山胜不数甲子,一叶知天下秋。夏天过后,秋风吹来,黄叶飘散,纷纷投入大地的怀抱。就像唐诗中进化出的成语“一叶智秋”一样,人们似乎通过树叶掉落听到了秋天的脚步声。
为什么很多树一到秋天就落叶?刨根问底要从植物的生理特征说起。
树木的蒸腾作用
树木通过根从土壤中吸收水分和养分,它的体表(主要是叶子)以水蒸气的形式将多余水分扩散到大气中,这是植物的增产作用。这种增产作用不仅受到外部环境的影响,还受到树木本身机器的调节和控制。
增产作用,树木体内吸收和输送水分的主要动力,就像马力充足的水泵一样,将从根部吸收的水分转移到高输送中。没有这种蒸腾作用,蒸腾力形成的吸收过程就无法产生,植物高部分的躯干也无法获得生存所需的水分和养分。
同时,矿物质、盐和其他营养物质必须溶于水,才能在植物中正常工作。因为蒸腾作用是树木水分吸收和流动的动力,矿物质等营养物质也随着水分的吸收和流动被植物吸入,分散在体内的各个部分,所以蒸腾作用对植物体内的运输起着至关重要的作用。
蒸腾作用同时具有降低植物叶片温度的作用。阳光照射在叶面上,大部分能量都会转化为热量,如果没有降低温度的能力,叶子会灼伤。蒸发作用使植物的水分在变成水蒸气的过程中吸收了部分热量,使叶子的表面温度保持稳定。(威廉莎士比亚,水蒸气,水蒸气,水蒸气,水蒸气,水蒸气,水蒸气,水蒸气,水蒸气)。
蒸发作用在植物体内有相当复杂的缠绕生理过程,其主要过程是土壤中的水分根毛根内管茎内管叶内管气孔大气。最终,土壤中的水分以水蒸气的形式回到大气中。由此可见,植物在自然界始终参与大气中的水循环。这就是我们今天积极开展绿化活动,改造人居环境的根本原因。
树叶枯萎了
随着秋天的临近,气温下降,空气变得格外干燥,但树叶中的水分蒸发仍然存在。但是现在树的根吸收水分的能力反而降低,导致树的水分和养分供应不平衡。
我们知道树叶的主要功能是光合作用、制作养分和蒸发水分。一般来说,气温越高,树木水分蒸发,秋天雨水少,空气干燥,土壤含水量也减少,不能满足树木生长发育的需要,直接影响绿叶的光合作用。
这时阳光开始斜射到我们北半球,每天的日照时间也一天天变短,这一切都表明树木正在接近冬天。大卫亚设,Northern Exposure(美国电视剧),季节名言)当树木收到日照变短的信息时,绿叶内部开始积累激素——脱落酸,叶子中的脱落酸生成量主要与日照时间的长短有关。如果产生大量脱落酸,很快转移到树叶叶柄的底部,叶柄的底部就会形成被科学家称为“双层”的小而薄的薄膜细胞结构。
这种“双层结构”的生成使水分和营养不能正常传递给叶子,得不到这种正常的补充,叶子也逐渐干枯。结果,在脱落酸的作用下,“双层”周围形成了自然的破裂面。叶柄本来在树枝上僵硬地生长着,此时为了树生存的最大利益,叶子们也被迫中断水分和营养的供应,气温低,叶绿素遭到破坏,叶子里的叶黄素们趁机开始活动。所以树叶从绿色变成黄色。自然破裂面越来越明显,秋风吹来,上面说的落叶飘散,重力作用下树叶也在无风状态下飘散。(威廉莎士比亚,温德萨默,秋名言)。当然,“双层”的另一个重要作用是,现在叶柄的脱落不会对原来的组织造成损害。由此可见,此时的落叶正是树木局部牺牲,保存整体,准备安全过冬的一种自我保护本能。
秋季街景(作家照片)
树木适应环境的辩证法
随着冬天的临近,气候环境开始恶化,这种季节当然不适合大多数植物的生长。但是植物也有应对措施,在长期的进化过程中形成一系列适应冬天环境的生活习性。
秋天,树木通过落叶减少水分蒸发,同时减少体内养分消耗,达到度过漫长冬天的严酷气候环境的目的。当然,也有选择其他适应方式的树,如针叶树。例如,针叶树是通过改变叶片形状,减少叶片表面积的方式,达到减少蒸腾作用的目标。
在树木分类中,我们经常区分常青树和落叶树,常青树其实也有落叶,四季都在下降,冬天叶子在下降,春天相对下降很多。典型常见的落叶树有各种松树、柏树、香树等。常青树之所以是常青树,是因为叶子的寿命可以有两三年。松树、柏树、柏树等常青树是因为树叶表面有蜡层保护,叶子比较窄,所以常青树不会脱落,冬天不会枯萎。而且,一年中的每个时期都会落叶,新叶长大后,一年四季树枝上都感觉像绿叶一样。(莎士比亚。)(季节。)
由于各种树木对日照长度变化的敏感性和水分需求不同,落叶时间也不同。即使是同一棵树,环境不同,落叶时间也不同。常见秋风吹来,大多数树的叶子都已经用完了,但只有路灯附近的那棵树上,树叶还在迎风。
中傲立,这是因为路灯的照射,弥补了自然日照缩短而造成的结果。所以,园艺上常常用人工延长光照时间的方法,来延缓花木的早衰与落叶。但是,任何植物的叶子不可能永久生存着,各自都有着一定的寿命,也就是说,在一定生存周期终结时,叶子必然会枯死脱落。落叶有两种情况:一种是每当寒冷季节到来,全树的叶子同时枯死脱落,仅存秃枝;另一种是在春季新叶长出后,树上的老叶才逐渐枯落。 当一棵植物由于自身原因,或外界因素的影响,细胞组织结构受到破坏导致功能丧失,或者由于营养物质的转移而使植物某一器官乃至整个植株出现了死亡等一系列的恶化过程,这就是衰老。衰老是植物生活适应性的一种机理,衰老是树叶脱落的原因,脱落是衰老的结果。对于树木来说,体内的那些生长素、赤霉素和细胞分裂素能起到抑制衰老与脱落的作用,而乙烯和脱落酸则促进了衰老与脱落。叶片脱落是叶片中生长素、脱落酸、乙烯和细胞分裂素等等共同作用的结果。所以,我们应辩证地去认识落叶,不应多加干预,来年的大地才能呈现出无数的新绿来。 当我们面对葱茏的世界,神奇的大自然似乎在给我们讲述其中数不清的奥妙。我们应当怀有敬畏之心,与大自然和谐相处,不能恣意妄为,否则,失去的将不只是绿色青山……本文曾刊发于《科学24小时》2018.10,这里有所修改
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