红树林沼泽的主人

2022-01-18刘海明

天天爱科学 2022年2期

关键词：盐类盐分海水

刘海明

在我国南方沿海地区的海滩上，常能看到一些2至4米高的小乔木。它们长着绿色的、椭圆形的叶子，黑褐色的树皮，还有一些看上去颇为奇怪的、从树干上伸出来并扎入海水中的“小木棍”。

乍一看，这种乔木浑身上下似乎没有跟红色有关的东西，怎么就被叫作红树了呢？

观察植物的时候，可是需要一些耐心和细心的哦！

仔细观察叶片——翻过叶片，中部最粗壮的那根主脉呈现出了红色;叶柄也呈现出淡淡的红色。

仅此而已了吗？

红树的树干是黑褐色的没错，但是如果轻轻剥开一小块树皮——树皮之下的茎干居然是红色的。

在热带地区，人们会将这类红树植物砍伐下来使用，新鲜的茎干切面同样是红色的。

原来，在红树植物的树干中，存在一种叫作单宁酸的化学物质。这个名字听起来很陌生，但其实它离我们并不遥远——没熟透的水果吃起来会有些发涩，就是因为其中含有单宁酸。

含有单宁酸的植物的树皮被剥开或者树干被砍断后，植物组织暴露在空气中，其中的单宁酸会被空气中的氧气氧化，因而显示出红色。

所以，这类植物被叫作红树植物。

在植物学领域，一提到“红树”，通常泛指红树属甚至红树科的众多植物，也有使用“红树”这个名称代表红树这一种植物的，但这种情况比较少。

与其他生活在温暖湿润的陆地环境中的植物相比，红树植物的生存环境相当恶劣。

红树植物扎根于海边的空旷滩地，在这些地区，台风等极端天气时常“光顾”，如果没有特殊本领，红树是不可能活下来的。

植物的根系不仅要吸收养分，而且也需要吸收空气。海边的湿地含水量较高，在这样的环境中，红树植物的根是怎样呼吸的呢？

另外，生活在内陆的植物，根系“喝”的是淡水，含盐量比较低。而红树生活的海边，潮涨潮落，海水不停地给红树带来大量盐分。红树植物要如何“消化”这些盐分以确保自己安然无恙呢？

最后，还有一个非常重要的问题——繁衍后代。在比较湿润的陆地环境中，种子成熟后会从枝头脱落，或是随风飞舞，或是借助于人和动物到达一个新的生活环境，之后开始萌发、长大。而这一切对于红树植物来说则是一种奢望。如果在海边散播种子，起起落落的海水会将种子带到广阔无垠的大海中去。落地生根？不可能的。红树植物要怎么解决这个难题呢？

在漫长的进化之路上，红树植物找到了三个应对策略——生出支柱根和呼吸根、形成特殊结构以及胎生繁殖。

面对大风等恶劣天气时，植物会想方设法让自己存活下去。

有的植物会使劲往深处扎根。研究人员发现，20米高的大树，其树根在土壤中的深度可能远超20米。“根深蒂固”说的就是这个意思。

有的植物则想出了另一个办法——给自己“架拐”，也就是形成支柱根。玉米的茎在接近土壤的地方就有一圈伸进土壤的根，这就是支柱根。

在热带雨林中，很多植物（如大花五垭果、印度橡皮树、红厚壳等）长有像木板一样的板状根，这些板状根就像是加强版的拐棍，能够帮助这些植物不至于伏倒在大风之中。

一提起榕树，就想到人们常用“独木成林”来形容它，其实说的就是榕树的树干能生出许多支柱根，让榕树不至于因自重太大而被自己压趴下。

红树植物与榕树很相似，也会从树干上生出一些棍状的支柱根，帮助植物在海边“站稳脚跟”。不仅如此，在土壤中积极拓展根系的支柱根能够紧紧地抓住土壤，让土壤不至于因为海水的冲刷而大量、快速地流失。红树植物还能降低海浪对海边环境的侵扰，保护生活在红树林中的小动物，所以，人们也将红树植物称作“海岸卫士”。

关于植物的根，还有另外一个现象经常被人们所忽视——根是需要呼吸的。

我们知道，水中的氧气含量要远远低于空气中的氧气含量，对于生活在湿地中的红树植物而言，该怎么办呢？

得想办法从空气中直接获取氧气。

红树植物有两种能够进行呼吸作用的根，一种是从树干或者树冠下部的分枝产生的、下垂的气生根，这种根不会垂到地面上;一种是生长在泥土中的根，这种根会向上生长，形成小枝一样的突起，这些小根就不是向地性生长了，而是背地性生长。这两种根都长有发达的通气组织，能够帮助红树植物顺利获取空气中的氧，实现根的呼吸作用。

