生存大考驗(yàn)：抵御寒冷，動(dòng)植物各有高招

桃花島主

寒冷的冬天來(lái)了，我們可以通過(guò)多穿衣、開(kāi)空調(diào)等方法驅(qū)走寒冷，使身體暖和起來(lái)?？墒?，在自然界中的動(dòng)植物無(wú)法享受到科學(xué)技術(shù)帶來(lái)的便利，它們又是如何應(yīng)對(duì)這寒冷的冬天的呢？尤具是昆蟲(chóng)，冬天之前，我們隨處都可以看到它們的身影：蝴蝶和蜜蜂在花叢中飛舞，蒼蠅和蚊子“嗡嗡”地叫著，螞蟻在四處爬行，蚱蜢在跳來(lái)跳去，蟬在鳴叫……但是，一旦氣溫開(kāi)始下降，冬天忽然而至，這些蟲(chóng)子似乎都消失了。當(dāng)天氣變暖時(shí)，它們又會(huì)重新出現(xiàn)在我們面前。同學(xué)們是不是都很好奇：冬天，它們都到哪兒去了？

今天，我們就一起走進(jìn)大自然，看看動(dòng)植物是如何度過(guò)寒冷的冬季的吧！

Part1

植物篇

長(zhǎng)久以來(lái)，植物在與寒冷天氣的交鋒中慢慢進(jìn)化出了一系列的保命策略，可以讓自己在冰天雪地的冬季幸存下來(lái)。等到來(lái)年春天，它們就可以抖擻精神，重新點(diǎn)綴明媚的春光。

1 變色

當(dāng)看到道路兩旁樹(shù)木的葉片顏色由一片濃郁的綠色換上金黃的“新裝”時(shí)，我們就知道炎熱的夏天已然過(guò)去，秋天悄悄地到來(lái)了。綠樹(shù)換新顏，所到之處都是耀眼的金黃、熱烈的鮮紅，讓人不覺(jué)沉浸其中……

植物用最顯眼的顏色變化告訴我們天氣轉(zhuǎn)涼了，要記得穿秋衣秋褲。而變色也是植物為迎接寒冬所做的最基本的準(zhǔn)備。

同學(xué)們知道，葉片之所以是綠色，是由于葉肉細(xì)胞中合有一類特殊的色素——葉綠素。它們存在時(shí)，不僅可以吸收紅、藍(lán)光，反射綠光，使葉子呈現(xiàn)綠色，還能進(jìn)行光合作用，為植物生長(zhǎng)提供能量。而當(dāng)氣溫降低、光照時(shí)間變短時(shí)，葉片的光合作用隨之減弱，葉綠素也不再忙碌。于是，為了最大限度地利用資源，植物便會(huì)把閑下來(lái)的葉綠素進(jìn)行分解并再利用。

葉片沒(méi)有了“霸道”的葉綠素，被遮蓋起來(lái)的另外兩種色素——橙黃色的胡蘿卜素和黃色的葉黃素就會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。因此，我們便能看到葉片變黃了。

同時(shí)，一些植物的液泡內(nèi)還會(huì)大量合成花青素，使葉片呈現(xiàn)紅色。它們可以吸收紫外線，起到類似防曬霜的保護(hù)作用，能夠使樹(shù)葉在秋季避免因受陽(yáng)光損害而過(guò)早凋落，從而使樹(shù)木能夠從樹(shù)葉中汲取更多養(yǎng)分。而且這些花青素大量合成的時(shí)間往往是發(fā)生在葉綠素分解之前，寒冷和干旱更加促進(jìn)它們的形成。

另外，從生態(tài)學(xué)角度來(lái)說(shuō)，植物葉色的變化也是一種自我保護(hù)機(jī)制。鮮明的色彩變化可以傳達(dá)強(qiáng)烈的信號(hào)，即這里的果實(shí)成熟了，可以來(lái)吃，順便幫忙傳播種子，或者警告食葉動(dòng)物：“我一點(diǎn)兒也不好吃?！?/p>

