植物逆境求生记

2019年06月03日
从天寒地冻的北极之地,到酷热难当的赤道腹地,从暴雨侵袭的热带雨林,到降水稀少的沙漠戈壁,树木应对着最严峻的生存考验。今天,就带大家来看那些身处逆境的植物都进化出了哪些令人叹为观止的本领?
考验一 寒冷
自然界之严酷非比寻常,就拿温度来说,气温降至0℃及以下就会引起结冰,如果冰晶在细胞内形成,则必然导致植物体的死亡。人可以躲进避难所,但是植物无法轻易游走,只能练就“?#37096;?rdquo;的真本领了。
雪松
“集?#26032;?#21494;”就是植物?#35270;?#20302;温的一种常用手段。悬铃木、毛白杨、栎树、桃树等叶片面积较大的阔叶树种都会在入冬前集中脱落叶片,养精蓄锐,静待来年。叶片是植物进行光合作用的地方,是能量的“加工厂”,冬季落叶就代表着“叶片加工厂”暂时歇业,不过这并不意味着完全消极怠工—幼芽会缓缓地生长,叶片制造的有机物也会被暂时运到树干、枝条里边贮存起来。
“针形叶”则是?#35270;?#20302;温的另一种手段。在寒温带地区,各种冷杉、云杉、松树和落叶松构建起了庞大的针叶林军团。针形叶只有细细的一圈,叶片表面积大大地缩小,蒸发带走的热量也会随之降低。
除了这些外在的措施,科学家们在微观生理层面也做了不少研究,比如细胞内的淀粉和蛋白质等大分子会水解成可以溶于水的氨基酸和糖类,增加细胞内的浓度,这样会使冰点下降,细胞质就不容易结冰。据研究,个别植物的冰点可以降到零下31℃,可以说是非常厉害了。
考验二 干热
低温严酷,干热也同样要命。沙漠和戈壁滩的生物多样性?#26412;?#38477;低,有的地方甚至寸草不生,就是最好的证明。坚持活下来的木本植物,有的在叶片上演化出薄薄的鳞片或毛,覆盖在上下两面,减少水分蒸发的同时又可以降低紫外线辐射,例如?#21507;妗?#27801;棘、胡颓子。
没有进化出鳞片或毛的植物也没闲着,它们的叶片常常神隐不见,上演一出“叶片去哪儿”的好戏。如此一来,便“机智”地避免了水?#27490;?#37327;蒸发。尽管如此,光合作用却怎么也省不掉,于是茎干和枝条“勇敢”地承担起制造能量的使命—细胞里有了叶绿体,开始制造养料,光棍树就是典型的例子。
光棍树的茎
不仅外观要有改变,细胞内部也需要提高浓度,比如中国西北戈壁滩上生活的沙拐枣、麻?#39057;?#26893;物,细胞液的渗透压高达6000千帕(普通植物一般不超过2000千帕),如此才能保证从含水量更少的土壤中汲取到水分。
考验三 多雨
俗话说“旱的旱死,涝的涝死”,缺水的难过,水太多也有道不尽的烦恼。热带雨林里的植物几乎每天午后都会面临一场降雨,雨水?#22303;?#22312;树叶表面,既影响光合作用,又阻碍气体交换,所以如何快速排除这些水分,成为雨林植物的必修功课。
首先,这些植物的叶片表面都变得相当光滑,闪亮得好像打完蜡的地板一样,雨滴在表面很难长时间留存。像小叶榕、菩提树等树木还会在叶片先端垂下一个长长的“尾巴”,被称为滴水?#37117;猓?#36825;样雨水就可以顺着“尾巴尖儿”快速流走。龟?#25345;?#30340;叶片中间还别出心裁地形成了一些孔洞,看似被虫子啃过,其实是为漏水特化出的结构,就好像带网眼的筛子。
菩提树的滴水?#37117;?/span>
除了排水,气体交换也是一个不容忽视的问题。特别是在水多的环境中,淹没在水面以下的组织不容易获得呼吸作用必需的氧气。为了应对这个问题,很多水生植物在体内进化出了专门的通气管道,源源不断地将气体吸入体内,再沿着管道送往水下的根部或茎部。凡是吃过藕(荷花的地下茎)的小伙伴,应该不会对这些通气用的管道陌生。
考验四 动物取食
植物利用太阳光进行着整个地球上最基础的营养制造,养活着庞大的动物群体。被动物取食似乎是天经地义,但?#28909;?#27627;无保留地一味供养,植物也很难取得发展。特别是部?#31181;?#35201;的部位,植物必须保护得当。
身披尖刺就是一种很好的策略,可以防止动物过度啃食,比如刺楸树、月季、刺五加、酸枣等植物的枝干上都布满着长短不一的尖刺。特别是月季,它的花朵外层的萼片,也特化成带刺的模样,尽管软趴趴不堪其用,但是能从形象上吓唬一下那些?#30333;?#30340;小虫子也是有好处的。
刺楸的树干
除了带刺和假装带刺,有些植物还会采取“出其不意”的策略,比如果树结果的大小年。据学者推测,有些树木结果数量相当不规律,可能就跟应对动物取食有关?#24608;?#22914;果每年结果的量都保持恒定,那么不管结多少果实都会被动物全部吃掉,传播的成功率就会大打折扣,相反,如果采取动态方式,多几年少几年,让动物们找不着规律,那么可能就会获得更大的好处。
物竞天择,?#25910;?#29983;存。存活下来的物种,或许不是最强和最聪明的,但一定是最能?#35270;?#21464;化的。这里仅仅罗列了4种困境,其实地球上的生境类型多种多样,?#21046;?#26159;这4种能概括得了的?你还知道哪些植物的生存策略,欢迎留言区?#33268;?#21727;!
来源:知识就是力量公众号
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