沙生植物的生態(tài)適應(yīng)性

房東 覃哲雨 吳煒昕

本次去內(nèi)蒙古恩格貝沙漠科考，我們對沙漠中的沙生植物的生態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行了調(diào)查與研究。我們通過對沙漠以及周邊半干旱地區(qū)和荒漠草原以及沙生綠洲的探索與植物樣本采集調(diào)查。在經(jīng)過一系列研究結(jié)果后，我們對于沙生植物獨(dú)有的生物特征進(jìn)行了一系列思考。

首先進(jìn)入我們眼簾的是沙拐棗。沙拐棗是我國西北干旱地區(qū)比較常見的一種灌木植物，常用于荒漠化土地的恢復(fù)工作時(shí)的建設(shè)。我們這次在恩格貝地區(qū)進(jìn)行科考時(shí)也對這種植物進(jìn)行了細(xì)致的探究。沙拐棗（Calligonum arborescens Litv）為蓼科灌木，一般高50～150厘米， 別稱頭發(fā)草。它廣泛分布在中國東北地區(qū)。沙拐棗屬于植物界被子植物門雙子葉植物綱，蓼目，蓼科的沙拐棗屬。其花為白色或淡紅色，通常兩到三朵，花梗比較細(xì)。我們觀察了沙拐棗的特征后發(fā)現(xiàn)，沙拐棗基本沒有葉片，這顯然是對沙漠內(nèi)環(huán)境中的生長做出的適應(yīng)性。而僅有的葉子也縮小在枝條的中間。葉片是植物進(jìn)行光合作用的場所，可以說是大多屬植物不可或缺的一部分。然而葉片對于植物而言，能進(jìn)行極強(qiáng)的蒸騰作用，導(dǎo)致植物流失水分。在熱帶雨林地區(qū)和亞熱帶常綠闊葉林地區(qū)這種特征沒有關(guān)系，而在于水分極稀缺的沙漠地區(qū)，擁有大量的葉片來蒸騰大量的水分顯然不是明智之舉。為了在干旱環(huán)境下做出適應(yīng)生態(tài)環(huán)境的明智舉措，沙拐棗的葉子縮小成包裹狀，徘徊在枝條的中間。這也同時(shí)導(dǎo)致了沙拐棗的紙條短且扭曲的形態(tài)。然而在葉子縮小成包裹狀是，我們觀察發(fā)現(xiàn)大量的沙拐棗的紙條是嫩綠色的，如同普通樹木的新枝一般。經(jīng)過調(diào)查后，這種綠枝被稱之為同化枝，具有和葉片一樣的光合作用。因?yàn)檫@些樹枝含有葉綠素且可以正常進(jìn)行光合作用，所以它們在一定程度上替代了葉片。這些樹枝暴露的表面積較小，可以有效地防止蒸發(fā)過多的水分，也能同時(shí)進(jìn)行光合作用。這就是沙拐棗適應(yīng)沙漠生態(tài)環(huán)境的其中一個(gè)特征。

我們另一種要討論的植物是小葉楊。在恩格貝地區(qū)，小葉楊并不是本土物種，是遠(yuǎn)山正瑛等日本志愿者在恩格貝地區(qū)綠洲建設(shè)中引進(jìn)來的樹種。但是小葉楊仍然是一種適合在半干旱和干旱地區(qū)進(jìn)行種植來防風(fēng)固沙的樹種，這也說明了它的生態(tài)適應(yīng)性值得研究。小葉楊（Populus simonii Carr）是落葉喬木，屬于被子植物們雙子葉植物綱的I類真薔薇分支金虎尾目的楊柳科楊屬，高達(dá)20米，胸徑50厘米以上。樹皮呈筒狀，厚1-3mm。木材輕軟細(xì)致，供民用建筑、家具、火柴桿、造紙等用；為防風(fēng)固沙、護(hù)堤固土、綠化觀賞的樹種，也是東北和西北防護(hù)林和用材林主要樹種之一。小葉楊原來分部在中國華北華中和東北地區(qū)，在溫帶半濕潤的季風(fēng)氣候下生長較好，但在半干旱地區(qū)生長狀況也還可以，所以在半干旱以及干旱地區(qū)可以作為防風(fēng)林來使用。在恩格貝地區(qū)，小葉楊已經(jīng)成為了過往公路周邊進(jìn)行種植，成為了 ‘綠色長廊。小葉楊因葉子較小而得其名，在恩格貝這種有一定降水量然而年降水量不足400mm的半干旱/干旱地區(qū)生長，小的葉片可以顯著降低蒸發(fā)量。這就是為了適應(yīng)水分條件的一種生態(tài)適應(yīng)性。小葉楊和其他楊樹進(jìn)行比較，枝干明顯比較短小，葉小，這也是為在沙漠生長做出了一定必要條件。然而恩格貝地區(qū)年降水量不均，以及病蟲害（小葉楊樹苗黑斑病，新疆楊樹銹?。┑绕渌麠l件以及小葉楊壽命相對較短等原因，現(xiàn)在在恩格貝地區(qū)停止耕種。這也是小葉楊雖然能較好的適應(yīng)沙漠地區(qū)的生長但現(xiàn)在停止耕種的原因。