2 落葉

經(jīng)歷過(guò)短暫的絢爛，秋葉很快就會(huì)從枝頭飄落，只留下光禿禿的枝丫在寒風(fēng)中蕭瑟地?fù)u曳著。

落葉是許多植物為了度過(guò)嚴(yán)寒不得不做出的妥協(xié)。當(dāng)它們處于逆境時(shí)，為求自保，就會(huì)舍棄葉片，保存主干。對(duì)于一些植物來(lái)說(shuō)，它們的葉片從剛長(zhǎng)出來(lái)時(shí)，就一直在為秋天的凋落做準(zhǔn)備。

在這些葉片的葉柄基部，有一個(gè)特殊的區(qū)域——離區(qū)。當(dāng)它感受到植株傳來(lái)的脫落的信號(hào)時(shí)，便會(huì)進(jìn)行“自毀”行為，如使輸導(dǎo)組織失效、細(xì)胞解體等。這樣，葉片很陜就會(huì)干枯、死亡，風(fēng)一吹，就能輕松地從離區(qū)處掉落。而且在葉片脫落前，它們還不忘保護(hù)主干，在脫落處的下方形成保護(hù)層。更重要的是，落葉在離開(kāi)前，就已把葉內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到植株的其他部位，一點(diǎn)兒都不會(huì)浪費(fèi)。

葉片“自我犧牲”的事跡還不只有這些。我們常說(shuō)，葉落歸根。落葉被微生物等分解后，重新被植物吸收利用。在有些植物的落葉中檢測(cè)到的鋁、鋅、鉛等元素的含量要高于正常的葉片，由此推測(cè)落葉可能具有一定的排泄作用，可以帶走有害物質(zhì)。另外，一些植物的落葉還能釋放種間抑制劑，減少林下幼苗或其他種類植物的生長(zhǎng)。

或許有同學(xué)會(huì)問(wèn)，那些不落葉的植物又是怎樣的呢？

那些在寒冬中依然生機(jī)勃勃的常綠植物，由于它們的葉片是從植株上次第脫落，所以它們不會(huì)像落葉植物—樣，有一下子掉禿的風(fēng)險(xiǎn)。而且它們具有特殊的葉片，可抵抗寒冷和水分流失。比如，松樹(shù)的葉片呈針狀，長(zhǎng)而細(xì)，能在最大程度上減少水分蒸發(fā)。冬青樹(shù)雖然葉片寬闊，但其表面覆蓋有一層蠟質(zhì)，也有助于減少水分蒸發(fā)。

3 休眠

有一些動(dòng)物會(huì)在冬天進(jìn)入冬眠，一動(dòng)不動(dòng)地“睡過(guò)”寒冷的季節(jié)。植物的休眠與動(dòng)物冬眠有些類似，這時(shí)它們的代謝非常緩慢，生長(zhǎng)幾乎停滯，大部分的精力都用來(lái)提高抗寒力。

不同的植物，休眠形式也不同，如一、二年生植物大多是種子休眠;多年生落葉樹(shù)是芽和維管形成層休眠;而許多二年生或多年生草本植物則是鱗莖、球莖、塊根和塊莖等休眠。當(dāng)?shù)诙甏禾靵?lái)臨，適宜的溫度和光照長(zhǎng)度調(diào)節(jié)就會(huì)將植物從休眠中“喚醒”，重新綻放生機(jī)。

Part2

動(dòng)物篇

寒冷的冬天來(lái)了，動(dòng)物們又是怎樣應(yīng)對(duì)寒冷的呢？其實(shí)，除了同學(xué)們了解的冬眠外，不同動(dòng)物有著不同的策略。

1 躲起來(lái)

外面天寒地凍，找個(gè)暖和的地方躲起來(lái)當(dāng)然是最簡(jiǎn)單的辦法。許多昆蟲(chóng)在冬天到來(lái)時(shí)，通常會(huì)尋找比環(huán)境溫度變化幅度相對(duì)較溫和的小環(huán)境進(jìn)行越冬。

