能反擊幹旱的植物(2 / 2)

例如一些生長在我國西北沙漠和戈壁中的植物常具有十分發達的根係,能充分利用土壤深層的水分,並及時供應地上器官,就像沙漠中的胡楊樹,可將根紮進地下10多米,頑強地支撐起一片生命的綠洲。

有些植物為了抗旱,退化葉片,或將葉片變成鱗片、膜、鞘、革質,以減小蒸騰失水,就像梭梭和檉柳,最大限度地保持和利用來之不易的有限水分。還有些植物具有特殊的控製蒸騰作用的結構,如馬藺葉片表麵具有的厚角質層,沙冬青的葉表麵有一層蠟質或灰白色毛,夾竹桃葉片氣孔凹陷等。這些耐旱植物對付旱情的有力措施,都是通過有效地保水或吸水以保持達到水分平衡的目的。

仙人掌科和景天科植物更為特殊,具有肉質結構,貯水組織非常發達,如北美洲沙漠中的仙人掌,一棵可以高達15米至20米,貯水2000千克以上。

另外,這類植物有特殊的光合固定二氧化碳途徑,氣孔白天關閉,利用體內固定的二氧化碳進行光合作用。夜晚張開,吸收二氧化碳並固定。這樣一來,既可以減少蒸騰量,維持水分平衡,又能同化二氧化碳,這種策略也是保水耐旱。

神奇的複蘇植物

自然界中還有一類植物,可以生活在極端幹旱的環境裏,但是並沒有特殊的結構來保水,也沒有強大的根係來吸水。這類植物采取的是一種相反的策略,即快速徹底地脫水,減弱生理代謝活動,進入一種類似休眠的狀態度過幹旱時期。而在水分變得充足時又快速地吸收水分,恢複生活狀態,繼續完成其生活史。

在休眠至生長的這個過程中,這些植物表現出形態結構上的可見變化,幹旱時葉片發生卷曲、變硬、失綠,複水時逆轉,重新變得舒展、柔軟、鮮綠,就像死而複生一般,因此人們把這類植物稱為複蘇植物。我國明代《本草綱目》中就記載過的“九死還魂草”卷柏,可以在晾幹

後,經浸水而生。

科學研究告訴我們的真相

細胞學和分子證據顯示低等複蘇植物和高等複蘇植物在幹旱和複水過程中的表現和采取的手段是不同的,後者顯然更經濟劃算。雖然很多陸生植物的種子和花粉能夠耐脫水,但複蘇植物是唯一能夠以葉子等營養器官忍耐脫水的一類植物。

最新的理論推測耐脫水性是一種古老的性狀,大概在植物從水生向陸生進化的過程中獲得。但由於陸生植物獲得了越來越有效地吸收、運輸和保持水分的結構,如維管組織,這種耐脫水能力僅僅被保留在種子和花粉中,而在葉片等營養器官中被丟失了。隻有生活在長期或季節性幹旱環境中的一些植物在長期適應性進化過程中對種子中的耐脫水程序進行重新編程,使之在營養器官中重現而重新獲得了複蘇能力。

人類的不斷探索

對自然奧妙的好奇一直是科學進步的主要動力之一。雖然植物幹旱反應與適應這個問題在人類孜孜不倦的努力探索下已經獲得了長足的進步,然而,關於形形色色的避旱植物和耐旱植物適應幹旱的分子機理、環境影響與遺傳控製,以及能否加以利用來改良農作物的抗旱性,仍然是很多科學工作者正在努力攻關的 難題。