一株鹽生植物的自述丨旱域生靈
編者按:在我國廣袤的西北干旱區(qū),至西向東串珠狀地橫亙著溫帶沙漠和草原沙地。就在這大部罕有人群居住的地方,卻生活著眾多具有特別生存能力的動植物。它們盡使千種能耐,盡展萬般風(fēng)采,在大漠絕地里頑強而瀟灑地生存著,默默地繁衍著。中科院之聲與中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所聯(lián)合開設(shè)“旱域生靈”專欄,在這里,我們關(guān)注這些承載著干旱區(qū)生物多樣性以及生態(tài)服務(wù)功能的動植物,讓我們一起分享干旱區(qū)研究領(lǐng)域?qū)W者們的艱辛與付出,成果與期望吧!
我是一株鹽生植物,當(dāng)然,這是人類對我們能在高鹽環(huán)境下正常生長的植物的統(tǒng)稱,實際上,我們的家族非常龐大,占了世界植物資源的1%!
豐富多彩的鹽生植物
不僅如此,與地球上不同區(qū)域的人類在膚色、飲食喜好、生活習(xí)慣存在明顯差異一樣,由于生存環(huán)境的不同,我們的兄弟姐妹在形態(tài)、養(yǎng)分需求、對土壤鹽分的適應(yīng)策略方面也都不甚相同。因此,人類為了更好地認識我們,將我們分成了3個大的家族:吸鹽鹽生植物、泌鹽鹽生植物、拒鹽鹽生植物。
盡管我們的家族之間存在很大區(qū)別,但有一樣:我們都堅強地活在這個世界艱苦的地方!我對此深感驕傲!
由于時代過于久遠,我們自己也不是很清楚我們的起源了,而且在漫長的歷史中,由于人類更多地關(guān)注對他們更為有用的植物種類,比如糧食作物、林果樹木,以及可以作為動物食物的飼草植物,我們一直被忽視,但我們并不氣餒,我們相信:是金子遲早會發(fā)光,我們自身的價值一定會得到體現(xiàn)!我們只需要靜靜地等待。
終于,我們的時代來臨了,在地球上,隨著人口的增加,人類需要更多土地,但良好的耕地資源實際上是不斷減少的,終于,他們注意到了占世界陸地總面積6.5%的鹽堿地,而那正是我們的舞臺!
于是,人類的目光終于轉(zhuǎn)到了我們的身上,他們驚訝地發(fā)現(xiàn),在他們認為根本無法生活的鹽漬環(huán)境中,居然存在著豐富多彩的我們,這引起了他們興趣,于是,他們開始研究我們的起源,為我們制作了家譜,盡管很粗略,但我們依然感覺很欣慰,也很感謝他們!
原來,我們的祖先最早是生活在海洋中的藻類,這可能是我們能夠在高鹽分環(huán)境中生存的基礎(chǔ),因為在我們的骨子里始終留存著適應(yīng)高鹽環(huán)境的基因。
后來,我們逐漸進入陸地尋找新的生活家園,繼而成為陸地淡水藻類,并逐漸由苔蘚植物、蕨類植物到裸子植物再到被子植物進化,我們的形態(tài)隨著生存環(huán)境的改變發(fā)生了明顯的變化:逐漸形成了氣孔、角質(zhì)、蠟質(zhì)和表皮毛等結(jié)構(gòu),這些都像盔甲一樣,屬于我們的表皮保護性結(jié)構(gòu),擴展了我們的生存空間,使我們可以在海岸、島嶼和鹽漬地區(qū)生存,并最終造就了今天的我們——鹽生植物。
在我們的生存環(huán)境中,土壤水分中溶解了大量有害的鹽分。因此我們必須解決的一個難題是:如何有效吸收水分,同時逃避鹽分帶來的傷害。實際上,為了能在高鹽環(huán)境中正常生長,我們在長期的進化過程中,還鍛煉出了特別的生存本領(lǐng)。
比如,我們家族中能力強的吸鹽鹽生植物,身體形態(tài)發(fā)生了明顯變化,葉子或者莖稈呈現(xiàn)肉質(zhì)化特征,可以把從土壤中吸收的鹽分“禁錮”在碩大的液泡中,而不影響發(fā)育。這樣高濃度的鹽分聚集在體內(nèi),有助于我們的根系更加輕松地從土壤中吸收水分,甚至水分會近乎主動的滲透到我們根系中來。
吸鹽鹽生植物的代表(鹽角草)
比如泌鹽鹽生植物,發(fā)育出一些獨特的組織:鹽囊泡或者鹽腺,它們就像水庫一樣,可以暫時將鹽分存儲在其中,并在恰當(dāng)時期將其排出體外。這樣我們吸收了生存所必須的水分,同時將有害的鹽分排出體外。
泌鹽鹽生植物的代表(琵琶柴)
再比如拒鹽鹽生植物,顧名思義,我的這個兄弟非常傲嬌,他對鹽分直接采取拒絕的態(tài)度,選擇不吸收或者少量吸收。也就是我們過濾鹽分,直接吸收水分。
因此,你們?nèi)祟愐矐?yīng)該向我們鹽生植物學(xué)習(xí):在面對挫折和困難的時候,你是勇于面對變害為利?坦然接受疏導(dǎo)排遣?還是銅墻鐵壁不受傷害呢?
