树是怎么熬过冬天的

来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-11-20

〖2017年“十佳新锐科普创客大赛科普创客大赛”参赛作品,版权归大赛主办方所有,任何媒体、网站或个人不得转载!违者追究相应法律责任!〗

树是怎么熬过冬天的

  化石记录告诉我们,约2.5亿年前,地球上没有一棵树是被设计成在零度以下生存的,它们都在热带地区里生存。

  那里的气候一年四季都很温暖,水永远保持着液体状态,叶子全年都不用害怕结霜。

树是怎么熬过冬天的

  如果你把一个热带树木(无论是古代或现代)在冬季的时候运到西伯利亚或者是阿根廷,

树是怎么熬过冬天的

  树中的水会冻结成锋利的冰晶,致命地刺穿它叶子里的所有活细胞。

树是怎么熬过冬天的

  难以理解的话就以回想一下生活中见过的冻住的生菜和菠菜,道理是一样的。

树是怎么熬过冬天的

  寒冷的天气也意味着会将树中导管系统里的水冻住,先前在液态水中溶解的空气也会在冰中形成危险的气泡。

树是怎么熬过冬天的

  冰本身不会对树造成伤害,但当冰融化之后,气泡还会存留在树的导管系统之中,这会造成一个很大的问题。因为整个导管系统依赖的是水分子间的相互作用力来使水抵抗引力从而向上运动,然而气泡会打破分子间的联系,这样基本上就会停止水的流动。

树是怎么熬过冬天的

  因此,要在寒冷的天气生存,树木需要避免两件事:管道中的气泡还有冰晶对活细胞的直接伤害。

树是怎么熬过冬天的

  树木在离开热带气候之前就解决了第一个问题,因为气泡问题同样也会发生在干旱的时候。

  当植物努力地从土壤中获得水分的时候,水循环导管可能会意外地从周围的组织里吸进来一些小的空气泡。

树是怎么熬过冬天的

  为了解决这个问题,干旱的热带地区里的树木发展出力更细的导管,也由于气泡这种违反树直觉的物理行为,使得这些树比起潮湿的热带地区里有大容量导管的同类有着更少的气泡堵塞情况。

树是怎么熬过冬天的

  所以早在他们开始蔓延至热带以外的地区之前,这种一直适应着干旱的树的导管偶然间也能够预先适应寒冷的气候。

树是怎么熬过冬天的

  直到到达了寒冷的地区之后,树木进化出了两项技能用来避免树叶结冻。

树是怎么熬过冬天的

  一是把他们存活的叶子填满浓缩的含糖汁液,一种生物版本的防冻剂。

树是怎么熬过冬天的

  有些树,大部分像是松树或杉树的常绿针叶树, 仅使用这一项技术,用这种强力的防冻剂就能保持他们针般的叶子全年都不会被冻住。

树是怎么熬过冬天的

  但其他物种,像枫树、桦树和落叶松,叶子中并没有那么多的含糖汁液,所以他们使用第二种方法,那就是在冬天的时候让叶子落下来,而避免使叶面冻伤。

树是怎么熬过冬天的

  这些方法曾经仅是为了适应寒冷的气候,但直到这些落叶林的后代回到干燥的热带地区的之后,由于不断进化,这项方法还能帮他们抵抗季风气候下延长的季节性干旱。

树是怎么熬过冬天的

  但据目前所知,含糖汁液仍然只有在寒冷的地区有用。这就是为什么如果你想要尝尝这种也许可以帮你熬过冬天的甜甜的冷冻液,那就只能来北方了。在这里我们叫它枫糖浆,而且很美味。

树是怎么熬过冬天的

扫码加蝌蚪五线谱微信