海水又咸又苦，因为海水中含有大量的盐类物质，包括氯化钠（也就是食盐的成分）、氯化镁、硫酸镁、碳酸镁以及其他多种盐类物质。

海水对很多植物来说是危险的——在植物体内大量聚集的盐分会造成植物体内渗透压的变化，导致许多有水参与的生理反应或者化学变化不能正常进行，从而使植物出现病态，甚至死亡。在含有大量盐碱成分的盐碱地中，植物数量稀少就是这个原因。

不过，红树植物是很聪明的，它们不会任由盐类物质在体内聚集，而是将这些物质排出体外或是“圈”起来以降低危害。

桐花树是红树植物的一种。植物学家在桐花树的叶片表皮发现了一种特殊的结构——盐腺。盐腺一般由两个或多个细胞组成，与普通的植物细胞不同，盐腺细胞的细胞质浓厚，细胞核较大，细胞中的线粒体非常多。另外，这类细胞中没有非常大的中央液泡，而是有许多小液泡。盐腺细胞能够将邻近细胞中的盐类物质通过细胞之间的通道——胞间连丝——运输到自己的体内，然后将这些盐类物质排出细胞外，或者通过盐腺，将这些盐类物质排出植物体外。

植物排出盐分的示意图

有一些红树植物虽然没有盐腺，但是它们也有自己的办法。比如木榄叶片的叶肉细胞内就有一个利器——含晶细胞。

含晶细胞，简单来说，就是含有晶体的细胞。这类植物会在生理活动中，不断地将细胞内的有害盐类物质聚集到一起，促成这些盐分物质形成结晶。这是红树植物为了能够在海边生存下去而形成的一种特化的细胞。

植物排出盐分的示意图

有一些结晶很漂亮。比如草酸钙结晶就是四方晶系;在有些植物中，细胞中的针状晶体会排列成晶束，或者形成特别的立体结构;有些盐类物质形成的结构是钟乳体，就像石花洞中的钟乳石似的，细胞中形成的钟乳体可以看成是钟乳石的微缩版。不过，漂亮归漂亮，这些晶体对植物可是有害的。植物这样做，就是将这些有害的盐类物质“圈”起来、聚集起来，尽可能减弱它们对于植物细胞的伤害。

一般来说，绝大多数植物都会通过开花结果来繁衍后代，果实与种子成为植物产生后代的关键因素。不过，比这更为关键的是种子所处的环境。种子只有在适宜的环境中才会萌发、生根、长叶。

但是，红树植物很不一样，它居然是胎生繁殖的。

这听起来似乎很奇怪。我们只听说过胎生动物，怎么会有“胎生植物”呢？

以小鸡和小猫为例。鸡是卵生动物，鸡蛋要经过孵化才能由蛋清和蛋黄变成小鸡;而猫是胎生动物，刚出生的小猫在结构上跟成年的猫基本相同。

对于植物而言，种子需要慢慢地生长发育才能长成幼苗。从这个角度来看，这像不像鸡蛋经过孵化形成小鸡的过程？

而能够进行胎生繁殖的植物可以直接“生”出一株小苗，这就是红树植物神奇的地方。

其实，红树植物是有种子的，只不过这些种子尚在枝头的时候就开始萌发、长出幼根和叶片，一株微缩版的红树就这样在红树妈妈的枝头诞生了。当红树的后代准备落地时，已经不再是一颗小小的种子了，而是一株小苗。这就像是猫妈妈生出来的是小猫，而不是一枚需要孵化的卵一样。

红树植物为什么要进行胎生繁殖呢？这是由它们所处的特殊环境造成的。

一般来说，种子萌发需要四个基本条件：光照、温度、水分以及稳定的土壤环境。而红树植物所在的海边湿地，潮水频繁，种子掉落在海边湿地后很可能被海水卷走，无边无垠的大海对种子而言是了无生机的绝境。此外，海水盐分高，种子无法直接吸收利用。所以，即便是有适宜的光照和温度，种子也是很难萌发的。形成种子要消耗掉植物很大一部分營养（约15%—33%），投入这么多，一定得有回报才行。如果形成的种子全死光了，就相当于这部分的能量投入全都浪费了，这对植物来说是很不利的。所以，植物会想方设法提高后代的生存率。

胎生繁殖，就是红树植物为了繁衍后代而进行的一次成功的尝试：

红树植物通过开花结果，在枝头形成种子。种子成熟后并不落地，而是直接萌发成幼苗。红树幼苗下端粗大，末端尖锐，就像标枪似的，能够垂直插入海滩淤泥松软的表层，不久就可以生根定植。待潮水再次上涨的时候，幼苗已经完成了定植，不会被海水冲走了。即使运气不好，被海水冲走也没有关系。幼苗可以在海水中漂流2至3个月而不会死亡，一旦到达陆地或者淤泥滩，幼苗就会立即生出幼根，完成自己的使命。