第21章 認識生態因子的作用(5)(1 / 3)

旱生植物生長在幹熱草原和荒漠地區,其抗旱能力極強。旱生植物根係對幹旱的耐受力是極強的,根據其形態、生理特性和抗旱方式,又可劃分為少漿液植物和多漿液植物。少漿液植物體內含水量極少,當失水50%時仍能生存(濕生與中生植物失水1%~2%就枯萎)。這類植物適應幹旱環境的特點表現在葉麵積縮小,以減少蒸騰量。有的植物葉片極度退化成針刺狀,如刺葉石竹,或小鱗片狀(麻黃),以綠色莖進行光合作用。葉片結構有各種改變,氣孔多下陷,以減少水分的蒸騰。同時,發展了極發達的根係,可從深的地下吸水。在少漿液的植物中,由於細胞內有大量親水膠體物質,使胞內滲透壓高,能使根從含水量很少的土壤中吸收水分。在多漿液的旱生植物中,根、莖、葉薄壁組織逐漸變為儲水組織,成為肉質性器官。這是由於細胞內有大量五碳糖,提高了胞汁液濃度,能增強植物的保水性能。由於體內儲有水、生境中有充足的光照和溫度,能在極端幹旱的荒漠地帶長成高大喬木,如仙人掌樹高達15~20米,儲水達2噸,其致密的淺根網以圓形模式排列,擴展到近似樹高的距離。這類植物表麵積與體積的比例減少,可減少蒸騰表麵積。在幹旱時它們中大多數失去葉片,由綠色仙人掌樹莖代行光合作用。白天氣孔關閉以減少蒸騰量,夜間氣孔張開,CO2進入細胞內被有機酸固定。到白天光照下,CO2被分解出來,成為光合作用的原料。由於其代謝的特殊性,植物生長緩慢,生產量低。

水生植物

水環境中,水顯然是隨意可利用的。然而,在淡水或鹹淡水(如河流入海處)棲息地有一個趨向,即通過滲透作用水從環境進入植物體內。在海洋中,大量植物與它們環境是等滲的,因而不存在滲透壓調節問題。然而也有些植物是低滲透性的,致使水從植物中出來進入環境與陸地植物處於相似的狀態。因而對很多水生植物來說,必須具備自動調節滲透壓的能力,這經常是耗能的過程。水生環境的鹽度對植物分布密度可能有重要影響,像河口這類地方,有一個從海洋到淡水棲息地的明顯梯度。鹽度對沿海陸地棲息地的植物分布也有重要影響。

不紅樹林

同物種對鹽度的敏感性差異很大,能耐受高鹽度的植物,是由於它們的細胞質中有高濃度的適宜物質,如氨基酸、某些多糖類、一些甲基胺等。這些物質增加了滲透壓,對細胞中酶係統不產生有害影響。生長在沿海沼澤地的紅樹林能耐受高鹽濃度,是由於這類植物的根和葉子中有高濃度的脯氨酸、山梨醇、甘氨酸—甜菜苷,增加了它們的滲透壓。除此之外,鹽腺將鹽分泌到葉子的外表麵;很多植物的根排除鹽,明顯地依賴於半滲透膜阻止鹽進入。紅樹林植物進一步降低鹽負荷是通過降低葉子的水蒸騰作用,這種適應相似於幹旱環境中的植物。植物滲透壓控製的精確機製還不十分清楚,通過觀察發現激素在調節中具有重要作用,脫落酸(一種植物激素)啟動了產生蛋白滲透的基因,提供了一些抗鹽脅迫的保護劑。

水體中氧濃度大大低於空氣的氧濃度,水生植物對缺氧環境的適應,使根、莖及葉內形成一套互相連接的通氣係統。如荷花,從葉片氣孔進入的空氣通過葉柄、莖而進入地下莖和根的氣室,形成完整的開放型的通氣組織,以保證地下各組織、器官對氧的需求。另一類植物具有封閉式的通氣組織係統,如金魚藻,它的通氣係統不與大氣直接相通,但能儲存由呼吸作用釋放出的CO2,供光合作用需要,儲存由光合作用釋放出的氧氣供呼吸需要。由於植物體內存在大量通氣組織,使植物體重減輕,增加了漂浮能力。水生植物長期適應於水中弱光及缺氧,使葉片細而薄,大多數葉片表皮沒有角質層和蠟質層,沒有氣孔和絨毛,因而沒有蒸騰作用。有些植物能夠生長在長期水淹的沼澤地,如絲柏樹,它們的地下側根向地麵上長出出水通氣根。這些根為地下根供應空氣,並幫助樹能夠牢固地生長在沼澤地中。

動物對水的適應

動物與植物一樣,必須保持體內的水平衡才能維持生存。水生動物保持體內的水平衡是依賴於水的滲透調節作用,陸生動物則依靠水分的攝入與排出的動態平衡,從而形成了生理的、組織形態的及行為上的適應。

水生動物

淡水魚種水生動物,當它們體內溶質濃度高於環境中的時候,水將從環境中進入機體,溶質將從機體內出來進入水中,動物會“漲死”;當體內溶質濃度低於環境中時,水將從機體進入環境,鹽將從環境進入機體,動物會出現“缺水”。解決這一問題的機製是靠滲透調節,滲透調節是控製生活在高滲與低滲環境中的有機體體內水平衡及溶質平衡的一種適應。