在喜马拉雅山、天山等高海拔、高寒冷地区,气温极低,空气稀薄,阳光强烈,终年积雪。在这种环境中生存的植物,面临的主要威胁是阳光太强和温度太低。我们看到高山雪莲的叶子紧贴地面,并长有白色絮状表皮毛,这样的叶子既可防止高山疾风吹袭,又能吸收地面热量,防止热量散失,还可反射强烈的紫外线。依靠这种特殊的适应性结构,它们顽强地生活在高山的恶劣环境里。
无独有偶,在四川西部、云南西北部和西藏东部海拔4000~5000m的流石滩上,有一种身披长长的白色绵毛的怪异小草,能在积雪和残冰缝隙中顽强地生存。看它那矮墩墩的、上半截像一堆棉花糖似的模样,很难让人把它与其同族兄弟——天山雪莲相联系,但采药者都知道它具有某些与天山雪莲相似的功效,因此对它格外青睐。植物学家根据这类植物奇特的外形,给它起了一个形象的名字——绵头雪兔子。绵头雪兔子的生活环境非常严酷,它要忍受生长过程中几十个日日夜夜的严寒和强太阳辐射的考验。植物学家经研究发现,它身上的白色绵毛起到了重要的防护作用。这种毛由死细胞组成,细胞中的原生质体已经解体和消失,取而代之的是纯净的空气。这种充满气体的毛呈现白色,具有很强的反光作用。在晴朗的白天,它们可以保护植物体不被阳光灼伤;而到了寒冷的夜晚,这些细密的绵毛又像穿在植物身上的羽绒服一样,有效地起到了保持体温的作用。
在南美洲中部的沼泽地里,有一种臭菘的花朵能冒寒绽开。臭菘为佛焰花序,花期14天左右,花苞内始终保持着22℃的温度,比周围的气温高约20℃。臭崧需要产生大量热量维持它与环境之间的巨大温差。植物学家经过研究发现,它的花中有许多产热细胞,就像鸟类的翅膀和动物的心脏一样要消耗大量的能量。与之相适应的是,这些细胞代谢极为旺盛,能迅速氧化葡萄糖,释放出大量热量。臭崧的花虽然有臭味,却是理想的“御寒暖房”,引诱着昆虫飞去群集。植物学家认为,臭崧产热改变了它周围的小气候,促进了花的气味的挥发,吸引昆虫前去传粉,使它获得了更多的繁殖机会,这是它对寒冷环境的一种适应。
4.咸不死的植物——植物对盐碱环境的适应
人们发现,很多植物无法在盐碱地里生存。把植物组织浸在一定浓度的盐水里,植物细胞就会因失水而发生质壁分离,时间一长就会导致植物萎蔫,细胞死亡。一般来说,当土壤里含盐量较高时,多数农作物就很难生长,只有少数特别耐盐的盐生植物能够生长。那么,盐生植物到底是如何适应盐化土壤的呢?根据研究,人们发现这些咸不死的植物都有自己独特的本领,在抵抗盐碱时能各显神通。
胡杨、柽柳(图7-17)和瓣鳞花等植物属于“泌盐植物”。它们的茎叶密布着泌盐腺,在盐碱环境中生活时茎叶上会冒出一颗颗液珠,把从盐碱地中吸收的过多盐分排出体外,就像人出汗一样。瓣鳞花和胡杨能把吸收的盐分溶解在自身体内的水分中,通过叶子表面分泌出去(图7-18)。等水分干了,盐的结晶会留在叶面上,风一吹便纷纷散落下来。
图7-17 柽柳(尚建科供图)
图7-18 胡杨叶子背面的盐腺
图7-19 盐角草(刘铁志供图)
有些植物能够忍受高浓度盐碱而正常生存,这类植物被称为忍盐植物。它们把根吸收进来的盐分排到液泡(盐泡)里,同时还能阻止盐分再回到原生质里,所以人们又称它们为聚盐植物,如碱蓬、盐角草等。一般植物在含盐量0.5%以下的地方才能生存,而盐角草(图7-19)能生长在含盐量0.5%~6.5%的高浓度潮湿盐沼中。由于这类植物细胞里含盐分较多,浓度大,所以能从土壤中吸收到别的植物难以吸收到的水分,或者说土壤里的水分子更容易进入植物体内。所以,它们是盐生植物的佼佼者。
还有的植物虽然生长在高盐碱土壤里,但它们天生就有抵抗盐碱的本领,它们的根不吸收或很少吸收盐分,能把盐分拒之门外,这类植物被称为拒盐植物。拒盐植物的根部细胞中积累有大量的可溶性碳水化合物,以提高渗透压,使根细胞有很强的吸水能力。另外,它们的细胞膜对盐分透性很小,犹如一道天然的屏障,把盐分拒之体外,这样根系在吸收水分时,可以不吸收或少吸收盐分,所以不会受到盐的侵害。例如,长冰草、海蒿等植物就有这种奇妙的本领。