我们生活的地球上有着许许多多不同的气候带,在一些干旱少雨的地区,生物经过千百万年的演化,出现了五花八门的耐旱手段,比如各种旱生植物,就拥有很多对抗干旱的制胜法宝。
图1 骆驼刺
在干旱地区最缺乏的就是水,如果要提高水的利用效率,那么就需要“开源”和“节流”,植物吸收水分最主要的器官是根,旱生植物的根和湿润地区的植物相比显得有些极端化——有一些植物将根系垂直扎入土壤深处以便获取地下的水分,像骆驼刺属的植物,虽然地上的茎叶只有一米高,但是根能够有十五米长;还有一些植物则是将根系浅浅地分布在靠近地表的地方,趁夜间气温降低结露以后吸取露水,在宝贵的降雨到来之际还能够在雨水蒸发前吸收更多的水,时下流行的多肉植物中很多种类的根都有类似的特点,如果家里种植了可以在换盆时候观察一下。
图2 荒漠中的巨柱仙人掌
图3 玉露叶顶端的透明贮水组织
有了“开源”的措施还不够,植物要想在严酷的荒漠中生存还必须要节约用水。旱生植物的茎叶内含有丰富的贮水组织细胞,相当于植物体内的蓄水池。雨后,贮水组织细胞可以贮藏根系吸收的水分,干旱期再慢慢利用这些水来“解渴”。北美洲的巨柱仙人掌Carnegiea gigantea全身的贮水组织能够贮存超过一吨重的水,口渴的旅人只需要在它二十米高的茎干上砍开一个口子,就能够喝到仙人掌中的潺潺清泉。贮水组织细胞一般是不含叶绿体的,多肉植物玉露Haworthia cooperi叶子顶端的透明窗实际上就是透过表皮看到的贮水组织。
图4 光棍树的茎和叶
图5 吹雪柱的毛状刺 摄影:江建敏
“节流”的措施除了把水分储藏起来之外,还有一个重要的方面就是减少消耗,植物耗散水分的主要途径是蒸腾作用——水分通过叶上的气孔散失。一般来说旱生植物的叶都比较小,有助于减少植物体和空气的接触面积,从而减少水分蒸腾。像各种仙人掌的叶已经成为小刺状,而光棍树干脆只在嫩枝顶端保留一点点小叶,全身光秃秃地一片不留,它们进行光合作用的主要场所就不是在叶而是在茎中了。还有些植物表皮上有毛和刺,这些毛和刺可以使流过植物表面的空气速度减慢,让湿润的空气在植物附近停留时间更长,有些突起的毛刺还能形成阴影,帮助植物遮蔽阳光,还有些植物的毛很密,覆盖在植物体表面形成银白色的反光层,可以反射毒辣的阳光。
作者:吴昌宇
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