冬至過后，迎來了更為寒冷的一二月。好在筆者（一木吃貨小分隊(duì)）早用了一整年的美食給自己囤積了厚厚的脂肪來抵御寒冷，如果再能圍著火爐子烤個(gè)小火，燒個(gè)紅薯，煮杯熱茶，那是冬天才有的愜意。

　　在人類歷史上，面對(duì)寒冷并不是一開始就這么愜意。在百萬年的進(jìn)化中，人類皮膚因?yàn)樯嵝枰撓潞裰氐拿l(fā)系統(tǒng)，卻又為了獲取空間和食物不得不又穿上了各種獸皮，征戰(zhàn)更北或者更高的寒冷之地。直到近百年間在各種科技的加持下，吃飽喝足的人類才真正踏上了南北極和各大洲的高山之巔。

　　平龍膽Gentiana depressa與雪山（攝影：上官法智）

　　面對(duì)寒冷的征戰(zhàn)對(duì)于人類尚且艱難，對(duì)于植物而言又豈是容易！為了爭(zhēng)奪陽光和養(yǎng)分，許多植物也早在數(shù)億年前便踏上了向寒冷地區(qū)，南北極圈或者高山，不斷進(jìn)擊的旅程。

　　南北極和地球上各大陸的許多高山區(qū)域，因?yàn)闇囟?、水分等條件使得幾乎沒有多少樹木能夠生存，取而代之的是各種低矮灌木草叢和大量地衣苔蘚組成的植被，苔原也因此得名。在地球的表面有著近2500萬km2被極地苔原所覆蓋，這是地球上真正的最為酷寒之地。

　　北極圈的植被（圖片來源https://daac.ornl.gov）

　　在向極地大陸生存挺進(jìn)的過程中首先需要挑戰(zhàn)的困難是低溫，一方面低溫會(huì)凍傷植物的細(xì)胞組織，另一方面它會(huì)阻礙植物生理代謝的進(jìn)程。

　　對(duì)于極地植物來說，它們恐懼的不是冬天的冰寒，而是夏天低溫帶來的刻骨銘心。

　　冬季冰霜期，植物會(huì)降低體內(nèi)含水量，增加抗凍蛋白，全面進(jìn)入休眠狀態(tài)，挺一挺冬天就過去了。 

　　春季是它們的生長期，也是生存挑戰(zhàn)的開始。極地區(qū)域日均溫度很少能超過13-18℃，經(jīng)常徘徊在5-8℃之間。如格陵蘭島最溫暖的區(qū)域，在最溫暖的月份平均溫度依舊低于10℃，而一年平均只有2-6個(gè)月均溫高于零度。還要面臨時(shí)常光顧的倒春寒，因此每一種保暖增溫的措施對(duì)于極地植物而言都是至關(guān)重要的，即使只是很小的溫度上升，也能在植物爭(zhēng)分奪秒的生長季節(jié)起到關(guān)鍵作用，從而獲得生存發(fā)展的生機(jī)。為了抵抗低溫，極地植物進(jìn)化出了一系列有趣而又實(shí)用的策略。

　　在這里，長得高，可能會(huì)活不下去

　　多數(shù)苔原植物身高不超過6-8cm，頭頂上的冷風(fēng)不容易吹進(jìn)來，在相對(duì)低矮的地表微生境中有相對(duì)較高較穩(wěn)定的溫度，保障生長進(jìn)程能夠快速開展。

　　科學(xué)家發(fā)現(xiàn)挪威虎耳草Saxifraga oppositifolia在它2m上空中溫度只有0.5℃，而在1cm的地表溫度可達(dá)3.5℃。而在數(shù)朵花的花苞之間，溫度可達(dá)6℃。還有一些研究發(fā)現(xiàn)一些植物利用環(huán)境條件如深藏在灌叢或者石縫中，可以使得局部溫度差異達(dá)到近22℃。

