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植物的“聪明”,超乎你想象

植物的“聪明”,超乎你想象

环球科学 2022-06-23 13:16:31 阅读量:120

图片来源:Unsplash

在美国加利福尼亚州沿海地区的红杉树林里,生长着郁郁葱葱的蕨类植物和高耸的树木,时常还能闻到湿润的泥土芬芳。这里的红杉树林看起来似乎不缺水,但事实上,它们也必须面临干旱的夏季。因此,为了生存,生长在这里的加州红木(Sequoia sempervirens)特化出了叶状枝(形如叶状并执行叶子功能的茎),这种结构能够有效汲取空气中的水分。

众所周知,包括红杉在内的多种植物都是通过叶子汲取水分的,然而,“从未有人真正弄清楚水分是如何运输到叶片的。”美国加利福尼亚大学戴维斯分校的生态学家阿兰娜·陈(Alana Chin)说道。但是,叶片暴露在潮湿环境中也会产生不利的影响:即使是一层薄薄的水膜也能阻挡二氧化碳气体进入叶片的气孔,进而妨碍植物的光合作用。

为了探究红杉等树木是如何化解这一两难困境的,阿兰娜·陈和同事在红杉不同高度处(也就是在不同的气候区)剪下相应的小树枝。

回到实验室后,他们用加湿器产生雾,然后测量这些叶状枝吸收的水量。

他们还仔细检查了叶片的表面和横切面,并且通过模拟水分子运动,试图找出影响水分吸收的植物特征。

结果发现红杉有两种截然不同的枝条——骨干枝(axial shoot)和外围枝(peripheral shoot)。

其中,骨干枝就像芦笋成簇的叶状枝一样,它们只占树林冠层的一小部分,但吸收水分的速率却是常见的外围枝的3倍。研究团队预计,一棵高大的红杉在潮湿环境中,将在一小时内吸收多达约5万立方厘米的水。

同时,分布在外围的叶片具有密集的气孔,而且表面附有蜡质疏水层,因此主要负责进行光合作用。相关研究发表于《美国植物学期刊》(American Journal of Botany)。

研究发现,相比于美国北方,位于更加干燥的南方地区的红杉拥有更多的骨干枝,而且这些枝条的位置更靠上一些,从而有助于南方的红杉从夏雾和小雨天气里吸收更多的水分。阿兰娜·陈表示,其他树种可能也存在类似的特化枝条,例如,松树也有两种枝条,或许与红杉的类似。

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