仙人掌沙漠中解除干渴的奧秘

　　無論在熱帶雨林還是在干旱的沙漠，我們都可以看到仙人掌。它們能在干旱少雨且不知何時(shí)下雨的沙漠里生存，這是它們最非凡的特性。它們是如何生存的？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)它們有驚人的策略來解除它們的干渴。

　　而愛德華茲與耶魯大學(xué)的邁克爾-多納河最近確定了Pereskia（一個(gè)包括了17個(gè)種的葉狀灌木叢和樹木的屬）是仙人掌的祖先。而且，此仙人掌祖先第一個(gè)展示了仙人掌的這些節(jié)水策略，時(shí)間大約在二千萬年前。此發(fā)現(xiàn)發(fā)表在6月出版的《美國(guó)自然學(xué)家》雜志上。

　　進(jìn)化生物學(xué)家艾利克-愛德華茲說：“仙人掌進(jìn)化了應(yīng)對(duì)干旱的一整套適應(yīng)性，使其在沙漠中得以生存。”這就是通過夜間活動(dòng)，使用更好的辦法來產(chǎn)生能量，并讓它們的胳膊保持多刺的打扮。

　　危險(xiǎn)的交易

　　所有植物都有氣孔——皮上的小孔，氣孔開閉以吸收二氧化碳。當(dāng)進(jìn)行光合作用時(shí)，植物就將吸收進(jìn)來的二氧化碳變成食物——糖。在沙漠里，此過程很棘手，因?yàn)闅饪酌看伍_放，水就會(huì)從氣孔里跑出來。“如果你想盡力保存水，就不能打開氣孔，因此，打開氣孔和水份流失是一個(gè)冒險(xiǎn)交易，”愛德華茲表示。

　　許多植物在白天打開它們的氣孔，而仙人掌和其它夜間植物如龍舌蘭和蘆薈在夜間打開它們的氣孔。因?yàn)�，夜間溫度較、沒有太陽和細(xì)小的微風(fēng)有利于仙人掌保留水份。但在夜里，仙人掌不能利用太陽能將二氧化碳轉(zhuǎn)化成它所需要的糖，因此，此苦命的植物只得貯存一些二氧化碳以備第二天使用。第二天太陽一升起，它就開始制造糖。

　　其它有用的特性

　　仙人掌還進(jìn)化了肉質(zhì)組織、蠟質(zhì)皮膚和尖尖的刺，還有專業(yè)化的根系使它們?cè)谶@種艱苦生態(tài)環(huán)境下能具備全部的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。樹干充當(dāng)水庫，根據(jù)其蓄水的多少可以膨脹和收縮。皮上的蠟質(zhì)保護(hù)層可保持濕氣，減少水份流失。尖尖的刺可防止口渴的動(dòng)物把它當(dāng)成免費(fèi)飲料。

　　在一些仙人掌中，刺還能收集雨水，像漏斗似的讓寶貴的雨滴落到它的根上。

　　驚人的策略

　　你可能認(rèn)為仙人掌會(huì)長(zhǎng)出深深的根，深扎到地下尋找可持續(xù)供應(yīng)的地下水。其實(shí)相反，它們通常發(fā)展眾多的淺根，只扎在地表下一點(diǎn)點(diǎn)，根系分布能擴(kuò)展到它周圍的幾英尺，以盡可能地吸收水。

　　當(dāng)下雨時(shí)，仙人掌會(huì)發(fā)出更多的根。當(dāng)干旱時(shí)，它的根會(huì)枯萎、脫落以保存水份的供應(yīng)。愛德華茲說：“仙人掌與水的結(jié)合比與它生長(zhǎng)的土壤的結(jié)合更為密切。生長(zhǎng)時(shí)，仙人掌冒著水份流失到土壤的風(fēng)險(xiǎn)，因此，它就不得不將自己與土壤分開。”

　　他們稱：“仙人掌的形成代表了植物形狀和功能密切聯(lián)系的一個(gè)最顯著的例子，一個(gè)多肉質(zhì)的，生長(zhǎng)壽命長(zhǎng)的光合作用體系使得仙人掌可以在極端干旱的條件下存活，并保留了很好的含水組織。”

　　最近分子多態(tài)性研究證實(shí)了仙人掌和其它植物都有相似的節(jié)水策略，使它們能在沙漠里安營(yíng)扎寨。愛德華茲說：“這是成功策略的一個(gè)好例證。這些植物在這些環(huán)境下真的做得很好。”

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