從冬季到春季，植物在干什么？

劉海明

咱們拿中國(guó)北方的植物來(lái)舉例吧。

北方的冬天很漫長(zhǎng)，大雪紛飛，天氣非常寒冷，地面被白雪覆蓋，土壤中的水分也都結(jié)成了冰。在這種情況下，人們或躲在溫暖的室內(nèi)，或到暖和一些的南方城市過(guò)冬。人們有辦法避寒，可植物不會(huì)跑啊。植物該怎么辦呢？

植物的冬眠

動(dòng)物有兩種過(guò)冬方式：一種方式是搬家避寒，就像人類一樣，搬到暖和的地方去。另一種方式則是睡覺(jué)，睡長(zhǎng)覺(jué)，又叫冬眠，即通過(guò)睡長(zhǎng)覺(jué)的方式，不吃不喝，消耗體內(nèi)的脂肪，以熬過(guò)寒冬。

絕大多數(shù)北方地區(qū)的植物都采取和動(dòng)物冬眠一樣的方式來(lái)度過(guò)漫漫寒冬。冬季里，溫度太低，水分太少，如果植物在這個(gè)季節(jié)里生長(zhǎng)，較低的溫度可能會(huì)把植物幼嫩的枝芽?jī)鰤?。因此，只有到了溫度慢慢升高、空氣和土壤中的水分慢慢增加的時(shí)候，植物才會(huì)慢慢發(fā)芽、生長(zhǎng)。

植物種子的萌發(fā)

科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，一顆種子的萌發(fā)，需要具備三個(gè)必不可少的條件：充足的水分、適宜的溫度及足夠的氧氣。

充足的水分

干燥的種子自身含水量非常低，統(tǒng)計(jì)分析表明，其水分含量只占種子總重量的10% 左右。在這種情況下，種子內(nèi)許多重要的生理活動(dòng)沒(méi)有辦法開(kāi)展。比如，在新鮮種子的細(xì)胞中，液泡可以占據(jù)80% 以上的體積，而在干燥種子的細(xì)胞中，液泡的體積可能連細(xì)胞總體積的30% 都不到。干癟的液泡、干癟的細(xì)胞，成為種子萌發(fā)的障礙之一。

適宜的溫度

適宜的溫度也是種子萌發(fā)的重要條件。植物的生長(zhǎng)，是植物體內(nèi)許多酶綜合作用的結(jié)果。不同的酶能夠幫助植物合成許多種生命生長(zhǎng)所需的重要物質(zhì)，如氨基酸、糖原、蛋白質(zhì)、脂類物質(zhì)等。在較低的溫度條件下，植物細(xì)胞內(nèi)酶的活性比較低，這會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的生長(zhǎng)速度非常緩慢，從而使植物生長(zhǎng)得比較緩慢。

那是不是溫度越高，植物生長(zhǎng)得越快呢？

當(dāng)然不是。

前面我們提到過(guò)，酶是植物細(xì)胞進(jìn)行各種生理生化反應(yīng)的基礎(chǔ)，也是植物生長(zhǎng)的必要條件。在溫度比較低的情況下，植物體內(nèi)酶的活性比較低，但在溫度很高的條件下，酶的活性也會(huì)受到高溫的抑制，因?yàn)檫^(guò)高的溫度會(huì)破壞酶的作用，導(dǎo)致酶功能的喪失，這些酶就不能再發(fā)揮作用了。

所以說(shuō)，植物想要正常生長(zhǎng)，需要適宜的溫度，而不是較低或者較高的溫度。不同植物在生長(zhǎng)過(guò)程中所需的適宜溫度是不同的，比如，小麥在正常生長(zhǎng)過(guò)程中所需的最適宜的溫度是25℃ ；玉米在正常生長(zhǎng)過(guò)程中所需的最適宜的溫度是35℃ ；甘藍(lán)在正常生長(zhǎng)過(guò)程中所需的最適宜的溫度是15℃—20℃。

不同的植物之所以在正常生長(zhǎng)過(guò)程中需要不同的適宜溫度，是因?yàn)檫@些植物的原產(chǎn)地不同。比如，甘藍(lán)的原產(chǎn)地是中國(guó)和地中海地區(qū)，所以它生長(zhǎng)的適宜溫度比較低，而玉米的原產(chǎn)地是美洲的墨西哥和秘魯，與中國(guó)和地中海地區(qū)相比，墨西哥和秘魯更靠近赤道，所以玉米生長(zhǎng)的適宜溫度稍稍高了一些。

