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晚上八点 给你讲个科普小故事吧
冷冷的寒冬中
人类会用各种方式来御寒
那你知道植物是怎么度过寒冬的吗？
晚上八点 给你讲个科普小故事吧
冷冷的寒冬中
人类会用各种方式来御寒
那你知道植物是怎么度过寒冬的吗？
主讲人：刘会利
音频同步更新平台：喜马拉雅 企鹅 荔枝 蜻蜓FM
北国风光，千里冰封，万里雪飘，望长城内外，好冷好冷，我裹紧衣袖以御寒，可是植物怎么办呢？难道只有被冻，任凭狂风暴雪摧残？当然不是。长久以来，植物在与寒冬的交锋中慢慢掌握了一系列的武林秘笈，可以让自己在寒冬腊月依旧傲视风雪。等到来年春天，它们就可以抖擞精神，重出江湖。下面让我们一起走进冬天的秘密——植物篇。
一、叶色的变化和体型的改变
停车坐爱枫林晚，霜叶红于二月花。当我们看到道路两旁树木叶片的颜色由一片浓郁的绿色换上“新装”时，我们就知道秋天来了，冬天还会远吗？其实，植物显眼的叶色变化是它迎接寒冬做的最基本的准备。
那为什么叶子会变成红色呢？想知道的话咱们就先明白为什么叶子是绿色的吧。
我们知道叶片是植物进行光合作用的主战场，是植物生长能源的源泉。其中发挥灵魂作用的就是“光合色素”，而光合色素主要吸收红光和蓝紫光，对绿光吸收很少，所以叶片就呈现了我们眼中的绿色。
当秋天来临时，低温不仅抑制了叶片中叶绿素的生物合成，为了最大限度地利用资源以越冬，植物还会把闲下来的叶绿素进行分解并再利用。叶片没有了“霸道的”叶绿素，被遮盖起来的另外两种色素，即橙黄色的胡萝卜素和黄色的叶黄素就会显现出来。因此，我们便能看到叶片变黄了。至于红叶，是因为秋天降温，植物积累较多的糖分以适应寒冷，体内可溶性糖多了，就形成较多的花色素，叶子也就变红了。
花色素可以吸附紫外线，起到类似防晒剂的保护作用，能够在秋季避免树叶因受阳光损害而过早凋落，从而使树木能够从树叶中汲取更多养分。而且这些花色素大量合成的时间往往是发生在叶绿素分解之前，而寒冷和干旱更能促进它们的形成。
另外，从生态学角度，人们认为植物叶色的变化也是一种自我保护机制。鲜明的色彩变化可以传达强烈的视觉信号，表示这里的果实成熟了，可以来吃，顺便帮忙传播种子。或者警告食叶动物，我一点儿也不好吃，别碰我。看到了没？套路，全是套路。
植物为了应对寒冷，除了变色，还会变形。冻土带的植物，大都是矮小粗壮的“短腿植物”，这样的独特外形也是出于防寒需要的。这样的植物在生长过程中无须像其他植物一样经常“弯腰”，它们根本就不会离开地面，都是匍匐、蔓生的。坚硬的茎，不比手指长，也不比铅笔粗，牢牢覆盖在苔藓上或悄悄地扎在石头下面，风吹不到，而又生活在离地面最近的空气环境中——这可是最温暖的地方。要知道，在北极，一点点能量，对于植物来说都是极其宝贵的。
二、不得不做出的断舍离
落叶是许多植物为了度过严寒不得不做出的妥协。当它们处于逆境时，一些树木和灌丛植物就会采取“舍末保本”的方法，丢掉“包袱”和“累赘”，以便安然越冬。例如落叶树木和一些草本植物，一方面迅速产生冬眠素，抑制生长以防过分消耗养料，一方面在叶柄下部组织内产生离层细胞，使叶很快脱落以减少养分的消耗。而一些根茎叶植物如韭菜、莲藕等则采取“两条战线”与严寒抗争。一方面结籽传宗；另一方面毫不留情地“丢叶图存”。
多年生的草本植物，在寒冬来临时，有的采取牺牲地上部分的做法——让地上部分发黄枯死，由埋藏在地下的茎或根来越冬；有的则采取“地下行动”——由根部收缩，将茎缩入土中藏起来抵御严寒。虽然它们的枯枝落叶归于尘土，然而地下部分却顽强地在地下生活着，下年依旧“春风吹又生”呈现着“离离原上草，一岁一枯荣”周而复始的循环，让生命永远延续。
对于一些植物来说，它们的叶片从刚长出来时就一直在为秋天的凋落做准备。在这些叶片的叶柄基部，会有一个特殊的区域——离区，当它感受到植株传来脱落信号时，便会进行“自毁”行为，如使输导组织失效、细胞解体等。这样叶片很快就会干枯死亡，风一吹，就能轻松自离区处掉落。而且在叶片脱落前，它们还不忘保护主干，在脱落处的下方形成保护层。更重要的是，落叶在离开前，就已把叶内的营养物基本转运到植株的其它部位。
叶片的“自我牺牲”事迹还不只有这些，我们常说，落叶终会归根，它们被微生物等分解后，重新被植物吸收利用。在有些植物的落叶中检测到的铝、锌、铅等的含量要高于正常的叶片，由此推测落叶可能具有一定的排泄作用，可以带走有害物质。另外，一些植物的落叶还能释放种间抑制剂，减少林下幼苗或其它种类植物的生长。
那有人或许会问，如果是不落叶的植物呢？对于那些在寒冬中依然生机勃勃的常绿植物，由于它们的叶片是从植株上次第脱落，所以它们不会像落叶植物一样，有一下子掉秃的风险。
三、报团取暖