　　挪威虎耳草 （圖片來源：維基百科）

　　在低矮的地表，懂得蓋被子也是重要的技巧。

　　許多植物在萌發(fā)時(shí)將自己藏在多年死亡掉落的老葉中，大程度上降低了寒冷對(duì)植物生長帶來的不利影響。有的時(shí)候面臨突如其來的低溫寒流，冰雪形成的天然冰殼也是重要的保溫層，就像北極愛斯基摩人的冰屋，可以很大程度上隔絕極端低溫帶來的影響。

　　秋褲好，極寒地區(qū)的植物都知道

　　同許多動(dòng)物一樣，如果很多的個(gè)體擠在一起，并且全身披滿絨毛和長毛無疑是很好的保暖策略。這在極地植物中十分常見。這些絨毛不僅僅保護(hù)植物度過寒冬，在開花結(jié)果期間也起到關(guān)鍵作用，保證花和果實(shí)一類重要的繁殖器官加速成熟且不受凍害。

　　墊紫草Chionocharis hookeri （攝影：上官法智）

　　槲葉雪兔子Saussurea quercifolia  （攝影：上官法智）

　　植物追著太陽跑，像不像南方的你想貼近“小太陽”的樣子

　　極地植物的開花溫度常比生長發(fā)育的要求更高，一些物種開花需要的最低溫度在攝氏3-8℃之間，而大量綻放需要5-12℃的氣溫。為了追蹤溫暖的陽光，一些植物花瓣構(gòu)成如太陽灶一樣的反射鏡形狀，每日隨著太陽在天空的位置而轉(zhuǎn)動(dòng)花的方向，這就是極地植物中著名的“太陽灶類”植物。研究顯示這種方法能有效的將溫度提高10℃左右，比較著名的北極植物就有山地仙女木木Dryas integrifolia和北極罌粟Papaver radicatum。

　　山地仙女（nargs.org）和北極罌粟（www.dreamstime.com）

　　利用顏色也是極地植物不會(huì)錯(cuò)過的招數(shù)。一些花朵的溫度會(huì)隨著顏色變深相應(yīng)提高，相比于淺色花，一些深色花將溫度提升4.2℃。溫度的增加可以加速花的成長發(fā)育，也能顯著提高傳粉效率，激勵(lì)那些追尋溫暖的昆蟲為其傳粉。在高山環(huán)境地區(qū)，各類深色甚至近黑的花也不少見。

　　獨(dú)一味Lamiophlomis rotata &紫花野決明Thermopsis barbata （攝影：上官法智）

　　沒有生長在溫室的命，那就自己造一個(gè)溫室

　　除了利用顏色來提高溫度，利用花瓣結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)增溫也是絕佳的辦法。和孔明燈或者熱氣球的原理類似，許多極地高山植物花瓣會(huì)形成鐘狀的結(jié)構(gòu)，熱量在花內(nèi)被有效匯集，像一個(gè)暖暖的燈籠吸引昆蟲拜訪。

　　尖被百合Lilium lophophorum (攝影：上官法智）

　　梭砂貝母Fritillaria delavayi （攝影：上官法智）

　　“白天是酷暑，夜晚是嚴(yán)冬”是低緯度高海拔的極地環(huán)境的環(huán)境寫照，這里，陽光輻射并不奢侈，因此許多溫室植物孕育而生。沒能生在溫室環(huán)境中，那就自己“造”一個(gè)。

　　最為著名的塔黃Rheum nobile就是溫室植物的代表，植物的平均高度達(dá)到1.5m。塔黃淡黃色半透明苞片包裹其中的總狀花序，起到溫棚的保溫作用，內(nèi)部花序溫度比外部可高出10℃左右，是吸引一些昆蟲約會(huì)、進(jìn)食甚至傳宗接代的重要場(chǎng)所，當(dāng)然昆蟲們也給它回饋了傳粉。

　　塔黃 （攝影：向建英）

　　犧牲小部分，保全全大局，低溫下活下去更重要

　　在大自然中蓮座狀結(jié)構(gòu)可不止是幾何美感，還藏著植物應(yīng)對(duì)環(huán)境的智慧，這在一些旱生的多肉植物和高山極地植物中尤為多見。

