了解面对气候变化时植物的温度调节

植物拥有控制体温的神奇能力。这一生理过程是许多植物生长、繁殖和生存的基础。面对气候变化，随着气温上升和降雨模式变得更加多变，了解植物适应变化条件的能力变得至关重要。圭尔夫大学环境科学学院的Peter Kevan教授及其同事通过结合不同领域的研究，特别是微气象学、热力学和解剖学，探索了植物温度调节背后的策略，以理解天气、阳光和温度对植物适应的影响。

今天，全球变暖和人为气候变化是人类面临的最大挑战。虽然地球经历了许多自然气候变化，在其整个历史中影响了地球的生物多样性和进化，但今天的气候变化是人类活动的结果，其发生速度是有史以来任何其他变化的十倍。

人类活动对自然界有着深远的影响，影响着动植物的生长、繁殖、生存和丰富度。到本世纪末，CO排放加剧₂预计其他温室气体将使全球平均气温升高，这是一个极为令人关注的问题，将对地球的生物多样性造成不利但仍然未知的影响。

陆地生物，特别是植物，是一类将受到未来气候变化严重影响的生物，因为它们的生长、繁殖和生产力高度依赖于环境因素，特别是温度、日照和水的供应。降雨量和温度反过来又受到植被可用性的强烈影响。然而，这是一个无休止的相互交织的循环，因为降雨频率的增加或减少以及人为气候变化引起的温度变化，无疑将改变植物的水分供应，影响植物的生理过程和对环境的反应。

工厂已经进行了复杂的战略调整，以提高生产力
以及气候变化时的存活率。

从热带到冻土带的生物群落，植物在所有生态系统的维持和稳定中扮演着关键的角色。由于地球上20%的面积被植物覆盖，这一重要的生物群体影响着当地和全球气候。因此，它们对环境波动作出适当反应和适应气候变化的能力对所有生物系统都至关重要。了解植物适应和应对这些波动环境的能力对于创造和发展更好的保护策略至关重要，这些策略将帮助社会应对气候变化带来的挑战。

适应不断变化的气候
植物已经发展出复杂的战略适应，以提高其生产力和生存在气候变化。这些适应之一是它们令人印象深刻，但在很大程度上被低估的调节体温的能力，这一过程被称为体温调节，这是通过叶子、茎、花和果实中发生的解剖和生理机制实现的。

温度调节对植物的生存至关重要，因为它在植物的一般生长和胚胎发育、花香、种子活力以及其他已知和未知的因素中起着基础性的作用。然而，它们在气候变化面前成功生存的能力日益受到关注，因为对生长、成熟、繁殖和生存等复杂过程的任何改变都可能导致植物种群的不幸减少。

Peter G。凯文，盖尔弗大学环境科学学院名誉教授，他的同事们把研究的重点放在了解植物温度调节的机制上，他们采用了新的和不同的方法：特别是分析植物的微气象学作为植物生长、繁殖和存活的基本决定因素。

微气象因素的范围从空气温度和湿度到二氧化碳浓度和植物内的气流。然而，这一研究植物结构及其与环境相互作用的令人兴奋的领域在许多植物适应性研究中被忽视，导致人们对我们陆地植被对温度变化作出适当反应的能力缺乏了解。

如何在寒冷的世界里保持温暖？
植物对温度作出适当反应的能力与物种、生境和所处的小气候直接相关。虽然与动物相比，植物似乎缺乏运动，但事实上，它们使用了一系列显著的策略来调节温度。例如，有些物种利用向日性和/或向日旁性，这一过程涉及调整叶片方向以响应阳光，以促进光合作用的光截获，或者相反地，减少过度的光吸收，从而减少热应激。

植物是如何调节温度的
引人入胜但尚未被研究的科学领域。

另一方面，在北极和亚北极的生物群落中，植物通过提高体温来增加繁殖的机会。一系列的适应反应了植物惊人的可塑性。根据物种的不同，它们采用不同的策略：有些植物采用向日性，这种策略与向日性相反，植物将其器官朝向太阳以增加太阳辐射，而另一些植物则采用微型温室机制来捕获太阳辐射并变热。此外，植物表现出多样的解剖特征，可以提高其保持最佳温度的能力，如碗状花和独特的颜色。

通过广泛的回顾，一个国际研究小组定义了开花植物在各种环境中表现出的不同适应，包括粗糙、寒冷、北方的栖息地，比环境温度高。此外，他们还实施了一个生物物理模型，以评估在俄罗斯远东马加丹附近发现的草本植物中空茎中积累太阳辐射热的微温室效应，一种由山地景观和适应亚北极气候的高度多样性的植物物种形成的植物，并将其与加拿大和英国以前进行的研究中的植物进行比较。

据凯文教授和他的研究小组说，北部地区有大量的植物种类，其特点是存在空心茎，事实上，与地球上任何其他地方相比，空心茎的流行率最高。这一特性在植物体温调节中起着关键作用。通过对四种草本植物——燕麦、蒲公英、蓟和喷嚏草——的分析，他们发现所有物种茎内的温度与环境空气温度相差几度，这一概念被称为温度过剩，这也是每个物种所特有的。他们认为，植物之间的差异与植物的解剖、生长、部位等特征有关。

了解植物可塑性的多学科研究
研究小组开创性的多学科方法强调了理解植物的结构和特征（如茎和果实的中空度以及花的形状和颜色）如何在增加繁殖、扩散和存活机会的热量积累中发挥重要作用的重要性。

花朵的大小和形状影响其吸收热量的能力，这与微温室效应一起，有助于调节体温；而花的颜色影响辐射能的吸收。然而，这些过程并不局限于植物物种间的生理和生物物理过程。令人惊讶的是，它们还会影响其他生物的存在、行为和生存，例如传粉者，因为温度升高会增加它们的营养回报。这种相互作用在许多植物物种的扩散、丰富和扩散中起着关键作用。

植物如何调节体温是一个引人入胜，但尚未研究的科学领域。Kevan教授强调，许多开花植物和空心茎植物的物种还没有被探索，这为探索这些基本的生物类群以及它们与非生物和生物元素的相互作用提供了一个令人兴奋的机会。

该团队的工作强调，需要将不同的研究领域，如微气象学、生物物理学和热力学，纳入植物生态学，以了解植物将如何适应不稳定的未来。这种跨学科的组合为新的研究打开了大门，这些研究也可能将来自不同领域的研究人员联合起来，他们目前正在为一个共同的目标而奋斗:减轻气候变化的影响。

随着人类活动的不断增加，气候变化的频率也在不断增加。因此，了解植物的可塑性和降低或升高体温的能力，对于制定保护策略以维持世界气候的稳定至关重要。