揭开植物抗寒之谜 ■ 张金平

研究表明，耐寒的植物都有休眠的特性，它们主要是用“沉睡”的妙法来对付寒冬。

春夏植物生长旺盛，养分消耗多于积累，因而这时的抗寒能力较弱。北方的梨树在零下二十至零下三十度能平安过冬，而在春天却挡不住微寒的袭击，就是这个道理。待到秋风骤起之时，情况就迥然不同了，随着白昼变短和气温下降，树木的叶子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里后，这些部分的新陈代谢就受到抑制，进入了休眠状态，不再萌发生长。此时用于呼吸和生长的消耗减少了，养分也就积累起来了。一旦冬天低温来临，植物体内的蛋白质和淀粉在酶的作用下，水解成了可溶性的氨基酸和糖类，后者增加了细胞液的浓度，使细胞不易结冰，有利于增强抗寒力。经霜后的青菜、萝卜和甘薯味道变甜，原因就在于此。

此外，由于气温逐渐降低，植物根系的生命活动减弱，吸水较慢，而此时茎叶的蒸腾作用仍较强，这就使得植物体内的含水量减少，相应地提高了细胞液的浓度，减少了结冰的可能性。

为了进一步揭示植物抗寒本领的奥秘，科研工作者又洞幽入微，深入到植物细胞内部进行了探索，结果发现，当气温低于冰点并持续下降时，由于细胞间隙内的溶液浓度低于细胞液浓度，因而在细胞之间先出现冰块；接踵而来的是一系列连锁反应，细胞间隙内未冰冻的溶液浓度变得高于细胞液，于是细胞内水分大量外渗，冰块也就继续扩大。上述过程对一般的耐寒植物来说，并不构成伤害，它们的细胞原生质并未损伤。问题在于，当气温转暖后，冰块融化为水，来自细胞内的水能否迅速回到原处，以保持正常生命活动。耐寒性强的植物，其细胞膜能适应这种迅速转变，而不耐寒的植物就没有这种随机应变的本领。冰块一融为水，水就化为水汽蒸腾，消失于茫茫大气之中，最后植株枯萎而死。

为了揭示植物耐寒的特性，美国佛罗里达大学和田纳西州大学的科学家，构建了3.2万种开花植物的进化树——目前包含最多植物种类的进化树，并将此进化树与原有树的严寒暴露记录以及数千种植物的叶片、茎干数据进行了比较。

他们研究发现，在寒冷气候袭击之前，许多植物就已全副武装来应对寒冷了。具体而言，一些植物为了避免水运输通道被堵塞，在冬天不仅关闭了原有根和叶片间的输水通道，还创建了更好的水运输系统——拥有更为狭窄的输水通道，这样就大大降低了冷冻过程中产生气泡的风险。而更多植物的输水通道在冬天则并不会关闭，为了让植物能够活下去，它们在输水的同时，也能输送少量的气泡；但水流不会到达叶子上，因为叶子吸收水分较多。

所以，冬天一些植物有叶子脱落的现象，叶子脱落就有效地切断了根部与叶片之间的水流，减少水的蒸发，从而减少能量的散失。值得一提的是，这些落叶植物只有在其遭遇冷冻之后，才能获得在冬季落叶的能力。

（作者系省科普作家协会会员）

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