仙人掌进行光合作用是依靠(仙人掌的光合作用是哪个部位)

2022-07-13 12:35:37 发布:网友投稿
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仙人掌的光合作用取决于(仙人掌的光合作用是哪一部分)

安静物种日志

第三十九条原文

墨西哥位于中美洲,被太平洋、大西洋和墨西哥湾环绕,海岸线漫长。

去过墨西哥的人永远不会忘记墨西哥著名的旅游城市坎昆,这里无与伦比的自然风光,洁白柔软的沙滩,蔚蓝清澈的加勒比海,高大茂密的棕榈树,坎昆年平均气温在27℃左右,咸湿的海风会让人陶醉流连忘返。

就像青岛之于东北人,三亚之于中国,马尔代夫之于东南亚,墨西哥的海岸线也是老美们的后花园。

然而,一半是海水,另一半是火焰。如果你呆久了,你会发现三面环海的墨西哥其实一年四季都是干的,到处都是黄沙。你脑海中温暖湿润的海风从未来过这片土地。墨西哥的象牙海岸似乎是一个非常不合理的存在。

要了解墨西哥海岸的奇特之处,必须从墨西哥独特的地理位置入手。墨西哥的地形从北到南狭长。除了沿海平原,主要是高原和山地。在墨西哥的西海岸,一股名为加利福尼亚的寒流一年四季都在流动。寒流降低了海面温度,在海面形成了低压区。空空气总是从高压区流向低压区,这样不仅没有潮湿的海风从海面吹到沙滩上,而且内陆吹到海里的热风会把墨西哥高原上仅有的水汽全部带走。即使是海岸线长达20多公里的坎昆,全年也有240多天的干旱天气。

严峻的环境给人类和植物的生存带来了巨大的挑战。即使是以奇瓦瓦沙漠命名的肉质奇瓦瓦,也无法在奇瓦瓦沙漠腹地生存。在这里,只有仙人掌可以随意种植植物。

据统计,世界上大约有2500种仙人掌植物,其中大约一半生长在墨西哥。行驶在墨西哥的州际公路上,你会发现“仙人掌王国”的美称绝非虚名。你可以看到各种形状的仙人掌,如球拍形、球形、木桩形等。

在我们的一般认知中,仙人掌是有刺的。那些“刺”让它们看起来有攻击性。事实上,它是一种独特的形状,它选择适应自然环境。

在干旱地区,年降雨量很不均匀,往往连续几个月一滴雨也不下。那么,在这几个月里,仙人掌是怎么熬过来的呢?

仙人掌要想减少水分的蒸发,自然要先从叶子开始。首先,它们使叶子变得更小更薄。刚长出来的仙人掌叶子还是有点芽的形状,但是仙人掌的树干越成熟,叶子就越畸形。最后,这些叶子会变成木质化的穗状花序,再也不会消耗水分。

带刺的叶子当然可以减少水分蒸发,但是叶子的重要功能,也就是光合作用,却无法进行。仙人掌的计划是把储存水分和光合作用的所有任务交给原本只用于营养运输和身体支持的茎干。这种简化的结构不仅可以减少水运输的路径长度,还可以让尖刺保护作为水仓库的茎干。那些想偷仙人掌的动物,想吃仙人掌茎的动物,难免会被仙人掌的刺蛰。

然而,仅仅放弃叶子并不足以锁住水。只要仙人掌还在进行光合作用,就要以水和二氧化碳为原料。水保存在仙人掌中,可以随时提取和使用。但是二氧化碳呢?空空气中的二氧化碳源源不断,但仙人掌要想吸收二氧化碳,就必须打开毛孔。造口一打开,体内的水分就会立即流失。这简直是一个无法解决的悖论。

夏天暴晒的阳光会将仙人掌的皮肤加热到50℃以上,而仙人掌下面的沙子温度会高达70℃。生活在沙漠中的动物绝不会选择白天外出。他们会等到太阳下山后,再出来活动。

在漫长的进化过程中,仙人掌也找到了应对烈日的方法。它们会在凉爽的夜晚打开毛孔,吸收空气体中的二氧化碳,然后通过一系列复杂的化学反应将二氧化碳储存在有机酸中。第二天,有机酸中的二氧化碳再次释放出来。这样,光合作用才能顺利进行。夜间吸收二氧化碳,白天用于光合作用的方式叫景天酸代谢。

干旱环境中的大多数多肉植物都利用这种特殊的光合作用。它的优点是可以巧妙地固定碳元素,使植物在打开气孔时可以避开强烈的阳光,从而避免体内水分的流失。但是也有缺点,就是景天酸代谢的效率不高,在固体物质的积累上,景天酸代谢肉质植物的效率要低很多。因此,大多数生长在干旱环境中的肉质植物生长缓慢,但它们也活得更长。

