冬天不落葉!冬青的秘密原來藏在糖和蛋白質裡

2020-12-22 騰訊網

各位小夥伴好,

不知大家是否還記得

上周知力君介紹的

「抗凍」植物——忍冬

細心的你或許已經發現,

除了忍冬,隆冬時節走在城市街道,

我們還能看到很多靚麗的綠色。

比如冬青

可是問題來了,

很多人談論的冬青並不是一個模樣

有的葉有尖刺,有的葉如雀舌,

有的長成聖誕樹模樣,

也有的被修剪成了方方正正的綠籬。

冬青為何如此多變?

它們又是如何在冰天雪地當中堅守一份綠色呢?

究竟誰才是真冬青?

其實,通常被稱為冬青的植物遠遠不止一種,它們甚至分屬衛矛科、黃楊科和冬青科,這些植物沒有半點親戚關係。被稱為「冬青」,只是因為它們都是在冬季保持翠綠葉子而已,其中最常見的就要屬枸骨、冬青衛矛和小葉黃楊了。

首先說這冬青科的「冬青」就是枸骨了。它們的葉子邊緣都長著又粗又硬的尖刺。這些尖刺葉子層層疊疊地堆滿了枝條,一點都不容易親近。就算上面掛滿了紅色的小果子,也很少有鳥兒在上面尋找食物。所以枸骨也得了一個「鳥不宿」的諢名。也正因如此,枸骨的小紅果能在枝條上掛上一個冬天。枸骨的遠房兄弟,歐洲冬青也有類似的模樣,並且是聖誕花環的重要組成部分。

枸骨的葉子如同尖刺,供圖/PPBC 攝影/劉冰

雖然枸骨比較抗凍,但是對廣大的北方朋友來說,更熟悉的冬青還是冬青衛矛小葉黃楊了。它們都有自己的身份標誌。小葉黃楊的果實在成熟之後會裂成三瓣,而冬青衛矛的果實在成熟之後只會張開一個裂縫。更有意思的是冬青衛矛種子外面通常還裹著一層鮮紅色的外套—假種皮,而黃楊科植物的種子是沒有這種裝備的。

冬青衛矛,供圖/PPBC 攝影/惠肇祥

在北京路邊經常看到的葉片寬大的冬青,就是冬青衛矛(Euonymus japonicus)了,它們白色果子在成熟之時會「吐出」裹著鮮紅色假種皮的種子,這就是衛矛科植物典型特徵。不過,通常大家不會叫它冬青衛矛,而是叫它「大葉黃楊」。

如此特別的現象確實是個植物學命名的歷史遺留問題,冬青衛矛在之前很長一段時間裡確實被稱為「大葉黃楊」。這個名字後來才被安排到黃楊科的另一種大葉黃楊(Buxus megistophylla)身上。這種現象在分類學上是很常見的現象,比如我們去植物志上搜索「地錦」這個名字,就會發現兩種完全不一樣的植物。就目前來看,我們把北京路旁的冬青衛矛叫成大葉黃楊也不算錯。

大葉黃楊 供圖/PPBC 攝影/周建軍 小葉黃楊,供圖/PPBC 攝影/武晶

至於那些葉子只有小拇指尖大的冬青就是小葉黃楊了。小葉黃楊是黃楊的變種,與黃楊的區別在於,小葉黃楊的葉子更小、更亮一些。比起粗獷的冬青衛矛來說,小葉黃楊倒是顯得清秀了許多了。

與枸骨、冬青衛矛和小葉黃楊相比,真正的冬青,名氣就小多了。真的冬青科冬青屬的植物冬青(Ilex chinensis)通常出現在長江以南的區域,它們的個頭遠比城市中的綠籬「冬青」高大得多。

長江以南高大的冬青樹,供圖/PPBC 攝影/徐曄春

冬青為什麼能抗凍?

不管是冬青衛矛還是小葉黃楊,它們在冬天都不會落葉,這又是為什麼呢?傳統概念中,我們都會覺得植物是為了對抗寒冷,才會抖落身上的葉片。其實,相對於低溫冬季的乾燥天氣才是植物生存的大敵

千萬不要忘了,葉片是超級強悍的耗水大戶。樹葉通過蒸騰作用把水釋放到周圍的空氣中去,並由此產生蒸騰拉力,就像水泵那樣把根系吸收的水和營養抽到枝頭上來。這一切都是以消耗水分為基礎的。所以在久旱無雨的冬季,很多植物就會清除掉這些耗水大戶,等到來年春天,雨水漸多的時候,再重新「僱傭」新的葉子。

那麼冬青家族是如何做到保存水分且不落葉呢?如果我們仔細觀察冬青衛矛和小葉黃楊的葉子就會發現,它們的表皮非常厚,就像一個密封套把葉子包裹地嚴嚴實實。

冬青葉的次表皮非常厚,供圖/PPBC 攝影/劉軍

好,水分的問題解決了,還有一個棘手的問題就是低溫了。而冬青是不會被凍死的,甚至葉片都凍不壞。這是因為冬青的葉子有自己的抗凍法寶——糖和蛋白質。

通常來說,植物被凍死的原因有兩點:一是完全凍結之後,生命活動無法維持,被餓死;二是完全凍結之後,細胞中的水分變成了有尖銳稜角的冰晶把細胞結構戳得千瘡百孔,被扎死。而蛋白質和糖就是來解決這些問題的。

冬青葉片細胞中積累的大量糖分,可以使細胞液和細胞質的冰點降低,就像我們在汽車水箱裡加入防凍液一樣,這樣冬青就可以在0℃左右繼續進行自己的生命活動。就算溫度持續降低,細胞必然凍結的時候,抗凍蛋白質的存在也會使冰晶變得更圓潤,而不是刺傷細胞的尖刺。

有了這些抗凍法寶,冬青就能在寒冷的冬季繼續展示自己綠油油的葉片了,是不是很神奇?!

以上內容節選自

微博大V@植物人史軍

給孩子的植物學科普書

《Great!植物學家的苗圃》

作者:史軍

總策劃:《知識就是力量》雜誌社

科學普及出版社出版

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