梭梭的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是休眠的特性。從4月底5月初開始，梭梭開始開小而數(shù)目多的花，為期5-8天。從5月開始花的子房并不發(fā)育，轉(zhuǎn)為休眠狀態(tài)。到秋季氣溫下降時(shí)才開始發(fā)育結(jié)果，10月末左右開始成熟。這顯然是梭梭對于沙漠的生態(tài)環(huán)境的一種適應(yīng)。夏季沙漠溫差大且最高溫度高，新疆等內(nèi)陸地區(qū)沙漠夏季經(jīng)常出現(xiàn)極端高溫天氣。在夏季如果過早的進(jìn)行結(jié)果等活動(dòng)，夏季炎熱的高溫對于植物養(yǎng)分的消耗非常之大。這時(shí)如果進(jìn)行休眠能極大地減少養(yǎng)分以及水分的消耗量。梭梭同時(shí)還擁有小鱗片狀的葉子以及綠色的嫩枝，它們都能起到正常的光合作用。甚至在夏天有些嫩枝同化枝會自動(dòng)脫落，使得植物的蒸騰面積近一步減小。同時(shí)梭梭的質(zhì)感非常堅(jiān)硬，表面不是普通樹木的棕色而是有著反射性極強(qiáng)的灰白色。這種生理特征有助于梭梭反射沙漠地區(qū)極強(qiáng)的太陽輻射，同時(shí)減少灼傷等現(xiàn)象的發(fā)生。梭梭的嫩枝內(nèi)，細(xì)胞液黏滯度很大，蛋白質(zhì)凝固點(diǎn)很高，使得植物內(nèi)部的原生質(zhì)層非常親水，使得植物內(nèi)部可以迅速吸收到水分。而植物蒸發(fā)量小而吸水性強(qiáng)的特點(diǎn)可以使得梭梭在經(jīng)常出現(xiàn)40-50攝氏度高溫的地方仍然正常生長。我國西北的沙漠地區(qū)由于地處亞歐大陸內(nèi)部，大陸性氣候較強(qiáng)，冬天溫度較低，有些地方一月均溫在零下十度以下，甚至出現(xiàn)零下三十度的極端低溫。梭梭會再夏秋時(shí)期使嫩枝不斷脫落，剩下的童話嫩枝皮層會逐漸加厚并迅速木質(zhì)化，如同為梭梭取得了一件皮襖一樣，為梭梭保暖。植物細(xì)胞內(nèi)部由于存在兩層?xùn)艡谑沟眉?xì)胞液濃度大滲透壓高，導(dǎo)致植物大大提高了抗脫水的能力。同時(shí)梭梭也可以在鹽分較高的鹽堿地內(nèi)生長，梭梭莖枝內(nèi)含鹽量高達(dá)15%左右，有著極強(qiáng)的抗鹽性。而很多鹽堿地存在于沙漠內(nèi)湖泊或河流干涸的地區(qū)，梭梭的內(nèi)部細(xì)胞構(gòu)造可以使得梭梭在有一定鹽分的地方生長。

這幾種植物為了適應(yīng)沙漠的生態(tài)環(huán)境都發(fā)展出了自己獨(dú)有的生物特征，而小葉片，深得根系等這集中共有的特點(diǎn)也是此類植物對于沙漠生態(tài)環(huán)境的一種適應(yīng)， ‘英雄所見略同。這些特點(diǎn)使得它們成為了極好的防風(fēng)固沙的植物，而這些共有的特點(diǎn)正是對于沙漠環(huán)境的生態(tài)適應(yīng)性的顯示。