沙生植物的生态适应性

房东 覃哲雨 吴炜昕

本次去内蒙古恩格贝沙漠科考，我们对沙漠中的沙生植物的生态适应性进行了调查与研究。我们通过对沙漠以及周边半干旱地区和荒漠草原以及沙生绿洲的探索与植物样本采集调查。在经过一系列研究结果后，我们对于沙生植物独有的生物特征进行了一系列思考。

首先进入我们眼帘的是沙拐枣。沙拐枣是我国西北干旱地区比较常见的一种灌木植物，常用于荒漠化土地的恢复工作时的建设。我们这次在恩格贝地区进行科考时也对这种植物进行了细致的探究。沙拐枣（Calligonum arborescens Litv）为蓼科灌木，一般高50～150厘米， 别称头发草。它广泛分布在中国东北地区。沙拐枣属于植物界被子植物门双子叶植物纲，蓼目，蓼科的沙拐枣属。其花为白色或淡红色，通常两到三朵，花梗比较细。我们观察了沙拐枣的特征后发现，沙拐枣基本没有叶片，这显然是对沙漠内环境中的生长做出的适应性。而仅有的叶子也缩小在枝条的中间。叶片是植物进行光合作用的场所，可以说是大多属植物不可或缺的一部分。然而叶片对于植物而言，能进行极强的蒸腾作用，导致植物流失水分。在热带雨林地区和亚热带常绿阔叶林地区这种特征没有关系，而在于水分极稀缺的沙漠地区，拥有大量的叶片来蒸腾大量的水分显然不是明智之举。为了在干旱环境下做出适应生态环境的明智举措，沙拐枣的叶子缩小成包裹状，徘徊在枝条的中间。这也同时导致了沙拐枣的纸条短且扭曲的形态。然而在叶子缩小成包裹状是，我们观察发现大量的沙拐枣的纸条是嫩绿色的，如同普通树木的新枝一般。经过调查后，这种绿枝被称之为同化枝，具有和叶片一样的光合作用。因为这些树枝含有叶绿素且可以正常进行光合作用，所以它们在一定程度上替代了叶片。这些树枝暴露的表面积较小，可以有效地防止蒸发过多的水分，也能同时进行光合作用。这就是沙拐枣适应沙漠生态环境的其中一个特征。

我们另一种要讨论的植物是小叶杨。在恩格贝地区，小叶杨并不是本土物种，是远山正瑛等日本志愿者在恩格贝地区绿洲建设中引进来的树种。但是小叶杨仍然是一种适合在半干旱和干旱地区进行种植来防风固沙的树种，这也说明了它的生态适应性值得研究。小叶杨（Populus simonii Carr）是落叶乔木，属于被子植物们双子叶植物纲的I类真蔷薇分支金虎尾目的杨柳科杨属，高达20米，胸径50厘米以上。树皮呈筒状，厚1-3mm。木材轻软细致，供民用建筑、家具、火柴杆、造纸等用；为防风固沙、护堤固土、绿化观赏的树种，也是东北和西北防护林和用材林主要树种之一。小叶杨原来分部在中国华北华中和东北地区，在温带半湿润的季风气候下生长较好，但在半干旱地区生长状况也还可以，所以在半干旱以及干旱地区可以作为防风林来使用。在恩格贝地区，小叶杨已经成为了过往公路周边进行种植，成为了 ‘绿色长廊。小叶杨因叶子较小而得其名，在恩格贝这种有一定降水量然而年降水量不足400mm的半干旱/干旱地区生长，小的叶片可以显著降低蒸发量。这就是为了适应水分条件的一种生态适应性。小叶杨和其他杨树进行比较，枝干明显比较短小，叶小，这也是为在沙漠生长做出了一定必要条件。然而恩格贝地区年降水量不均，以及病虫害（小叶杨树苗黑斑病，新疆杨树锈病）等其他条件以及小叶杨寿命相对较短等原因，现在在恩格贝地区停止耕种。这也是小叶杨虽然能较好的适应沙漠地区的生长但现在停止耕种的原因。

梭梭的一个显著特点就是休眠的特性。从4月底5月初开始，梭梭开始开小而数目多的花，为期5-8天。从5月开始花的子房并不发育，转为休眠状态。到秋季气温下降时才开始发育结果，10月末左右开始成熟。这显然是梭梭对于沙漠的生态环境的一种适应。夏季沙漠温差大且最高温度高，新疆等内陆地区沙漠夏季经常出现极端高温天气。在夏季如果过早的进行结果等活动，夏季炎热的高温对于植物养分的消耗非常之大。这时如果进行休眠能极大地减少养分以及水分的消耗量。梭梭同时还拥有小鳞片状的叶子以及绿色的嫩枝，它们都能起到正常的光合作用。甚至在夏天有些嫩枝同化枝会自动脱落，使得植物的蒸腾面积近一步减小。同时梭梭的质感非常坚硬，表面不是普通树木的棕色而是有着反射性极强的灰白色。这种生理特征有助于梭梭反射沙漠地区极强的太阳辐射，同时减少灼伤等现象的发生。梭梭的嫩枝内，细胞液黏滞度很大，蛋白质凝固点很高，使得植物内部的原生质层非常亲水，使得植物内部可以迅速吸收到水分。而植物蒸发量小而吸水性强的特点可以使得梭梭在经常出现40-50摄氏度高温的地方仍然正常生长。我国西北的沙漠地区由于地处亚欧大陆内部，大陆性气候较强，冬天温度较低，有些地方一月均温在零下十度以下，甚至出现零下三十度的极端低温。梭梭会再夏秋时期使嫩枝不断脱落，剩下的童话嫩枝皮层会逐渐加厚并迅速木质化，如同为梭梭取得了一件皮袄一样，为梭梭保暖。植物细胞内部由于存在两层栅栏使得细胞液浓度大渗透压高，导致植物大大提高了抗脱水的能力。同时梭梭也可以在盐分较高的盐碱地内生长，梭梭茎枝内含盐量高达15%左右，有着极强的抗盐性。而很多盐碱地存在于沙漠内湖泊或河流干涸的地区，梭梭的内部细胞构造可以使得梭梭在有一定盐分的地方生长。

这几种植物为了适应沙漠的生态环境都发展出了自己独有的生物特征，而小叶片，深得根系等这集中共有的特点也是此类植物对于沙漠生态环境的一种适应， ‘英雄所见略同。这些特点使得它们成为了极好的防风固沙的植物，而这些共有的特点正是对于沙漠环境的生态适应性的显示。