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植物对干旱适应的另外一种方法是叶子表面积尽量缩小,甚至退化。例如,松树的叶子变成针状,仙人掌的叶子变成刺状,光棍树的叶子退化成鳞片状,等等。叶子变小或退化了,植物还能进行光合作用吗?事实上它们进行得很好,如针形叶,虽然叶的面积大大缩小,但叶的数量却大大增加,而且针叶之间的缝隙也能透光,结果反而增强了光合作用。有些叶子退化了的植物,它们的茎变成绿色,内含叶绿体,而且体积膨大成肉质状,表皮角质化,这样的茎既可进行光合作用,又可贮存大量水分,还能减少水分蒸发。此外,很多旱生植物在干旱季节可以进入新陈代谢极为缓慢的休眠状态,减少了营养和水分的消耗,这是它们在长期的生存斗争中获得的适应性。

旱生植物的根系也变得十分发达,如沙棘的根可达地上部分高度的5~6倍,能从很深的地下吸收水分。

有些旱生植物演化出一套独特的代谢途径,这也是在干旱环境中生存的一种策略。例如,仙人掌、凤梨和长寿花,它们在晚上凉爽时打开气孔,吸收CO2并将其转化成固态化合物贮存起来。到了白天天气炎热时,就将气孔关闭,然后将晚上合成的固态化合物分解,释放出CO2进行光合作用。这样既保证了光合作用的需要,又在天热时关闭气孔避免了水分的过度散失。

下面我们重点介绍几种旱生植物。

(1)梭梭对干旱的适应

图7-15 梭梭(刘铁志供图)

梭梭(图7-15)又名琐琐,是藜科小灌木,主要分布在我国内蒙古、新疆、青海、甘肃及宁夏等地。梭梭生活在降水稀少的荒漠地带,有发达的根系和防止水分过度散失的身体结构。

干旱的自然环境使梭梭的根系非常发达。它的地上部分只有1~4m,而地下的主根可深入地下10m,侧根在水平方向的扩散直径为5~10m,而且它的侧根还长成了上、下两层。因此,梭梭能够在很大范围内吸收水分。

梭梭靠绿色的嫩枝进行光合作用,它的叶已经退化成了细长的圆棍。在梭梭的枝干表面,还覆盖着一层光亮的蜡质,既可以防止体内的水分过度蒸发,又可以反射强烈的阳光。在沙漠地区,夏天极热,冬天极冷。夏天,梭梭在气温高达43℃而地表温度高达70℃甚至80℃的情况下,仍能正常生长。冬天,沙漠里气温可以降低到零下50℃,梭梭也不会被冻死。梭梭还有一种特殊的本领,那就是具有冬眠和夏眠的特性。在夏天长期炎热、干旱无雨的时候,或冬天极度寒冷的时候,梭梭都可以进入代谢极为缓慢的休眠状态。此外,梭梭的抗盐性也很强,在土壤含盐量0.2%~0.3%的半固定沙丘上,其他植物无法生长,梭梭却特别适应这样的环境。在含盐量0.13%以下的肥沃土壤里,多数植物都能正常生长,梭梭反而生长不良。

梭梭材质坚硬而脆,含水量极低,易燃而且产热量高,火力稍逊于煤,有“荒漠里生长的活煤”的美称,是优良的薪炭材。在过去几十年的时间里,由于人口迅速膨胀,梭梭被当作薪材被大量砍伐,导致我国西北干旱地区的梭梭林数量锐减。此外,在梭梭根部常寄生有传统名贵中药肉苁蓉,肉苁蓉具有较高的经济价值,人们乱采滥挖肉苁蓉的活动,也造成了梭梭林大面积的消失。

梭梭可以通过种子繁殖,它的种子落地后,只要有一点点水分就能在几小时内萌发。可惜的是它的种子存活时间只有几小时,如果在这几小时里遇不到含水的沙地就会死亡,所以梭梭的种子堪称植物界寿命最短的种子。

由于长期不合理的放牧、樵采及挖掘肉苁蓉,目前梭梭林被破坏得非常严重,梭梭的分布面积越来越小,已经被列为渐危物种,属于国家二级保护植物。

(2)仙人掌对环境的适应

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