虎耳草和玻璃草是依靠集体的力量来防寒的。美丽娇小的虎耳草和玻璃草花朵，拥在一起，组成一个庞大的家族，形成一个花坛。大家族由一根又粗又长的主根领导着，其余的幼根都纠缠在主根周围。这样一来，家族里的每一个成员吃的都是同一锅饭，大家一起开花授粉，而更重要的是“花坛”能很好对付变化无常的天气，在稠密、矮小的根茎中间能长久储存空气，保持着花丛集体生长需要的温度，即使在冬天，它们也能很好的存活下去。
虎耳草 图片来自网络
四、冬眠
在植物长期的进化过程中，已形成了各式各样的抗寒本领，其中之一就是植物进行睡眠。我们都知道，有一些动物会在冬天进入冬眠，一动不动的“睡过”寒冷的季节。植物的休眠与冬眠有些类似，这时它们的代谢非常缓慢，生长几乎停滞，大部分的精力都用来提高抗寒力。也就是在植物生理学中被称为的“睡眠运动”，最早发现植物睡眠运动的人，是英国著名的生物学家达尔文。达尔文研究断定，叶片的睡眠运动对植物生长极有好外，也许主要是为了保护叶片，抵御寒冷，是一种植物 “适者生存”的本领。
不同的植物休眠形式也不同，如大多数一年生和二年生的植物是种子休眠；多年生落叶树是芽和维管形成层的休眠；而许多二年生或多年生草本植物则是鳞茎、球茎、块根和块茎等休眠。当第二年春天来临，适宜的温度和光照长度调节就会将植物从休眠中“唤醒”，重新绽放生机。不过也有例外发生，比如今年十月武大樱花就在秋天开花了，原因就是今年春秋季节光照时间长短相似，导致植物误判，以至于樱花反季节开花。
多年生的木本植物，除了通过落叶进入冬眠状态，不再萌发生长等方式来增强抗寒能力外，更多的是把体内的蛋白质和淀粉在酶的作用下，水解成可溶性的氨基酸的糖类，这样一来，细胞液的浓度增强了，细胞便不易结冰，有利于增强抗寒能力。为了适应严寒的气候，北极圈以北的植物都会采取这种“内部准备”的方式来防寒，它们的细胞液里有高浓度的盐分，其浓度比南方的同类植物要高得多，这样能保证细胞不会结冰，它们也就能正常生长。有一种叫北极辣根的植物，在开花期间竟能经受-40℃的严寒考验。
五、穿衣服
植物虽然没有和动物一样的羽毛，但也有一些类似衣服的东西覆盖在躯干上。
图片来自网络
比如，生长在北极的灌木的茎上都覆盖着自已特有的“皮袄”——浓密的绒毛，这些绒毛形成独特的暖气装置，这松软的暖气装置正是植物御寒的忠实助手。有的植物在长期的生长进化过程中，形成了特有的形态来抵御严寒，如针叶类植物，叶片已经变得成披针形，并且披着一层厚厚的蜡质，虽然处在零下十几度的低温，但依然绿意青葱，抗拒寒风的侵袭，度过严寒的冬天。
常青绿树就采取“穿甲戴盔”的方法抵抗严寒。例如松树、柏树在其树皮和叶表面分泌出一层蜡质，既可御寒又可防止自身水分蒸发。其他如椿树、杏树、槐树等则分泌出胶质物以御寒防冻。
生长在北极的马先蒿的防寒能力比其他花草要略胜一筹。马先蒿的生长过程是这样的：首先，从地里顶出的部分有些像头发蓬松的顶针，一星期后顶针变为毛茸茸的“蜡烛”，再过些时候就长成真正矮壮结实的马先蒿了。这时，风雪和严寒就再也奈何不了它。可以说，马先蒿还在“摇篮”里的时候，就为抗寒作准备了。还有一些过冬的花木植物，在进入冬季之前，就已开始作过冬的准备了，它们把自已的芽充实得饱饱满满的，外面覆盖一层又一层的鳞片，里面储备着丰富的糖类物质，以抗拒寒冬，壮实蓓蕾，迎春开花。
毛花马先蒿 Pedicularis dasyantha 图片来源：网络
那我们最熟悉的萝卜，花椰菜等蔬菜是如何对付严冬呢？当然也需要穿上棉衣。这种棉衣就是菜皮上厚厚的蜡质层，这种蜡质层可以防止水份过多的散失，既保存了大量水份，又调节了体温，所以不致被冻死。此外，蔬菜还可以使自已体内淀粉转化成糖分，以增强自身的抵抗力。我们知道，当气温下降到0℃时，水便开始结冰。但糖水却要在零下的温度才结冰。含糖越多，它的冰点就越低，就越能经得起严寒的袭扰。
比如，白菜要在零下15℃才被冻坏、而萝卜在零下20℃仍安然无恙。就是因为它体内含糖较多，冰点温度极低，所以不怕冻死。而它体内积聚这些抗寒的糖分，人们吃起来自然也就觉得特别甜了。富含的糖分可以说是蔬菜们的“甜心小棉袄”了！
当然植物越冬的秘密远远不只是这些，还有更宽广的领域值得我们继续探索与发现。下面就以我最喜欢的一句诗词结束本次科普之旅吧。“且挨过三冬四夏，暂受些此痛苦，雪尽后再看梅花”！
宇宙洪荒浩瀚无垠
庆幸 我们诞生在这颗星球
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END
文稿音频 / 刘会利
音频处理 / 王宁
海报插画 / 石彧
编辑配图 / 二十六
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