今年夏天，全国各地都开起了火炉模式，许多地方的室外地面温度达到了40度以上。在这样的天气里，我们可以躲在房里吹空调喝冰水。那植物们如何“战高温”呢？
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#1 高温干旱，植物“伤”得很深
要了解植物如何“战高温”，首先要知道高温对植物有哪些威胁。除了高温本身会对植物生长有负面影响外，更重要的是高温会加速植物体内以及周边环境中水分的蒸发，让它们处于缺水状态。具体而言，威胁有这些：
影响营养物质吸收
植物生长发育所需的营养物质，如氮、磷、钾以及其它微量元素，除了与氮相关的营养物质能够靠着植物自身合成之外，其他物质主要靠植物的根系从土壤中吸收。而这些营养物质往往需要溶于水后才能被吸收，当水分缺乏时，植物也就很难“吃到”自身所需的营养了。
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降低光合作用效率
植物在可见光的作用下，会利用二氧化碳与水分生成有机物与氧气，生成的有机物就是植物生存的基础。当缺乏水分时，光合作用的效率就会降低。此外，在阳光直晒的高温环境下，过剩的光能还会对植物叶面的光合作用造成损伤，从而使叶片发黄枯萎，进一步影响光合作用。
引起植物细胞损伤
在高温环境下，植物的蒸腾作用会加速，使植物体内细胞里的水分通过表面气孔迅速蒸发。当植物细胞失水过多，不但会使细胞内氨基酸、糖分等营养物质渗出，甚至会使细胞过度收缩造成细胞质损伤。这种损伤是不可逆的，哪怕是重新补充水分，受损细胞也是“千疮百孔”了。
植物细胞丨图源：拍信创意
影响植物氧化代谢
高温干旱同样也会影响植物的呼吸作用，让植物的氧化代谢紊乱。在高温缺水环境下，植物在氧化代谢过程中会产生过量的活性氧自由基，这种自由基会从分子层损伤植物细胞膜，加速植物衰老。
#2 内外结合，抗旱出奇招
面对高温干旱带来的种种威胁，植物在亿万年漫长进化岁月中也掌握了许多抗旱手段。总的来说，这些手段可以分成内外两种途径。
外部手段——改变形态结构
植物对抗干旱的外部手段，主要是为了将更多的水分留在体内。要实现这一点，就要改变自己的形态结构，在干旱环境中实现水分的“开源”与“节流”。
“开源”是指植物提升自己吸收水分的能力。在常年干旱区域的植物，尤其是沙漠地区的植物，往往具有比其他地区植物更加发达的根系，这些根系带有大量须状毛细根，总长度加起来达到了它们地面部分的几十倍，靠着这些又长又密的根系，植物可以吸收自己周边很大一片区域里土壤深处的水分，从而积少成多的保证自身体内水分的供应。
龙树丨图源：拍信创意
“节流”则是另外一种策略——减少水分流失。植物的水分流失主要是通过气孔的蒸腾作用，而植物绝大多数气孔都位于叶片表面。因此为了降低蒸腾作用，干旱地区的植物进化出了厚厚的不透水角质层，并让气孔内陷，以此减慢水分的流失。
而对自己更“狠”一点的植物，干脆把叶片退化成针状，再让自己的茎部生长出叶绿素，代替叶片进行光合作用。不仅如此，“节流”型植物还可以在自己的茎或叶部改造出储水器官，让茎叶变得比其他植物更加肥厚，里面储存大量水分，以应对难捱的酷暑天气。
智利的仙人掌丨图源：拍信创意
内部手段——细胞层面调节
在我们看不到的细胞内部，植物同样可以通过一系列生理机制对高温干旱环境进行抵御。它们可以通过增加细胞内脯氨酸、可溶性糖以及钠、钾离子的浓度，以调节细胞内的渗透压，使得细胞内水分不易受蒸腾作用影响而流失。
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它们还可以调整植物激素分泌，例如一种名为脱落酸的抗逆激素，可以让植物在高温环境下生长减缓，其通过主动减缓植物的生理代谢，使它们用类似动物冬眠的方式，捱过最干旱酷暑的时节。
最后，植物还可以通过一类名为干旱诱导蛋白的蛋白质，让细胞在大量失去水分的情况下保持结构完整，从而避免失水引起的细胞损伤。
#3 大战高温酷暑的植物英雄们
尽管每种植物或多或少都拥有上面提到的一种或几种抗旱手段，但总的说来，日常生活在沙漠以及热带干燥地区的植物，抗旱能力往往比其他植物更强大，就让我们来认识一下这些抗旱植物英雄吧。
旅人福音瓶子树
在一年中有着短暂的雨季与漫长旱季的南美洲的巴西高原南部，生长着具有独特抗旱技巧的瓶子树。它有着粗壮膨大的树干，树干高达20米左右，中间膨起部分直径达5米，外表看起来像一个巨大的瓶子，而这个瓶子也是真的能“装水”的。
瓶棵开花的树丨图源：拍信创意
每当雨季，瓶子树会将大量水分储存在树干之中，供它在旱季消耗。一颗瓶子树，最多能够储存2吨左右的水。所以，这种瓶子树也是旅人们的福音，当他们在荒野中遇到瓶子树，就能割开储水的树干，一解干渴之苦。
固沙英雄梭梭
熟悉蚂蚁森林的大家，一定不会对梭梭陌生。这种生长在沙漠中的植物，看上去毫不起眼，但它却拥有赖以生存的抗旱神技。
梭梭地面部分十分低矮，叶子退化为鳞片，依靠嫩枝进行光合作用。当气温过高时，梭梭嫩枝会自动脱落，同时关闭气孔，以减少蒸腾面积。与矮小的地面部分不同，它庞大根系可达地下9米深，可在方圆10米的范围吸收水分。
除了适宜在干旱地区生存的外部形态之外，它细胞液内超高的钠钾离子浓度，让它具有很高的渗透压，可以进一步避免高温环境下细胞的水分流失。正因为这从内到外全能的抗旱技能，让它成为了活跃在沙漠地区，保持水土与生态的固沙英雄。
梭梭丨图源：拍信创意
从樱麒麟到仙人掌
说到抗旱植物，就不能不提仙人掌科植物。从这一大类植物身上，我们可以清晰地看到植物为了适应干旱环境的进化历程。
樱麒麟是一种较为古老的仙人掌科植物，堪称仙人掌的老祖宗。它的外表，与我们现在见过的大多数仙人掌完全不一样——它有着细长的木质枝条和繁茂的叶片。远古时的仙人掌科植物，大多都长这样。
后来，为了适应干旱炎热的环境，仙人掌科植物开始慢慢进化。它们中的大部分把叶子变成针状刺以减少蒸腾作用，同时木质茎变成富含叶绿素的肉质茎，这让它们的茎干既能代替叶片进行光合作用，又能储存大量水分。
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纵观仙人掌科的植物无论是长圆柱状的量天尺、膨大成球的金琥，还是有着叶状变态茎的昙花，它们在形态上和老祖先樱麒麟已完全不同，这就是抗旱进化的力量。
抗旱植物对于人类的意义重大，能够适应高温干旱环境的它们，是人类在相对贫瘠的干旱荒漠地区重要的物资补给来源：比如作为食物的火龙果，作为水源的瓶子树，作为牧草的沙葱。此外，它们还能防风固沙，保持水土，改善沙漠生态环境——比如梭梭。抗旱植物，是人类适应与改善极端高温环境不可缺少的好帮手。
作者介绍
杨震，科普作家。
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编辑：胡婷婷、赵梦涵
设计排版：肖婧倩
审稿：李婷
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