植物如何在冰冻中生存?

最近一连串的低温让我思考,我花园里的一些植物似乎安然无恙,而另一些却变成了糊状。我发现我的金缕梅、科尼利亚樱桃、香樟,甚至我心爱的冬季达芙妮花的花都没有跳动,而早期盛开的圣诞花、橄榄罗迪花和山茶花却完全变成了棕色。有些植物似乎更适应冰冻温度。为什么会这样?

基因在这个故事中起着很大的作用。植物已经进化到能够适应它们生长的环境。高山植物通常有像针叶树针叶一样的小叶子。这些小叶子的表面积有限,通常被蜡质材料覆盖,以减少它们暴露在自然环境中。即使是大叶的阔叶常绿植物,如PJM rhodies,也会在夏天为即将到来的冬天打下一层新鲜的角质层蜡。

植物已经“学会”通过“过冷”和“脱水”的过程来对抗细胞冻结。在过冷状态下,蛋白质会形成,保护细胞内组织的温度降至零下40度。为了进一步保护,植物会产生“脱氢蛋白”,使植物将水从细胞原生质中排出,进入细胞内空间,在那里可以形成冰晶,而不损害植物。留在细胞里的浓缩液体含有糖和氨基酸,它们会在较低的温度下冻结,因此起着一种防冻剂的作用。这个系统工作得很好,只要植物已经适应了秋冬天气,水银不会降得太低,植物还没有因为不合时宜的温暖天气(每年这个时候经常发生)而被引诱出休眠状态。

植物会采用的另一种技术叫做“恒温”。这是植物由于光、热、冷或湿度等刺激而“移动”的地方。这就是向日葵在白天追随太阳的原因。在寒冷的情况下,植物会把叶子卷成一个紧密的圆圈,向下下垂,以减少表面暴露。这在杜鹃花中非常明显。

除了上述作用外,植物还可以通过呼吸或将其转移到根部系统来简单地从组织中去除水分,从而最大限度地减少形成冰晶的可能性。当它们的组织中水分减少时,它们看起来就会枯萎,这正是我早上走过花园时,我的嚏根草看起来的样子。在一天的晚些时候,太阳出来了,温度上升了,它们看起来很好。

这个冬天非常温和,但也足够冷(在我看来),足以让植物变硬,这样它们就能承受大多数最冷的夜晚。这可能会在下周开始改变,我们需要准备好为我们的宝贝们增加一些额外的保护。如果你住在偏远地区,你可能会看到气温低至十几度,这可能会给任何正在生长的植物造成问题,比如绣球花或像桃子或李子这样的早开花树木。如果你不想看到受损的枝条或花朵,计划用毯子或“排盖”覆盖植物(不用担心鳞茎和三色堇,它们会没事的)。希望这次寒流会很快结束,我们可以回去享受早春了。

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