松柏為什么不怕冷？

人民日報2024-12-10

作者：鈕世輝

“歲寒，然后知松柏之后凋也。”寒冷的冬季，傲然挺立的松柏依然保持著綠色。在中國傳統文化里，松柏不畏逆境、堅強不屈的品格一直為世人所稱道。

在驚嘆松柏頑強的生命力時，人們不禁要問：它們何以如此耐寒？

對于大多數植物而言，冬季要面臨三重考驗：第一是凍害，水分在低溫結冰時會形成鋒利的冰晶，直接刺穿細胞膜，破壞細胞結構；第二是干旱，水分結冰過程中逐步喪失流動性，水分吸收與運輸受阻甚至完全中斷，導致植物細胞內部持續性缺水；第三是光能，低溫會抑制光合作用的效率，導致植物葉片在冬季捕獲的光能無法像其他季節那樣通過光合作用被有效利用，這樣植物體內會出現光能相對“過剩”的狀況，嚴重時會造成葉片損傷。

適者生存，松柏自有應對寒冷的法寶。首先，松柏的葉片呈針狀或鱗片狀，可以有效減少水分散失。葉片表面還覆蓋著一層蠟質，這不僅提高了防凍能力，還能進一步減少水分蒸發。因此，松柏不僅耐寒，也非常耐旱。

與闊葉樹的葉片相比，松柏的針葉具有相對較低的含水量，而且其內部還富含松脂，可以發揮“防凍劑”的作用。此外，松柏的葉片在冬季會積累豐富的抗氧化物質，能夠有效清除在寒冷、干旱等逆境條件下植物體內產生的有害分子——活性氧自由基，保護細胞免受凍害侵襲，并及時參與修復凍害引起的細胞損傷。

此外，松柏還能通過改變生物鐘使自身的生理活動與季節變化相適應。科學家發現，松柏從9月中旬便開始準備休眠，而后逐步降低生理活動，直至進入深度休眠期。此時，即便把松柏從室外移至溫暖的室內，它們也不會“蘇醒”，直到1月中旬，才慢慢“醒”來，迎接春天的到來。

松柏的葉片在基本停止生理活動之后如何防御光損傷是一個更復雜的謎題。入冬后，松柏葉片會變為灰綠色，以減少對光能的吸收。此外，科學家發現，越冬期間的松柏葉片可以通過改變光合器官的微觀結構，減少對光能的捕獲，并通過多種獨特的系統將過剩能量消耗掉。冬季松柏葉片細胞內會大量表達一種強光保護蛋白，吸收或反射多余的光能，防止過剩光能導致有害的活性氧物質生成，從而避免細胞生理系統被過剩光能損傷。

總而言之，松柏之所以耐嚴寒，是因為它們在生長節律、生理結構、生物化學機制、基因表達等方面具有極強的適應性。這不僅是大自然賦予生命的智慧，也是科學家們研究植物抗逆性、物種適應性和生態保護的重要課題。

（作者為北京林業大學生物科學與技術學院教授，記者施芳采訪整理）

責任編輯：張媛媛

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