Cây cối sống qua mùa đông lạnh giá như thế nào?

Trong tự nhiên có rất nhiều hiện tượng vô cùng kỳ lạ khiến con người phải dày công nghiên cứu. Chẳng hạn, cùng là thực vật mọc trên mặt đất, tại sao có loài sợ lạnh, có loài lại không? Kỳ lạ nhất là những loài cây như thông, nhựa ruồi: dù mùa đông đóng băng lạnh giá, chúng vẫn đứng thẳng, xanh tươi và chống chọi với mọi cái rét của mùa đông.

Thực ra, không chỉ các loài thực vật khác nhau có sức chịu lạnh khác nhau, mà khả năng chống rét của cùng một loài vào mùa đông và mùa hè cũng không giống nhau. Cây lê ở phương Bắc có thể bình an vượt qua mùa đông ở nhiệt độ âm 20 đến âm 30 độ C, nhưng vào mùa xuân lại khó chống nổi một đợt rét nhẹ. Lá kim của cây thông có thể chịu được cái lạnh âm 30 độ C trong mùa đông, nhưng vào mùa hè, nếu con người hạ nhiệt độ xuống 8 độ C, nó sẽ bị chết lạnh. Nguyên nhân nào khiến cây cối vào mùa đông lại có thể kháng lạnh như vậy? Đây rõ ràng là một câu hỏi thú vị.

Một số học giả nước ngoài ban đầu cho rằng điều này có lẽ giống với động vật máu nóng: bản thân cây cối cũng có thể sinh ra nhiệt lượng, đồng thời được các tổ chức vỏ cây có khả năng cách nhiệt bảo vệ. Về sau, một số nhà khoa học khác lại cho rằng nguyên nhân chủ yếu là do các tổ chức của cây cối vào mùa đông chứa ít nước, nên ở nhiệt độ âm cũng không dễ khiến tế bào đóng băng và chết. Nhưng những cách giải thích ấy đều khó làm mọi người hoàn toàn hài lòng, bởi ngày nay con người đã biết rõ rằng bản thân cây không thể sinh ra nhiệt lượng, và tổ chức cây dưới nhiệt độ âm cũng không nhất thiết chết vì đóng băng. Ở phương Bắc, cành liễu, lá kim cây thông vào mùa đông cũng đóng băng như những mảnh kính vỡ đó sao? Vậy mà chúng vẫn sống được. Vậy bí mật nằm ở đâu?

Thực ra, “bản lĩnh” này của cây được chuẩn bị từ rất sớm. Để thích ứng với những thay đổi của môi trường xung quanh, hằng năm cây cối đều dùng một phương pháp kỳ diệu là “chìm vào giấc ngủ” để đối phó với cái giá rét mùa đông.

Chúng ta biết rằng cây cối muốn sinh trưởng thì phải tiêu hao chất dinh dưỡng. Mùa xuân và mùa hè, cây sinh trưởng nhanh, lượng dinh dưỡng tiêu hao nhiều hơn lượng tích lũy, vì vậy sức kháng lạnh cũng giảm. Nhưng đến mùa thu, tình hình lại ngược lại. Ban ngày nhiệt độ cao, ánh Mặt trời chiếu mạnh, quá trình quang hợp của lá diễn ra nhanh; ban đêm nhiệt độ thấp, cây sinh trưởng chậm, dinh dưỡng tiêu hao ít, tích lũy nhiều, nên cây ngày càng “béo” hơn. Cành non dần hóa gỗ, cây cũng dần có khả năng chịu lạnh.

Tuy nhiên, đừng nghĩ rằng bề mặt cây vào mùa đông ở trạng thái ngừng hoạt động thì bên trong nó cũng như vậy. Thực ra, những biến đổi bên trong cây rất lớn. Tinh bột tích lũy vào mùa thu lúc này chuyển hóa thành đường, thậm chí có loại tinh bột còn chuyển hóa thành chất béo. Đây đều là những vật chất giúp chống lạnh, có thể bảo vệ tế bào không dễ bị chết rét. Nếu cắt các tổ chức thành những lát mỏng rồi đặt dưới kính hiển vi để quan sát, bạn sẽ phát hiện thêm những hiện tượng thú vị. Thông thường, các tế bào liền nhau từng cặp; lúc này, các sợi liên kết giữa tế bào bị đứt, vách tế bào và chất nguyên sinh cũng tách rời nhau, giống như từng chiếc ống nhỏ. Những thay đổi rất nhỏ mà mắt thường không nhìn thấy này lại có tác dụng lớn trong việc nâng cao khả năng kháng lạnh của thực vật. Khi các tổ chức đóng băng, chúng có thể tránh cho những bộ phận quan trọng nhất trong tế bào và chất nguyên sinh khỏi nguy cơ bị tổn thương do đóng băng giữa các tế bào.

Có thể thấy, việc cây cối “chìm vào giấc ngủ” và vượt qua mùa đông có quan hệ mật thiết với nhau. Mùa đông, cây ngủ càng sâu thì càng chịu được nhiệt độ thấp và càng có sức kháng lạnh. Ngược lại, những loài như cây chanh sinh trưởng quanh năm mà không được nghỉ ngơi thì sức kháng lạnh kém; cho dù ở khí hậu Thượng Hải, chúng cũng khó sống qua mùa đông.