隨著氣溫下降，螞蟻的體溫迅速下降，行為遲緩。它們會(huì)找一些溫暖的地方，如土層中、巖石下面等地進(jìn)行休眠，這期間主要消耗其體內(nèi)在秋季儲(chǔ)存的脂肪。

一些昆蟲(chóng)在土壤中越冬，如甘藍(lán)夜蛾在地下5厘米左右深的土中以蛹越冬。螻蛄可以以成蟲(chóng)態(tài)鉆到地下1米深的地方靜等春天到來(lái)。

黃地老虎隨著冬季氣溫的降低，其潛入土壤中的深度也會(huì)不斷增加，以躲避低溫傷害。許多水生昆蟲(chóng)也會(huì)向水體深處遷移，那里的溫度通常比水面高。

2 逃走

另外一種擺脫寒冷的方式就是“逃走”，很多動(dòng)物都采取這種做法。當(dāng)然，絕大多數(shù)是像烏一樣便于遷徙的動(dòng)物。

燕子的遷徙是非常明顯的：秋天到來(lái)時(shí)，它們會(huì)成群結(jié)隊(duì)地站在電線上，啟程飛往南方，留在更適合它們生存的地方。

有時(shí)，春秋季節(jié)光照時(shí)間長(zhǎng)短會(huì)有相似，導(dǎo)致植物誤判，造成反季節(jié)開(kāi)花。比如，2019年10月，被天氣搞暈頭的武大櫻花，就在秋天開(kāi)花了，還榮獲網(wǎng)友昵稱“傻白櫻”

除候鳥(niǎo)外，其他一些動(dòng)物也有遷徙的習(xí)慣。列如，兩極的灰鯨會(huì)游向熱帶進(jìn)行交配，北極馴鹿和非洲角馬等大型蹄類哺乳動(dòng)物會(huì)不遠(yuǎn)萬(wàn)里尋找新鮮草地。蝴蝶也不例外：每當(dāng)冬天來(lái)臨之前，黃黑相間的北美黑脈金斑蝶就從加拿大南部和北美地區(qū)浩浩蕩蕩地出發(fā)，飛向美國(guó)加州中南部和墨西哥中西部的冷杉林，用3～4代生命接力的方式遷徙超過(guò)4000千米，連許多候?yàn)醵纪麎m莫及。

知識(shí)鏈接

也有一些蝴蝶以幼蟲(chóng)的蟲(chóng)態(tài)越冬，冬天來(lái)臨前，蝴蝶幼蟲(chóng)們非常努力，一點(diǎn)一點(diǎn)吐出絲把葉子縫成一個(gè)“小被子”，然后躲進(jìn)葉子里，把自己包裹得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)。春天來(lái)時(shí)，再?gòu)摹靶”蛔印迸莱鰜?lái)。還有一些蝴蝶是以蛹的蟲(chóng)態(tài)越冬，直到春天到來(lái)，羽化成蝶。

3 抱團(tuán)取暖

帝企鵝必須在寒冷的地方繁殖后代，已經(jīng)習(xí)慣了低溫。事實(shí)上，帝企鵝在南極冰層覆蓋的陸地上繁殖。當(dāng)?shù)燮簌Z進(jìn)入陸地繁殖時(shí)，南極的風(fēng)雪有時(shí)可以使氣溫降低到-70℃。這時(shí)，它們?nèi)∨姆椒ū闶菙D成一團(tuán)。它們一圈一圈地走著，互相取暖，直到轉(zhuǎn)到核心位置。這樣相互保護(hù)，相互依靠，大家都不至于凍死。