　　生長在非洲高山的千里木屬Dendrosenecio和半邊蓮屬Lobelia植物是著名的大蓮座葉叢代表，在長期進(jìn)化下適應(yīng)了非洲的高山寒冷氣候。不同于南北極的低矮苔原植物，它們沒有極端低溫和凍土層等因素困擾，植株可達(dá)數(shù)米高。

　　夜間急劇下降的低溫是這些植物的首要面臨的問題。巨大的蓮座葉可以相互折疊形成類似于卷心菜的形狀，保護(hù)卷葉內(nèi)部的花芽不會(huì)受到夜間低溫的傷害，一些物種甚至還會(huì)在入夜后葉片向內(nèi)卷曲進(jìn)一步隔絕冷空氣。此外，卷心菜的構(gòu)造，使得植物即使外部的結(jié)構(gòu)被破壞死掉，也能保護(hù)內(nèi)部的莖葉不被凍傷。部分這類高山植物卷葉還會(huì)分泌粘性液體，利用液體的比熱要大于空氣散熱較慢的特點(diǎn)，保護(hù)了對(duì)于低溫侵害十分敏感的花芽。在這些保護(hù)措施下即使外面氣溫低于零度，植物內(nèi)部氣溫依舊能夠保證達(dá)到2℃以上。

　　無舌千里木Dendrosenecio keniodendron和肯尼亞半邊蓮Lobelia keniensis

　　來源www.thenational.ae和it.wikipedia.org

　　能利用環(huán)境固然好，自身能抗寒才能活得好

　　對(duì)于能夠生活在極地仙境美景的植物而言，除了高強(qiáng)的各套“外功”，更需要平實(shí)無華且又實(shí)用有效的“內(nèi)功”。

　　刺葉點(diǎn)地梅Androsace spinulifera （攝影：上官法智）

　　極地植物通過調(diào)節(jié)體內(nèi)高的滲透壓，在快速降溫時(shí)鈣離子快速的匯入細(xì)胞液來抵御低溫帶來的破壞，如寬葉柳蘭Epilobium latifolium會(huì)在花期突然遇到零下3度的低溫，不過在解凍后，卻安然無恙。一些北極生長的灌木種類在生長期還能耐受零下八度的低溫。

　　地衣類植物可以通過調(diào)控抗凍蛋白和體內(nèi)的滲透壓控制來解決低溫下的防寒和生理生化活動(dòng)。如一些葉狀地衣可以脫水至50%依舊能夠高效地進(jìn)行呼吸作用，還有些可在光照度很低的情況下進(jìn)行光合作用。

　　在極地苔原區(qū)域，一年生植物很少，多年生的宿根草本和低矮灌叢比較多。一年生植物猶如月光族的生活模式不適合極地嚴(yán)酷之地，沒有能量和資源的存儲(chǔ)和積累，幾個(gè)月內(nèi)必須完成開花結(jié)果，這對(duì)一年生植物來說太難了。

　　而多年生植物懂得將能量不斷存儲(chǔ)累積在根莖并形成龐大的儲(chǔ)能組織，營養(yǎng)物質(zhì)的積累周期可長達(dá)數(shù)年，在開花結(jié)果和度過漫長冬日時(shí)提供足夠的資源。

　　生活中高山區(qū)域的常綠矮小灌木-巖須Cassiope selaginoides

　　 （攝影：上官法智）

　　地衣在低緯度高山上區(qū)域同樣也是先驅(qū)者和領(lǐng)航者，在高海拔寒冷、干燥、強(qiáng)輻射的環(huán)境中，而一些地衣如鱗茶漬屬Squamarina,，茶漬屬Lecanora，鱗型衣屬Gypsoplaca, 紅盤衣屬Ophioparma，地茶屬Thamnolia，金絲屬Lethariella等在超過6000米的海拔依舊能見到它們的蹤跡。

