植物为啥落叶?

牟福朋发表于2018年11月18日21:39:51 | 植物知识 | 标签(tags):植物 花草树木 落叶

诗人面对秋天落叶的景象,不免要感伤一番。但是笔者最喜欢的是李白的那首:“草不谢荣于春风,木不怨落于秋天。谁挥鞭策驱四运,万物兴歇皆自然。”

确实,这岁月轮回的风景,也只有大自然才能够驱策吧。今天,笔者就来和朋友们聊聊这落叶背后的自然之道。

落叶(来源:视觉中国)

落叶(来源:视觉中国)

植物只在秋天落叶吗?不是,树叶有两种落法

叶子对于绝大部分树木来说,主要功能是生产“食物”。和动物一样,植物也需要消耗糖类以维持生理功能。只不过动物是靠吃,而植物主要靠阳光来自己制造。所以在生态系统中,植物一般也称为“生产者”,而动物称为“消费者”。

这么重要的器官,怎么能说丢就丢呢?当然是不得已而为之啦。

第一种情况是,这片叶子死了。

叶子也是生命,也得有个生老病死,或者意外之类的。比如被扯碎啦、被折断啦、被月光宝盒砸中啦,或者就是老死了也有可能。此时死掉的叶子没有任何生理功能,只好丢弃。所以即便是常绿树,也会因为这种情况而落叶。但是常绿树的落叶是随时死随时落,不可能出现所有的叶子一起掉光,所以就不会出现落叶树(90后)那种全部秃掉的情形。

第二种情况是,树木生长的环境发生了不好的变化,因此只能选择落叶。

这些变化包括干旱、极端的高温和低温、病虫害等。虽然叶子很重要,但是在保命面前还是没那么重要。这就好比核电站事故,虽然周边的很多土地有很多重要工厂和建筑,但是为了生命安全,也必须全部遗弃。这就是所谓的“遭受逆境时的主动落叶”。

到了冬天,树木无法在极低温度的情况下进行生理活动,所以必须休眠。如果我们想要停止工厂的运转,只要切断电力即可。可是叶子这个工厂所使用的“电力”是太阳光,不可能被切断。因此,就只好通过落叶的方式将他们丢弃了。

落叶不是无情物,未化春泥也护花

落叶离开之后,落在大树的脚下,通过一系列物理化学作用变成富含营养的腐殖质,重新被根系吸收,这就是所谓落叶归根。

但是科学家发现,其实,在还没有落下之前,落叶就已经开始了它的奉献。而这一切,要从植物的进化过程说起。

数亿年前植物的祖先,都是生活在水中的物种。后来地球经历过了数次冰期,海平面降低,因此植物也不得不“登陆”了。登陆后的植物面临的最大问题,就是缺水。为了能够有效利用土壤里那些少得可怜的水,植物长出了根系,把自己固定在土壤里。虽然这样解决了水的问题,但同时也带来了新的问题:缺乏氮磷钾等营养元素。

为什么呢?

因为水相当于是“可再生资源”,消耗掉之后可以通过降水来补充。但是下雨的时候总不可能下一场氮磷钾复合肥吧?所以这些物质是“不可再生资源”,消耗完了之后,植物又没法拔根溜走,只能干着急。

解决方法无非有两个,一个开源,一个节流。

怎么开源?

猪笼草和捕蝇草就是很好的例子。它们是植物界的猎食者,通过变形的叶子来捉昆虫吃(甚至其他小动物,例如下图中的猪笼草正在“吃”苍蝇)。昆虫含有高蛋白,能够为植物补充氮元素。这就是植物为了获得更多氮素而进化出来的极端手法之一。

猪笼草捕食苍蝇

猪笼草捕食苍蝇(来源:维基百科)

另外例如豆类植物的根系上会长有一些叫做根瘤的瘤状物,那是豆类植物的氮素工厂,在根瘤里,植物把自己的一些糖类分给根瘤菌,根瘤菌作为回报,能够将空气中的氮气转化为植物可以利用的氮素供给植物。这也是一个植物进行开源的例子。

根瘤菌

根瘤菌(来源:视觉中国)

怎么节流?

就是尽量减少废弃。

前面我们说到,植物在遭受诸如寒冷等的逆境时会主动落叶以求自保。叶子落掉,那么叶子里含有的营养元素就跟着丢失了。这对于植物来说就是极大的浪费。虽然会变成腐殖质以供来年使用。但是这样并不十分保险,比如落叶被风吹走或者被动物吃掉等等。所以最好的办法就是在叶子要落之前,赶紧把里面能回收的东西全部拆掉回收,储藏在树干里面,尤其是氮磷钾等不可再生的物质。所以,落叶的献身“护花”并非在化作春泥之后才开始,而是在还没有落之前就已经开始了。

连遗弃的叶子也不放过,植物为何这么抠门?用一句话来说,就是“穷怕了”。

更有甚者,就拿我们上文提到的根瘤来说,大豆生长到秋天要成熟的时候,由于它自己的生长周期已经快结束了,所以它知道自己不需要那么多氮素了,于是就切断根瘤的营养供给,残忍地饿死为它打工的根瘤菌,把他们的尸体连同根瘤一起拆解吸收,将营养运送到大豆的种子里。

写到这里,不禁感叹植物看似柔弱,却也是无所不用其极,为了适应自然,真的是什么都肯做,也做得出来!让我们真正懂得了“进化”二字。

红妆:最后的演出

我们知道,秋天落叶之前,落叶树的叶子会由绿色变成红色或者黄色。枫树红叶也是深秋一道灿烂的风景。这并非是由于马上要被遗弃随便染上的颜色,而是植物为它即将抛弃的叶子精心准备的妆容。

在秋天,紫外线未必比夏天弱,这是因为秋天云层较少,空气也干燥,虽然阳光没那么毒,但是紫外线被云层反射和被水吸收的也少。植物虽然依赖阳光生存,但是也是会被紫外线所晒伤。而红色或者黄色正是植物给自己涂的防晒。

肯定有朋友会问:为什么叶子在夏天不变色?

这是因为夏天的时候叶子需要充分发挥它的制造养料的功能,如果涂了防晒,就相当于遮蔽了阳光,生产效率就受到了影响。夏天的时候,植物有另一套对抗紫外线的方法,此处就不罗嗦了。

然而到了秋天,植物的叶子逐渐停工,即便不接触阳光也不要紧,所以就简单暴力一点,用涂颜色的方法来防晒了。

另外,许多热带植物的叶子刚长出来的时候,都是红色的,因为未成熟的叶子需要防晒。等逐渐成熟了可以工作了,才会褪掉红色,也是这个道理。

而且,秋天植物在拆解叶子里的可回收物质搬运回树干的过程中,会产生很多“装修垃圾”,这就是自由基。自由基是一种有毒物质。红叶里的防晒色素也兼有清除自由基的功能,可以防止叶子在没有拆解完毕之前先被自由基毒死。还有,有的科学家认为,相对于绿色来说,红色和黄色对食草动物的吸引力较低。植物选择这两种颜色,意在告诉食草动物“不要吃我,我不好吃”,以防止自己被吃。

所以,落叶这件小事还真是简约而不简单。

冬天要变冷,所以要落叶;而营养元素的不可再生,使得植物在落叶前必须回收叶子中的营养;为了保证这一回收过程的顺利完成,植物生产色素来充当防晒。这一切不都是植物为了适应大自然而采取的应对措施吗?

读完此文,朋友们一定对开头的那句“谁挥鞭策驱四运,万物兴歇皆自然”有更深的理解了吧。

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