在我国新疆维吾尔自治区的罗布泊湖沿岸,有一处被风沙掩埋的楼兰王国遗迹。那里作为丝绸之路的要所,曾在荒芜的沙漠里繁荣一时。
在那座遗迹里,考古学家发现了很多作为建材的木材,这些木材取自胡杨(Populus euphratica)。听到胡杨的名字,我们似乎能感受到沙漠戈壁的风沙,以及在沙漠里扎根生长的顽强。当时的人们正是利用了胡杨木,修建起了一座繁荣的沙漠古国。
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#1物种档案
胡杨是我国新疆代表树种,胡杨数量占世界91.1%。不过胡杨的分布范围也广,从中亚到埃及,远至西班牙、摩纳哥,都能见到它们的踪影。胡杨生活在干燥的大陆性气候地区,它们喜欢阳光和炎热的环境,抗干燥,抗盐碱,是一种高度适应沙漠环境的树种。
胡杨通常树高10~18米,最高可超过20米,树干直径超过1米。它在4月下旬~5月开花,6月下旬~8月下旬结果。胡杨最有意思的形态学特征是它的叶。胡杨叶在种内具有非常显著的多样性,披针形或线状披针形,卵形、扁卵形,同一个物种的不同个体之间叶形态差异较大。根据胡杨的这种特征,它的学名有时也会被写成Populus diversifolia(意为多样的叶片)。
#2传说中“千年不倒”
传说胡杨“千年不死,死后千年不倒,倒后千年不腐”,这是真的吗?实际上,胡杨的寿命大概在150年左右。在塔里木河流域发现的树干直径101.5厘米的胡杨,保持着胡杨界的最长寿命记录——233年。
胡杨死后,由于沙漠地区干燥的气候,它会在短时间内被风干。风干后的树干缺少水分,不容易腐烂,再加上胡杨生前为了寻找地下水源而长出的强大根系,能让它在死后一段时间内抵御风沙不倒伏。虽然并没有千年之久,但胡杨确实相比其他树种有更长的寿命,且死后也会有很长一段时间保持原有姿态。
#3抗盐之谜
虽然湿润的、盐分低的土壤最适合胡杨生存,但胡杨却拥有强大的抗盐特征。有研究指出胡杨即使是在盐度2%~5%的条件下也能生存。与胡杨同样属于杨属的植物,普遍具有一定程度的抗盐性。不过,即使有着较近的亲缘关系,也不是所有杨属植物都跟胡杨一样具有很强的抗盐性。胡杨的强抗盐性质,可能是为了适应环境进化出的有别于自己“亲戚”的特征。
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一般来说,杨属植物通过维持合适的钠离子和钾离子之比,储存可以调整渗透压的物质,利用抗氧化酶及抗氧化物质的活性化等方式来减少高盐环境带来的危害,使其具有抗盐性质。正因为胡杨有很强的抗盐性,所以在我国一些遭受盐害的沙漠地区,胡杨被选为绿化树种广泛种植。
#4树也分公母?
胡杨是雌雄异株(dioecy)的植物,开雌花和开雄花分别属于不同的个体,且一个个体上只有一种性别。雌雄异株的植物在被子植物里只占约6%。比如银杏、柳树类树种都是雌雄异株。
胡杨的雄株开花比雌株稍早,雄株生产的花粉靠风传播给雌株,这样的传粉方式叫做“风媒传粉”。与无性生殖相比,有性生殖的物种种群通常具有更高的遗传多样性。这些遗传多样性是生物适应各种环境生存而进化的原动力。像胡杨这类雌雄异株的植物采用的生殖战略就是为了能完成异花传粉,并成功进行有性生殖,从而获得更高的遗传多样性。而一些常见的两性花,一朵花里同时存在雌蕊和雄蕊,有时就会出现自花传粉,进而丧失遗传多样性。虽然植物会采用各种各样的生殖战略避开自花传粉,但像胡杨一样雄株和雌株在不同个体上的,能更直接、简单地进行异花传粉。或许正是因为在恶劣的沙漠环境下,胡杨进化出了这种生殖方式。
#5“沙漠三英雄”
柽柳(Tamarix tenuissima)和沙枣(Elaeagnus angustifolia),与胡杨并称为“沙漠三英雄”。柽柳是我国原产的植物,叶片看起来像针叶树的叶片,花径只有1毫米左右,十分不起眼。但它却跟胡杨一样非常耐干燥、耐盐。即使在干燥的沙漠里,柽柳也能长出深入地底的根系来吸收水分。
沙枣也同样具有披针形的叶片,且夏季开出芳香的银白色小花。同样,由于抗干燥的特性,沙枣也被用于水土保持、防沙护林。
柽柳、沙枣和胡杨,在生物分类学上分属于完全不同的目,但却在适应沙漠环境上进化出了相似的性状。这种在亲缘关系上完全不同的生物,因为长期处于同样的生态位而进化出了类似性状的现象,在生物学里被称为趋同进化(Convergent evolution)。而在柽柳、沙枣和胡杨之外,如果你愿意走进大自然去仔细观察各种生物,会发现更多趋同进化的现象。
供稿单位:重庆科技馆
作者:Remineon,京都大学生态学研究中心博士生。
审核专家:黄河、李春黎、陈涛、徐晓萍
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来源: 重庆市科学技术协会
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