　　紅臍鱗Rhizoplaca chrysoleuca （攝影：上官法智）

　　為了適應(yīng)極端高寒干旱的環(huán)境所換來的是十分緩慢的生長速度，稍快的如雀石蕊Cladonia stellaris每年的生長有3.4mm，慢的一些如生長在加拿大北部的大奴湖的地圖衣Rhizocarpon geographicum每年平均的增長僅有0.15mm，你在極地的野外看到一塊巴掌大的地衣可能就有上千年的歲數(shù)。

　　雀石蕊Cladonia stellaris （來源https://mapio.net）

　　地圖衣Rhizocarpon geographicum&金絮衣屬Chrysothrix  （攝影：上官法智）

　　海拔5000米的紅雪茶-曲金絲Lethariella flexuosa  （攝影：上官法智）

　　對(duì)于生長在北極圈的植物來說還得面對(duì)陽光輻射不足的挑戰(zhàn)。在北緯75度以上的區(qū)域，一年中有著3個(gè)月幾乎不見陽光的日子。迫使這些植物進(jìn)化出了各種更加高效的資源利用技巧。如一些北極植物的葉綠素比例相比同類群高山植物的更高，能夠在生長期進(jìn)行更高的呼吸率和光合作用率，并將能量快速轉(zhuǎn)化為糖和油脂類進(jìn)行存儲(chǔ)。一些羊胡子草通過中空的莖稈夠存儲(chǔ)大量的二氧化碳，其中部分能夠被再次利用參與光合作用，使得能量利用效率增加，讓一些禾草類植物能夠在苔原快速增長并占據(jù)優(yōu)勢(shì)。（PS：不提南極是因?yàn)槟蠘O洲只有2種維管束植物）

　　南極的橙色地衣景觀 (來源www.westarctica.wiki)

　　花兒為什么這么艷？花為悅己者容

　　無論極地植物自己適應(yīng)力多強(qiáng)，在極地活得多精彩，有本事繁衍生息才能真正站穩(wěn)腳跟。

　　短暫的夏天僅僅只有4-6個(gè)月時(shí)間，它們必須完成生長、開花和結(jié)果的使命。留給它們開花的時(shí)間短暫而又繁忙，還可能面臨大家同時(shí)開花爭(zhēng)奪有限傳粉昆蟲的麻煩。為了在短短數(shù)月內(nèi)獲得這些蟲子的注意和青睞，爭(zhēng)奪為數(shù)不多的熊峰、蛾子、蝴蝶和蚊蠅類等傳粉昆蟲，許多植物投其所好，用昆蟲喜歡的鮮艷色彩組成了美麗壯觀的花海，這種現(xiàn)象在水肥條件比較豐富的水濕環(huán)境尤為突出。

　　高山濕地的報(bào)春花海 （攝影：上官法智）

　　在爭(zhēng)奪傳粉昆蟲的爭(zhēng)奪戰(zhàn)中，為了吸引到昆蟲的注意力，花往往需要長得更高和更大，因此許多極地植物在開花上的投入和付出都是極為奢侈的，花型常遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了本身植株的大小。每一次開花能否吸引傳粉昆蟲的青睞我們不知道，但卻是大自然造化的奇跡和留給人類最美的自然禮物之一。

　　山麗報(bào)春Primula bella和總狀綠絨蒿Meconopsis racemose

　　(攝影:上官法智)

　　溫暖濕潤的熱帶和亞熱帶地區(qū)貌似是植物生存繁衍的樂土，卻也同樣是競(jìng)爭(zhēng)激烈的生存戰(zhàn)場(chǎng)，一些植物不得不將視野紛紛投向極寒之地這類不那么友好的生存空間。至少那里沒有太多的競(jìng)爭(zhēng)者，只需找到策略去面對(duì)寒冷嚴(yán)酷的生存條件。

　　生命從來都不會(huì)很容易，但沒有條件也要?jiǎng)?chuàng)造條件，生命就是有這樣的魄力。　　.

　　（特別感謝中國科學(xué)院昆明植物研究所王立松和王欣宇老師對(duì)地衣方面的鑒定和咨詢）

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