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沙漠里的“逆天”生物竟能活到2000岁!
作者:管理员    发布于:2023-07-26 02:44:35    文字:【】【】【

  中国国家植物园南园收藏了一棵神奇的植物。它静静地生长,舒展着两片修长的叶片,和兰花别无二致。它的名字叫“百岁兰“,但它不是兰花,是裸子植物!是树!它原产于世界上最干旱的沙漠,就像隐遁(dùn)的智者,在死亡之地从容地度过了千百年!

  1859年,奥地利探险家、植物学家弗雷德里希·威尔维茨艰难跋涉在纳米布沙漠(位于非洲纳米比亚和安哥拉境内)。这是世界上最古老,也是最干旱的沙漠之一,年降水量不足10毫米,满眼黄沙,砾石遍地。

  突然,在黄沙砾石之上,威尔维茨看见了一堆破布条般的植物,走近一看像是行走的章鱼。他仔细地观察着这个从未见过的古怪家伙:茎高不足半米,上粗下细,矮墩墩的,像个倒置的圆锥,“圆锥”上面的直径竟有1米左右;两片巨大的叶片,长五六米,宽六七十厘米;叶片之间光秃秃,没有茎,生长点似乎已完全死掉;叶片的基部翠绿新鲜,叶尖部分却早已枯死,一部分顺着平行叶脉撕裂,像一根根破布条在风中舞动。

  世界上竟然会有这样“离经叛道”的植物——近乎所有的沙漠植物都在为避免散失水分而竭力减小叶面,就像仙人掌,干脆把叶片进化成了“刺儿”。可这家伙却反其道而行之,长出这么大的叶子!

  威尔维茨将百岁兰的标本寄给了顶级植物学家约瑟夫·道尔顿·胡克(小胡克。其父威廉·杰克逊·胡克〔老胡克〕同为植物学家,是英国皇家植物园邱园〔被列入世界文化遗产的植物园〕的首任园长)。他希望这位学识渊博的学者能帮忙确认这一神秘植物的身份。

  小胡克废寝忘食地研究了几个月。他仔细地观察了百岁兰的生殖器官(植物的生殖器官为花、果实、种子),发现百岁兰的“花”和松树的“花”一样,也是“集体户”,它们由多数交互对生、排列整齐而紧密的苞片组成。此外,它的种子上薄如纸的飞翼,和杉树种子很像。从这些特征,小胡克断定百岁兰应属于裸子植物(种子裸露,没有花和果实)。所以,百岁兰的“花”,应称为“孢子叶球”。因为花的概念只有在描述被子植物(种子有皮,有花和果实)时才使用,而裸子植物的“花”被称为大(雌)、小(雄)孢子叶球。

  最初,威尔维茨提议直接用当地人的叫法“图门多巴”给它命名。小胡克认为如此珍奇的植物命名不可草率,为了让后人记住威尔维茨的重要贡献,便提议名为Welwitschia mirabilis,意为威尔维茨的神奇植物(中文译百岁兰)。

  因为“绝世无双”,科学家们只能根据其叶大、平行叶脉、假花被等特征将其分到裸子植物门买麻藤纲。可在买麻藤纲里,它连一个关系近点儿的旁系亲属都没有。没办法,分类学家们只能单独为它设立一个目——百岁兰目。

  不过,这家伙虽然是裸子植物,但已经具有了一些被子植物的特征,因此进化论奠基人达尔文认为,它有可能是裸子植物到被子植物的过渡物种。

  之后,科学家们利用放射性同位素碳-14对百岁兰进行测定,发现百岁兰的平均寿命竟高达500~600岁,寿命最长的竟有2000岁——叫百岁兰实在有点“屈才”,叫千岁兰才对!

  百岁兰在诸多地方都做了有悖(bèi)常理的改变,目的就是为了活着。它精细地计算,把一切可用的资源都最大限度地利用。

  种子植物在胚胎发育阶段先形成两个干细胞群,分别称为茎顶端分生组织(SAM)和根顶端分生组织(RAM)。这些分生组织会不断产生新细胞,为新器官的形成提供细胞来源。

  其中,茎顶端分生组织中的干细胞不断分裂产生新细胞:有些新细胞会被挤到两侧,继续分裂产生新细胞,达到一定数量之后就会在顶端分生组织形成叶原基,再经过一系列的细胞分裂、分化、扩张,最终发育成叶片;有些新细胞则被挤到下面,继续分裂就推动顶端分生组织向上生长。顶端分生组织向上生长一段距离后,会长出新的叶。一个叶片和下一个叶片之间的茎段统称为“茎节”。植物的生长就是茎节不断累加的结果,而植物之所以拼命向上生长,是因为它们不想被周围的植物所遮盖,要尽可能地占据最优的光合作用生态位。

  百岁兰孤独地生长在空旷的沙漠之上,不存在被遮挡的可能,用不着拼命向上生长。所以,它终生只长出4片叶:两片子叶,两片真叶。子叶衰退后,只剩一对真叶继续生长。

  在目前所知的植物中,百岁兰的生长发育方式绝无仅有。滴水难见的纳米布沙漠,多长出一片叶子都是奢侈——叶子进行光合作用,就必须打开气孔吸入二氧化碳,但只要气孔张开,体内那点儿可怜的水分也会随着蒸腾作用(水分从植物表面以水蒸气状态散失到大气中的过程)被散失出体外。

  茎段的生长也要消耗大量的能量。“精于计算”的百岁兰——“狠心”,废掉了茎顶端分生组织,只长两片真叶。

  这一极端做法的主要目的就是“弱干强根”。这是生长在干旱和半干旱地区的植物普遍采用的策略——沙漠的地表没有水,沙漠植物必须要长出十几米、甚至数十米深的根系才能连接到地下水源。所以,大多数生长在干旱和半干旱地区的植物普遍都有发达的根系,但其茎干相对矮小。

  百岁兰不但主根发天选达,其侧根也很发达。这些侧根纵横地下成为很多真菌和细菌的栖身之所,而这些微生物也竭尽所能地为其吸收氮、硫、磷和其他微量元素提供帮助。

  沙漠中,水是最重要的物质之一。为了水,百岁兰将叶片变得像皮革一样坚韧致密,极大程度地避免了水分散失和阳光灼伤。这样,巨大的叶片也派上了用场:吸附空气中的水蒸气。这是因为沙漠巨大的昼夜温差,会让更多的水蒸气冷凝成水滴,最后汇聚成水——也是百岁兰的取水方式之一。

  此外,为最大限度地减少水分散失,像仙人掌等沙漠植物一样,百岁兰的光合作用也采用了景天酸代谢(CAM)模式:夜晚沙漠温度低,植物的蒸腾能力大大减弱,水分散失少,所以沙漠植物晚上打开气孔吸入二氧化碳,并将其转化成苹果酸储存在液泡中;白天它们又会关闭气孔,把苹果酸中的二氧化碳释放出来,让其进入叶绿体进行碳同化反应(将二氧化碳转化为碳水化合物的过程)。

  百岁兰虽深处绝境,但为了生存,不断地调整自己,精打细算合理控制收支,让自己在不毛之地悠然生活。这种不畏艰难困苦、善于变通、积极向上的精神,值得我们学习!天选团队

脚注信息

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