作为沙漠环境的开拓者,光靠节约用水肯定是不够的。仙人掌还必须有很强的吸水能力。在普通人的认知中,可能会认为仙人掌会把根扎进土壤深处,吸收这里的地下水。不幸的是,奇瓦瓦沙漠是典型的高原沙漠,根本没有浅层地下水。

因此,他们必须能够在下雨时尽快收集水。沙漠中的土壤保水能力特别差。雨水一旦落在沙子上,就会迅速往下渗,即使吸收速度稍慢,也会浪费大量的水分。

仙人掌的策略是扩散根部。仙人掌的根系很长,但根并不深,它们横向生长在浅沙土中。高大仙人掌的根系会被水平编织成一张大网,覆盖数百平方米的沙子。一旦开始下雨,几百平方米的网状根系会把渗入整个沙地的雨水一扫而光,全部收集起来。

每一棵高大的仙人掌都有自己的领地。只有面积足够大的沙漠才能养活一棵巨大的仙人掌,少量的水渗入地下。

然而,这还不是最糟糕的情况。至少,仙人掌还是有自己的领地的。仙人掌如何在同样干燥多石的山坡上生存?

岩牡丹就是生长在这种比较恶劣环境下的植物。它们生长在墨西哥吉娃娃沙漠东部的山区,这是墨西哥高原上最干燥的地方。

岩牡丹生活在岩石多的地方,空之间没有足够的空间伸根。因此,岩石牡丹在沙漠中获得的水分比仙人掌少。为了对抗这种恶劣的环境,他们只是把整个躯干埋在沙子里,只留下顶部暴露在土壤表面。

它们的外观看起来与传统仙人掌大不相同。地球表面那些裸露的部分看上去就像牡丹后的牡丹花,因此得名岩牡丹。

看完这些图片,你会不会觉得奇怪,岩石牡丹真的是仙人掌吗?仙人掌的叶子不是退化了吗?那么,这些层状的叶状结构是什么呢?它们真的不是树叶吗?

答案是:这些叶子一样的凸起,其实不是它们的叶子,而是它们从茎上凸起来的。这些凸起的作用和叶子完全一样,就是增加植物的表面积,进行光合作用。

如果你仔细观察仙人掌,你会发现许多种类的仙人掌在肉质凸起上有刺。仙人掌的一些刺有明显的肉质凸起,看起来像长在仙人掌上的绿手指,它们的刺正好在绿手指的末端。这些绿色手指的作用,我不需要告诉你,你就能猜到,就是增加茎的表面积让更多的表皮细胞能够进行光合作用。

仙人掌科有一个乳突球科,属于这个亚科的植物都是这种形态。乳突球家族的这些伟大成员为了适应沙漠中的干旱而放弃了叶子;为了适应更恶劣的山区环境,树叶又被发明了。

看我上面发的图片。你不需要记住这个仙人掌的名字。我只想说,和上图一样,一个个突起明显的仙人掌球,基本都被归为“乳突球族”。岩牡丹当然也是乳突球家族的一员。

当你到达岩石牡丹时,它的茎的肉质突起简单地长成叶子的形状。这些假叶子一层一层地长在一起,看起来就像岩石雕刻的牡丹。很难相信他们长什么样。这些不是真正的树叶。它们只是仙人掌在进化过程中的一个全新发明。

牡丹几乎是世界上生长速度最慢的肉质植物。在芍药属、新墩牡丹和龟牡丹中,它们都需要30多年才能开花,但真正长成一株需要100年。这100年不是夸张,是真的。养过岩牡丹的花友们一定知道,有的时候,岩牡丹一年也长不出一片“叶子”,一棵有100片“叶子”的岩牡丹也要100年。正是因为这个特点,花友们称岩牡丹为“活石”。

在仙人掌植物中,再造叶子的现象并不少见。例如,蟹爪兰在中国的花卉市场上随处可见。它是一种原产于巴西雨林的仙人掌植物,这里水多但光照相对较弱,与传统的仙人掌生活环境有很大不同。

对于这种环境,克拉苏的应对策略是将茎展平,多做枝条,使茎的受光面积尽可能大。海棠中仍然没有传统的叶子,但是从远处看,它们扁平的茎上长出了许多枝条,这些枝条不仅看起来像叶子,而且看起来更像雨林植物的叶子。在潮湿多雨的环境中,蟹爪兰成功地改变了形状,他们也再次发明了树叶。

仙人掌植物为了在干旱的沙漠中生存,起初经历了一系列的进化,拥有最极端的涵养水源手段。然而,在高山或沙漠地区,为了适应当地环境,他们重新发明了树叶。生活变成了现在的样子,是环境所迫。

至于那些离开故土,被园丁栽培的仙人掌,它们在我们的卧室里过着永不缺水的生活。不过,我们再强调一句老话——不要违背它的原生习惯。只有这样,我们才能和他们在一起很久。

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