蜜蜂也是采取“抱團(tuán)取暖”的策略來(lái)越冬的。它們集結(jié)成一個(gè)球，緊緊依靠在一起，互相取暖。處在內(nèi)部的蜜蜂通過(guò)振動(dòng)翅來(lái)獲取熱量，而工蜂在外面扇動(dòng)翅膀，阻隔冷空氣進(jìn)入，保證內(nèi)部熱量不散失。內(nèi)、外的蜜蜂會(huì)輪流換崗。熊蜂中，只有受精后的蜂王能安然度過(guò)冬天，其余熊蜂都會(huì)隨著冬天的到來(lái)而被凍死。蜂王會(huì)躲進(jìn)在地上的小洞里休眠，等待春天到來(lái)。

瓢蟲(chóng)會(huì)以成蟲(chóng)的蟲(chóng)態(tài)越冬，它們會(huì)“拉幫結(jié)派”，在一些干燥、溫暖的地方聚集起來(lái)，一起度過(guò)冬天。此時(shí)，瓢蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育緩慢，體內(nèi)含水量下降，脂肪含量增高，抗寒性增加。

4 “穿”上保暖大衣

這對(duì)于動(dòng)物來(lái)說(shuō)很常見(jiàn)，從家養(yǎng)的狗到野狐貍都會(huì)在冬天長(zhǎng)更厚的毛，它們長(zhǎng)毛比脫毛容易。

北極的冬天，溫度會(huì)降到-35℃左右，但北極熊對(duì)此并不擔(dān)心，它們甚至能在寒冷的巨大冰塊上繁育自己的后代，這是因?yàn)樗鼈冮L(zhǎng)著獨(dú)特的皮毛。北極熊身上最外層的毛很長(zhǎng)，富合油脂，而且是中空的，能幫助這種最重可達(dá)600千克的哺乳動(dòng)物跳進(jìn)寒冷的海水里而不會(huì)沉下去。這層毛對(duì)水的排斥力也很強(qiáng)。北極熊從海水里爬出來(lái)，只要將身上的水抖幾下，體毛就會(huì)變干。這種濃密而柔軟的體毛更像是一件“保暖大衣”。

5 休眠/滯育

秋末冬初，氣溫下降到一定程度時(shí)，很多動(dòng)物來(lái)說(shuō)都會(huì)冬眠，例如刺猬、睡鼠、熊和蝙蝠、兩棲動(dòng)物蠑螈、爬行動(dòng)物烏龜?shù)取?/p>

而昆蟲(chóng)在遭遇不良條件時(shí)，生命活動(dòng)也會(huì)出現(xiàn)停滯現(xiàn)象，以便安全度過(guò)惡劣的環(huán)境階段。根據(jù)引起和接觸停滯的條件，可將停滯現(xiàn)象分為休眠和滯育。這個(gè)階段，昆蟲(chóng)的新陳代謝下降，發(fā)育也極其緩慢。為了安穩(wěn)過(guò)冬，昆蟲(chóng)的身體也需要進(jìn)行一系列的生理變化，做好越冬準(zhǔn)備。比如，降低體內(nèi)的含水量、排除體內(nèi)冰核、積累抗寒物質(zhì)甘油等。

除了上述這些抵御寒冷的策略，有些動(dòng)物還有一些與眾不同的方法。比如，寒冷時(shí)，蜥蜴會(huì)增加體內(nèi)血糖濃度.使得血液里不會(huì)形成致命的冰晶而導(dǎo)致血管被刺破;日本雪猴在冬天時(shí)會(huì)泡溫泉以驅(qū)走寒冷;冬眠時(shí)，阿拉斯加木蛙身體60%的部位會(huì)結(jié)冰，它們會(huì)停止呼吸，心跳也會(huì)停止跳動(dòng)，身體的一些物理過(guò)程如新陳代謝和排泄過(guò)程也會(huì)隨之停止，可在來(lái)年春天卻能奇跡般地復(fù)活……

動(dòng)植物有著如此驚人的越冬本領(lǐng)，同學(xué)們是不是很羨慕呢？而我們只能默默地多穿衣服、裹緊自己的小棉被了……哦！對(duì)了，再打開(kāi)空調(diào)吧！