高温下植物如何“防暑降温”
2017-11-01
高温下植物如何“防暑降温”
酷暑天,当你用手去摸植物叶片,会发现有的叶子凉凉的,好像随身背着“冰箱”;有的叶子却很烫,好像刚从烤箱里拿出来一样。
怎么回事?难道相同的温度下叶片温度竟然不同?
蒸腾影响了叶片温度
你知道吗?其实,相同条件下叶片温度相差是很大的。那么,是什么原因造成了叶片温度的不同呢?要弄清楚这个问题,我们先来认识一个概念—蒸腾。
蒸腾是植物特有的生理过程,具有高效的降温效果,每一个单位的蒸腾可以降低0.61~2.12摄氏度的温度,而植物的蒸腾速率差异很大,从几个单位到十几个单位不等。因此,蒸腾速率的不同会造成植物叶片温度的差异。高蒸腾往往与高光合相伴发生,而且往往是在正午之前气温很高的时候,这时,蒸腾速率增加可以减缓叶片温度升高的速度,为光合作用提供适合的微环境。
叶片的大小会影响温度
除了蒸腾效果影响了叶片温度,叶片的物理性状也会对其温度造成影响。比如叶片的大小和形状不同,也会呈现出不一样的叶片温度。叶片面积越小、裂叶(叶片边缘的裂片)越深,越容易散热。
叶片颜色不同,散热效果也不同。在相同辐射下,深色的叶片温度更高,浅色的叶片温度更低。
很多沙漠植物的表面会有一层白色的绒毛,这层绒毛可以在白天反射更多的太阳辐射,减少到达叶片的辐射,在夜晚又可以起到保温作用,避免沙漠中巨大的温差给叶片带来伤害。
另外,叶片的厚度、含水量会影响叶片的比热和导热速率,一般来说,叶片越厚,含水量越高,叶片升温越慢。还有的叶片更加神奇,它们可以通过运动来减少太阳辐射的伤害。例如:大部分羊蹄甲植物,在炎热的时候会把叶子闭合起来,并平行于太阳辐射,减小受光面。
叶片的高温散热方式
可见,叶片可以通过两个方法—蒸腾和改变物理性状来调节表面温度,这样不仅保护了叶片也保护了光合系统。如果植物使出浑身解数也不能降低叶片温度,就只好在炎热干旱的时候舍弃掉叶子,等到环境适宜的时候再发新叶。
要在不同环境下生存,就要有不同的对策。水分充足的时候,叶片可以利用蒸腾散热;水分受限的时候,叶片面积变小,增加对流换热,并且发育更多的白毛或者蜡质反射太阳辐射。散热不行还可以提高耐热性,实在忍不住了那就躲吧,没有叶子就伤害不到叶子了,所以有的植物选择干季落叶。
总之,散热、耐热和避热都是植物应对高温的策略,是植物在不同的环境下选择的不同策略。
叶子的适应性与改变
为了适应环境的变化,叶子也会发生改变。例如,仙人掌本来是生长在沙漠地区的一种植物,原来也有叶子,但是由于环境的变化,仙人掌为了适应沙漠地区的干旱,减少蒸发量,便进化成没有叶子的植物,原来叶子的形状也变成了针状。