植物的耐寒性是由什么决定的?
主要有三种原因:
一、遗传因素,即基因决定的,主要是植物有抗寒基因。
二、环境因素,主要是植物适应了寒冷的环境,进而产生抗寒生理,也可以说是对抗寒的一种进化。
三、自身生理抗寒性调节,在寒冷刺激下,有些抗寒植物可以充分调动 抗寒机理,进而减缓代谢做到抗寒。
定义
植物耐寒性指植物一般能耐零下短时低温影响的特性。
植物抗寒性包括抗冷性(chilling resistance)和抗冻性(freezing resistance)。零上低温对植物的伤害称为冷害(chilling injury),植物对冰点以上低温的适应叫抗冷性。零下低温对植物的伤害称为冻害(freezing injury),植物对冰点以下低温的适应叫抗冻性。
寒害包括冷害和冻害。
为什么有的植物那么能耐寒?
植物耐寒之谜为何这些植物竟具有如此惊人的抗寒能力呢?原来,在呼啸的寒风中,好多植物都有着各自的抗寒本领:寒地的柳树一改亭亭玉立的模样,变得贴地蔓延生长,以抵御寒风的袭击;在北冰洋沙岸上生长的“勿忘我”草,长成紧凑的垫褥状,以保持非常宝贵的热量。但是,进一步的研究告诉人们,耐冻的植物都有休眠的特点,它们主要用“沉睡”的妙法来对付冬寒。春夏植物生长旺盛,养分消耗多于积累,因此这时的的抗冻能力较弱。北方的梨树在零下二十至三十摄氏度能平安过冬,可是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,情况就截然不同了,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,不再萌芽生长。这时用于呼吸和生长的消耗减少了,养分也就积蓄起来了。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,有利于增加抗寒力。经霜后的青菜、萝卜和甘薯味道变甜,原因就在于此。此外,由于气温渐低,植物根系的生活活动减弱,吸水较慢,而此时茎叶的蒸腾作用却仍较强,这就使植物体内的含水量减少,相应提高了细胞液的浓度,减少了结冰的可能性。
植物为什么能抗冻?
树木抗冻的本领很早就已经锻炼出来了。它们为了适应周围环境的变化,每年都用沉睡的妙法来对付冬季的严寒。
我们知道,树木生长要消耗养分,春夏季节树木生长快,养分消耗多于积累,因此抗冻力也弱。
但是,到了秋天情形就不同了,这时候白昼温度高,日照强,叶子的光合作用旺盛;而夜间气温低,树木生长缓慢,养分消耗少积累多,于是树木越长越胖,嫩枝变成了木质……树木逐渐地也就有了抵御寒冷的能力。
别看冬天的树木表面上呈现静止的状态,其实它的内部变化却很大。秋天积贮下来的淀粉,这时候转变为糖,有的甚至转变为脂肪,这些都是防寒物质,能保护细胞不易被冻死。平时一个个彼此相连的细胞,这时细胞的连接丝都断了,而且细胞壁和原生质也离开了,好像各管各一样。
这些肉眼看不见的微小变化,对植物的抗冻力方面竟然起着巨大的作用。当组织结冰时,它就能避免细胞中很重要的部分——原生质不受细胞间结冰而招致损伤的危险。
可见,树木的沉睡和越冬是密切相关的。冬天,树木睡得越深,就越忍得住低温,反之,像终年生长而不休眠的柠檬树,抗冻力就弱,即使像上海那样的气候,它也不能露天过冬。
为什么耐寒植物能度过寒冬?
冬天天气寒冷,各种植物仍能度过严寒的冬季,来年继续生长、开花、结果。奥秘在哪里呢?
原来植物在寒冷到来之前,在生理上相应地做出各种适应性反应:如可溶性糖度的提高,就可以提高细胞溶液浓度,使水点降低。还可以缓冲原生质过度脱水,保护原生质胶体不致遇冷凝固。另外糖分子还有巨大的表面活动能力,可以吸附在细胞器的表面之上,减弱它们的生命能力。细胞内糖多,渗透压加大,保留水分多,减少外出结冰。还有的植物通过降低自身含水量,以适应低温条件,安全度过寒冷的冬季。
当初冬温度降到5℃左右,冬小麦的地上生长基本停止,但光合作用仍继续缓慢进行,这时所合成的产物并不转化成淀粉或其他非溶性物质,而是以可溶性糖类(主要是葡萄糖)积存于细胞中。由于冬季麦苗叶绿素形成少,细胞呈中性或微酸性,此时,麦苗颜色开始变红,这才是麦苗抗寒能力强,生长正常的一种标志。
果树花芽也能安全越冬,才能使来年花开满树,结出丰收的果实。这主要靠的是花芽内部含水量的变化。当气温下降时,花芽迅速排出内部的水,使芽内的汁液达到高度浓缩的程度。这种高浓度汁液具有极强的抗冻能力,它在严寒时也不会结冰因此,防止了细胞膜由于冰冻而引起破裂,即使气温下降到零下30℃时,花芽内细胞仍能安然无恙。
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