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植物为什么会控制自己的体温?

无论外界温度如何变化,鸟类和哺乳动物都能够控制自身体温,使机体始终处于最适生理状态。相比之下,夏日里的植物看起来似乎只能忍受酷日的炙烤。有人不禁想问,植物会不会调节自身温度?换句话说,烈日下植物会主动降温避暑吗?答案是肯定的。在亿万年的进化过程中,植物进化出了多种对高温的趋避和防御能力。

我们先来看看植物如何趋避高温。有一种叫沙漠薰衣草的植物生活在炎热的沙漠地区,强烈的阳光伴着高温对它构成了严峻的考验。但沙漠薰衣草完全适应了如此恶劣的环境。它的叶片表面生有一层密密的叶毛,就像涂了一层厚厚的“防晒霜”,能够有效地反射阳光,避免吸收过多的光能。另外,这层致密的叶毛还可以降低叶片表面水分的散失速率,有助于保持宝贵的水分。这对于生活在沙漠的薰衣草很重要。还有,油栎在一天中可不断改变叶片的方向,尽量使其表面与阳光平行,从而大大减少了叶片的受热面积,当然也大大降低了热量的吸收。

有些植物能趋避高温来防暑,还有些植物更能降温祛暑。

在炎热的环境下或剧烈活动后,我们的身体会出汗降温。同样,在高温下植物也会“排汗降温”。不同之处是植物不必把“汗液”分泌到体外,而通过气孔直接将水分以气态形式释放出去,也就是我们常说的“蒸腾作用”。与此同时,热量也伴随着水分的蒸发而被带走。科学家发现,发生迅速蒸腾作用的叶片表面温度要比环境温度低2~3℃。那么,植物怎样调节“排汗”的速度呢?原来气孔是由一对结构特殊的细胞——“气孔保卫细胞”构成,植物可以迅速调节保卫细胞内钾离子的浓度来调控气孔开放的大小。当钾离子浓度升高时,保卫细胞吸水、膨胀,气孔开放;反之,保卫细胞失水,气孔关闭。高温下,植物需要大量的水分以维持蒸腾作用散热降温。如果土壤水分不足,就会引起气孔关闭,导致植物“中暑”。所以在炎热的夏天,植物往往需要“喝入”大量的水分,然后把水分通过气态形式蒸发到周围的空间。在这个过程中,水汽带走了大量植物体内的热量,起到了防暑降温的作用。这个过程是不是像我们人类的出汗?

由此可以联想到热带地区的森林植被通常都是阔叶林,也就是说,热带植物之所以都有较大的叶片,一方面是热带雨林中光线相对昏暗,尽可能大的叶片面积有助于接收更多的阳光,有利于进行光合作用;另一方面,热带地区气温较高,植物的水分蒸腾也大大增加,与此同时,也加快了植物体内热量的散发。

【知识点】气体进出

气孔除了能调节水分的散失,还是二氧化碳和氧气进出叶片的门户。植物利用光能,把二氧化碳转化成糖类。如果气孔大量关闭,二氧化碳就不能迅速进入叶片,导致植物合成“食物”的速度下降,植物的生长就会受到抑制。