拒鹽鹽生植物的代表(蘆葦)
當(dāng)然,無論哪種本領(lǐng),我們都是為了實現(xiàn)同一個目的:減少鹽分對我們身體的傷害。
另一方面,在與鹽分長期的相處過程中,我們不僅采取斗爭的方法,也試圖與之建立良好的合作關(guān)系,通過進化,我們逐漸改變了我們的食譜,相比于其他植物將鹽分作為“毒藥”,我們通過自身的努力逐漸將鹽分變?yōu)槲覀兠牢兜氖澄铩=裉欤}分已經(jīng)成了我們生命中不可或缺的養(yǎng)分,沒有他們,我們反而很難正常生長了。說實話,雖然很另類,但我很佩服我們自己面對艱苦環(huán)境的斗爭能力和采取的非常聰明的策略!
盡管如此,我們的孩子(種子)在發(fā)育初期并沒有掌握上述本領(lǐng),因此,我們通過努力為他們打造了一系列的保護措施,比如我們有些兄弟姐妹將自己的孩子分成了兩類(種子二型性),一類擁有堅硬的黑色外殼,可以在土壤中留存非常長的時間,通過休眠等待好的成長時機;另一類擁有褐色外套,可以在土壤中盡快萌發(fā),從而讓孩子健康成長。
異子蓬的褐色種子與黑色種子(種子二型性)
再比如有些孩子身上穿了一層粘液外套,可以減少鹽分的危害。
粘液保護層
還有些直接在身上穿上了一層用堅硬的硅制作成的外套,也能大限度地隔絕鹽分帶來的傷害。
種子的硅保護層
當(dāng)然,我們所有的孩子還通過長期的鍛煉,擁有了敏銳的洞察力,一旦出現(xiàn)較好的成長環(huán)境,就能快速萌發(fā),因為,他們深知“機不可失,時不再來”!
鹽生植物種子快速萌發(fā)能力
現(xiàn)在,你們就理解了我們生存的不易了吧!
今天,通過科學(xué)家的研究和科學(xué)普及,人類對我們有了更深刻的認識,也在努力為我們提供更好的生存環(huán)境,比如,通過適當(dāng)灌溉,給我們的孩子創(chuàng)造更好的萌發(fā)環(huán)境;根據(jù)我們不同生長發(fā)育時期的“飯量”及食物喜好,制定了針對性的食譜,提供了適量可口的食物(肥料),使我們從過去瘦弱的狀態(tài)向健壯轉(zhuǎn)變。我們的體重、身高增加了很多倍!
通過滴灌為鹽生植物種子萌發(fā)創(chuàng)造良好環(huán)境
我們對此充滿感激,我們也希望為人類作出相應(yīng)的貢獻,讓我們很高興的是,我們掌握的很多本領(lǐng)在今天逐漸有了用武之地,比如,我們的兄弟吸鹽鹽生植物可以通過吸收大量的鹽分存儲在自身體內(nèi),每畝地可以吸收鹽分300-500公斤,2-3年后即可實現(xiàn)改良鹽堿地的目標,并為其他普通作物提供良好的生長環(huán)境,雖然是為他人做嫁衣,但作為幕后英雄的我們倍感驕傲,而且,我們的身影已經(jīng)擴展到全國主要鹽堿區(qū),并走出了國門。
利用鹽生植物改良鹽堿地
當(dāng)然,我們還可以作為動物的飼草,由于我們體內(nèi)含有很高的鹽分和一些特殊物質(zhì),可以提高牛羊肉的品質(zhì);我們還是美味的蔬菜,被端上了餐桌;我們體內(nèi)含有大量鹽基離子,通過高溫錘煉,轉(zhuǎn)變?yōu)樯锾?,可以有效改良南方的酸性土壤;通過處理,我們還是非常有益健康的生物鹽。通過千百年的等待,在今天這個“人人為我、我為人人”的時代,通過我們的努力,與人類相互成全,實現(xiàn)自身價值,我們很高興!
由鹽生植物制作的飼草(左上)、生物炭(右上)、蔬菜(左下)、植物鹽(右下)
然而,隨著人類對環(huán)境的破壞和對土地的過度開墾,我們的生存空間受到擠壓,這讓我們感到不安,有些兄弟姐妹正在逐漸永遠地離開我們,雖然科學(xué)家正試圖通過建立保育園保護我們,但這遠遠不夠,未來,我們希望能得到更多的理解和愛護,我們也將作出自身的貢獻!
(文中圖片均來自中科院新疆生地所農(nóng)田生態(tài)學(xué)研究團隊)
來源:中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所
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