物為何不畏寒與旱

1、植物為何不畏寒與旱寒冷的環(huán)境里說起不畏嚴(yán)寒的植物，你很可能會想到梅花。確實，在 冰天雪地里，當(dāng)不少艷花嫩蕊都紛紛凋零時，梅花卻依然舒 枝怒放，噴香吐艷。即使是漫天飛雪也不能損其肌膚，掩其 俊俏。不畏嚴(yán)寒的植物遠(yuǎn)不只有梅花這一種，如生長在我國 青藏高原上 5000 多米高處的雪蓮花，也能對著皚皚白雪， 開出紫紅色的鮮花。要問這些植物為何都不畏嚴(yán)寒，也許不少人會認(rèn)為，它 們一直生長在這些寒冷地區(qū)，自然天生就擁有這種耐寒的本 領(lǐng)了。真是這樣嗎？其實，根據(jù)一些過去氣候環(huán)境的研究，以及植物化石的 證據(jù)都表明：最早的開花系植物是生長在溫暖的赤道地區(qū) 的。后來，由于種種原因，一些植物被迫離開赤道地區(qū)，才 在

2、一些稍冷的地方安家，它們也就逐步具有了這種耐寒的能 力了。而且，梅花并不是人們所想的那樣喜愛寒冷的環(huán)境， 相反，它們性喜溫暖、濕潤的氣候，在年平均氣溫1623 C的地區(qū)生長發(fā)育最適宜。 但即使這樣，梅花一般也能耐-10°C 的低溫，還有像杏梅等品種竟能耐-25 C的低溫?？梢?，植物的耐寒本領(lǐng)也不是天生就具有的！那么，它 們究竟是怎么進(jìn)化出如此強的耐寒能力的呢？與動物不同，植物不能通過遷徙或者躲在洞穴里來逃避 寒冷，也不能產(chǎn)生熱量來取暖。與其說是寒冷，倒不如說是 冷凍給植物帶來了問題冷凍能引起植物體內(nèi)水運輸系 統(tǒng)中氣泡的形成。就像在一個冰塊中，你同樣能看到一些懸 浮的氣泡。而植物體內(nèi)大

3、量的氣泡聚集是會帶來很嚴(yán)重的后 果的：當(dāng)水解凍時，它們便會堵塞水運輸通道，使水無法從 根部流向葉子，這樣就會導(dǎo)致植物死亡。為了揭示植物耐寒的特性，美國佛羅里達(dá)大學(xué)和田納西 州大學(xué)的科學(xué)家構(gòu)建了 3.2 萬種開花植物的進(jìn)化樹目前 包含最多植物種類的進(jìn)化樹，并將此進(jìn)化樹與原有樹的嚴(yán)寒 暴露記錄，以及數(shù)千種植物的葉片、莖干數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在寒冷氣候襲擊之前，許多植物就已經(jīng)全副 武裝地來應(yīng)對寒冷了。具體而言，一些植物為了避免水運輸 通道被堵塞，在冬天不僅關(guān)閉了原有根和葉片間的輸水通 道，還創(chuàng)建了更好的水運輸系統(tǒng)一一擁有更為狹窄的輸水通 道，這樣就大大降低了冷凍過程中產(chǎn)生氣泡的風(fēng)險。而更多 植

4、物的輸水通道在冬天則并不會關(guān)閉，為了讓植物能夠活下 去，它們在輸水的同時，也能輸送少量的氣泡；但是水流不 會到達(dá)葉子上，因為葉子吸收水分較多，所以在冬天一些植 物有葉子脫落的現(xiàn)象有效地切斷了根部與葉片之間的 水流， 減少水的蒸發(fā)， 從而減少能量的散失。 值得一提的是， 這些落葉植物只有在其遭遇了冷凍之后才能獲得在冬季落 葉的能力。此外，還有些植物會在冬天徹底死掉，或者僅地表以上 的部分死亡，等到天氣轉(zhuǎn)暖時再從根部重新發(fā)芽或通過種子 長出新的植物。這就是人們常說的過冬的種子?？磥?，寒冷非但沒讓植物“嚇倒” ，反而還讓植物進(jìn)化 出了不少應(yīng)對寒冷的辦法。難怪它們不怕冷哩！干旱的環(huán)境里 植物抗寒的妙招

5、不少！其實，在應(yīng)對干旱氣候方面，它 們同樣也不遜色。我們知道，在沙漠地區(qū)，一般年平均降水量多在 200 毫 米以下，甚至小于 50 毫米，所以，對于植物而言，水是非 常稀缺的資源。而且，在沙漠環(huán)境中，多變的氣候是很常見 的，水的供應(yīng)也往往存在隨機性有的年份和地區(qū)的降水 會比較集中，而其他年份和地區(qū)則會保持持續(xù)干旱。即使這 樣，許多植物還是已經(jīng)適應(yīng)了這種惡劣的環(huán)境。但在面對有 限的資源時，它們又是如何來抵抗干旱的呢？美國亞利桑那大學(xué)的科學(xué)家對一些沙漠植物群落近 30 年的組成變化進(jìn)行了調(diào)查研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著氣候變得越 來越炎熱干旱，一些低耗水高水分利用率（低耗水是蒸騰作 用弱，高水分利用率是能

6、充分利用吸收的水分）的植物在沙 漠地區(qū)越來越常見，而那些高耗水低水分利用率的植物正在 逐步減少。而且，所有的植物群落都能夠在多雨和干旱的年 份進(jìn)行相應(yīng)的變化在多雨的年份，植物群落具有較高的 密度和多樣性；在干旱的年份其植物總量和種類數(shù)目均有所 減少。此外，研究人員又進(jìn)一步對生長在索諾蘭沙漠（北美洲 四大沙漠之一）的一些當(dāng)?shù)刂参镞M(jìn)行了分析， 通過測量其枝、 莖和根等，以考察植物的耗水量和水分利用率在不同環(huán)境中 的情況。結(jié)果顯示，當(dāng)單獨生長時，所有的植物都能在潮濕的環(huán)境中更好地生長。但是，當(dāng)存在競爭時情況就有所不同 了具有高耗水低水分利用率的植物，在潮濕的環(huán)境中能 更好地生長；而那些具有低耗水高水分利用率的植物，卻能 更好地生長在干旱的環(huán)境里。而且，在干旱的年份，植物的 水分利用率顯得尤為重要。與低水分利用率的植物相比，能 夠更高效地利用水的植物往往是成功者，同時