耐寒植物的過冬秘籍

李耕拓

近年來，一些耐寒植物出現(xiàn)在城市街頭，扮靚了色彩單調(diào)的冬天。其中就包括一種名叫“羽衣甘藍”的耐寒花卉，它已在不少城市安家落戶。

羽衣甘藍原產(chǎn)于西歐，是能夠在低溫下開花生存的耐寒性觀賞植物，即便在雪天，它也不會被凍死。用于觀賞的羽衣甘藍有不同的品種，葉色豐富多變，葉形也不盡相同，葉緣有紫紅、綠、紅、粉等顏色，葉面有淡黃、綠等顏色，它被形象地稱為“葉牡丹”。

在我國北方地區(qū)，只要溫度不是太低，大多數(shù)植物處于休眠狀態(tài)的芽、種子和隱藏在地下的根，照樣能存活下來。至于松樹、柏樹、云杉、紅杉、白樺、核桃楸、榆樹和槭樹等喬木，也都是非常耐寒的。產(chǎn)于我國東北、華北和俄羅斯西伯利亞東部等地的白樺樹，是最耐寒的種子植物。蘇聯(lián)科學(xué)家曾采用人工控制的方法，把一株白樺樹放在溫度逐漸下降的環(huán)境里，它竟能耐住-195 ℃的低溫。

有些花卉植物，比如高山杜鵑、迎春花、銀蓮花、雪蓮等，也非常耐寒。在我國青藏高原和新疆等地，生長在海拔5 000米處的雪蓮花，能在皚皚白雪中開出紫紅色的花來。在俄羅斯西伯利亞，有一種辣根植物，能在-46 ℃的低溫下開花。南極大陸基本上常年為冰雪覆蓋，只在邊緣區(qū)有少量地衣、苔蘚、南極草以及極少數(shù)開花植物。地衣、苔蘚這些植物極其耐寒。地衣是南極最為重要的植物，也是地球上最為耐寒的植物，即使溫度在-198 ℃時，仍能逍遙自在地活著。

在大自然中，為什么有的植物會在嚴寒面前敗下陣來，而另外一些植物的耐寒抗凍本領(lǐng)卻異乎尋常地高強呢？它們耐寒抗凍的秘籍是什么？原來，這主要在于它們做足了以下幾門“功課”：蓄積物質(zhì)和能量，減少消耗；減少自身含水量特別是自由水，增加糖或蛋白質(zhì)、脂肪的含量；增強生物膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，還可以通過人工鍛煉促進植物的抗凍和自我保護能力。

蓄能減耗

植物的生長發(fā)育、傳種接代等都需要消耗大量的能量。通常而言，即便是同一種植物，冬季和夏季的抗凍能力也不一樣——在夏季活動期多不耐寒，在冬季休眠期則更為耐寒。這是因為春夏季節(jié)，植物生長旺盛，養(yǎng)分消耗多于積累，因而其抗凍能力較弱。如北方的梨樹，在-30～-20 ℃低溫下能平安越冬，在春天卻抵擋不住微寒的襲擊；松樹的針葉，冬天能耐-30 ℃的嚴寒，在夏天如果人為地降溫到-8 ℃就會凍死，就是這個道理。

到了秋天，情形就變了，秋季白晝溫度高，日照強，葉子的光合作用旺盛；而夜間氣溫低，樹木生長緩慢，養(yǎng)分消耗少，積累多，于是樹木越長越“胖”，變粗壯并木質(zhì)化，樹葉里合成了更多的脫落酸（休眠素），這種植物激素被輸送到植物枝梢的尖端和側(cè)芽后，這些部位的新陳代謝會受到抑制，從而進入休眠狀態(tài)，不再萌芽生長，植物體也停止生長。這意味著植物的物質(zhì)和能量消耗大大減少，養(yǎng)分因此被積蓄起來，樹木逐漸有了抵御寒冷的能力，即使葉子在冬天被凍掉，小枝依舊完好無損。

耐凍植物都有休眠的特點，它們常使用“沉睡”的妙法來對付冬寒。一般而言，處于休眠狀態(tài)的植株抗寒力強，并且植株休眠越深，抗寒能力越強。事實上，多年生植物的季節(jié)性休眠是長期自然選擇的結(jié)果，是植物應(yīng)對不利環(huán)境的一大絕招。

此外，每一棵樹木都有一副“甲胄”，保護它們嬌嫩的組織不受寒氣侵襲。這副“甲胄”就是木栓層。每年夏天，樹木都在樹干和樹枝的皮下儲存木栓組織。木栓既不透水，也不透氣，停滯在其氣孔中的空氣能夠阻擋樹木的熱量向外散發(fā)。樹木年齡越大，木栓層越厚。因此，老樹、粗樹的抗寒能力比枝嫩干細的小樹強。

常青綠樹也會采取“穿甲戴盔”的方法對抗嚴寒，如松樹、柏樹會在其樹皮和葉表面分泌出一層蠟質(zhì)，既可防止自身水分蒸發(fā)，又可御寒；其他如椿樹、杏樹等，則分泌出膠狀物質(zhì)，以御寒防凍。

避免結(jié)冰威脅

凍害是冰點以下低溫對植物的危害，可導(dǎo)致細胞和組織受傷，甚至死亡。凍害發(fā)生時，細胞間或細胞內(nèi)發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，生物膜和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)因此遭到破壞。

植物常常會通過細胞膜脫水或合成液態(tài)抗凍有機物來增強細胞的抗凍性。有的植物會通過降低自身含水量以適應(yīng)低溫環(huán)境，安全過冬。具體來說，就是將水從細胞內(nèi)排到細胞外，防止細胞內(nèi)的水結(jié)冰。植物之所以能夠這樣做，是因為其體內(nèi)既有自由水，也有結(jié)合水，二者的“脾氣”大相徑庭：自由水在100 ℃沸騰，0 ℃時結(jié)冰；結(jié)合水要高于100 ℃才沸騰，在比0 ℃低得多的溫度下才會結(jié)冰。冬天，植物體內(nèi)的自由水減少后，結(jié)合水所占比例則相對增加，使細胞液濃度增高，不易結(jié)冰，植物因此可以忍受更低的溫度。

如果以上方法還不足以抵抗嚴寒，植物就需要練就更高強的本領(lǐng)。

多年生植物進入休眠期后，體內(nèi)的生理代謝活動并未停止，營養(yǎng)物質(zhì)、酶的活性和內(nèi)源激素都在發(fā)生變化。植物們會在身體中積蓄起鹽類物質(zhì)和能變?yōu)樘堑牡矸?，鹽類和含糖溶液有很強的抗寒能力；有的植物還能通過增加體內(nèi)不飽和脂肪酸或抗凍蛋白等避免細胞內(nèi)部結(jié)冰。如果說粗大的樹木不怕凍可以用寒氣不易侵入來解釋，那么細小的植物枝葉、嬌嫩的蔬菜等不易凍死的主要原因就在于此。

在溫度急劇下降時，白菜、蘿卜、番薯等植物會通過糖化酶的作用，及時將體內(nèi)的蛋白質(zhì)和淀粉轉(zhuǎn)化為糖分并使其溶于水，從而增加細胞液的濃度，那些含糖的體液即使在0 ℃以下仍不會凍結(jié)，細胞組織因此不易結(jié)冰。