足夠的氧氣

綠色植物不是可以制造氧氣嗎？可為什么種子生長(zhǎng)時(shí)還需要氧氣呢？

咱們不妨以花生為例。花生剝開(kāi)后，能看到兩片厚厚的東西，它們是花生種子的子葉。將子葉用刀片切開(kāi)，拿起一端，用另一端在紙上劃過(guò)，然后對(duì)著光看，我們可以看到劃出的痕跡是透亮的，這是因?yàn)樽尤~在紙面上劃過(guò)的痕跡中含有大量油脂類物質(zhì)。我們家中常用的花生油，就是用花生的子葉經(jīng)加工后壓榨出來(lái)的。這些高能量的油脂類物質(zhì)就是花生種子萌發(fā)所需的能量的來(lái)源。

不妨假設(shè)一下：將花生的種子放在水分充足、溫度適宜的環(huán)境中，花生的種子慢慢吸水膨脹，那它一定會(huì)萌發(fā)嗎？

大家不要忘記，種子萌發(fā)還需要一個(gè)條件，那就是氧氣。因?yàn)橹参锓N子中的酶將油脂類物質(zhì)轉(zhuǎn)化成種子生長(zhǎng)需要的能量時(shí)，需要種子進(jìn)行呼吸，即呼吸作用，而呼吸作用是需要氧氣的。如果沒(méi)有氧氣，種子就沒(méi)有辦法進(jìn)行呼吸作用，也就沒(méi)有辦法將含有高能量的油脂類物質(zhì)轉(zhuǎn)化成種子萌發(fā)需要吸收的能量。

因此，在充足的水分、適宜的溫度和足夠的氧氣條件下，絕大部分種子可以萌發(fā)，并發(fā)育成幼苗。

那是不是所有種子的萌發(fā)都僅需要以上三個(gè)條件呢？

也不完全是。因?yàn)橛行┓N子的萌發(fā)還需要合適的光照，比如杜鵑等植物。

研究表明，在滿足充足的水分、適宜的溫度和足夠的氧氣等三個(gè)條件后，想要讓杜鵑這類植物的種子萌發(fā)形成幼苗，還需要合適的光照。如果將這類植物的種子放在黑暗的環(huán)境里，即便其他條件再合適，它們也不會(huì)萌發(fā)。

在陽(yáng)光的作用下，植物的葉片在白天不斷進(jìn)行光合作用，制造有機(jī)物質(zhì)。這些有機(jī)物一方面為其他生物的生長(zhǎng)提供原始能量，另一方面也為植物自身的生長(zhǎng)提供能量來(lái)源。在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的作用下，植物的細(xì)胞不斷進(jìn)行有絲分裂，一個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)，兩個(gè)細(xì)胞分裂成四個(gè)，四個(gè)細(xì)胞分裂成八個(gè)…… 植物細(xì)胞的數(shù)量不斷增加。這些細(xì)胞既可能包含植物內(nèi)部的細(xì)胞，也可能包含植物表面的細(xì)胞。在生物物理學(xué)的作用下，植物的器官慢慢變大。植物的葉子由小變大，莖由細(xì)變粗，枝條慢慢伸向遠(yuǎn)方，樹(shù)木的年輪慢慢增多，樹(shù)冠覆蓋的面積慢慢增大，形成的樹(shù)蔭也慢慢變大。

然后呢？

好了，到現(xiàn)在為止，植物的種子已經(jīng)萌發(fā)，并長(zhǎng)成幼苗。接下來(lái)呢？

在由冬轉(zhuǎn)春的季節(jié)里，空氣和土壤中的溫度慢慢上升，環(huán)境中水的含量逐漸增加，重要的是，在這個(gè)時(shí)節(jié)，植物已經(jīng)由種子變成幼苗，并伸展開(kāi)幼嫩的葉片。

葉片的綠色，是由葉片所含有的大量的葉綠素造成的。葉綠體是一個(gè)神奇的工廠，它能夠在溫度、光照、二氧化碳等條件都合適的情況下，進(jìn)行一個(gè)在地球上具有重大意義的加工過(guò)程—— 光合作用，即葉綠體將二氧化碳與水分合成有機(jī)物質(zhì)，并釋放出氧氣。綠色植物制造出的有機(jī)物，成為地球上人類、各種動(dòng)物的口糧或者使用物；綠色植物制造出的氧氣，則是地球上人類和各種動(dòng)物等能夠存活的前提和基礎(chǔ)。

春天，是一個(gè)萬(wàn)物萌發(fā)的季節(jié)。它是許多一年生植物新生命的開(kāi)始，也是多年生植物生命的拓展。在春季，植物慢慢儲(chǔ)備能量，植物的根從泥土中不斷吸取礦物質(zhì)，植物的葉不斷制造有機(jī)物質(zhì)，這一切都為植物的下一個(gè)生長(zhǎng)環(huán)節(jié)—— 開(kāi)花—— 做好了準(zhǔn)備。