劉海明
在我國南方沿海地區(qū)的海灘上,常能看到一些2至4米高的小喬木。它們長著綠色的、橢圓形的葉子,黑褐色的樹皮,還有一些看上去頗為奇怪的、從樹干上伸出來并扎入海水中的“小木棍”。
乍一看,這種喬木渾身上下似乎沒有跟紅色有關的東西,怎么就被叫作紅樹了呢?
觀察植物的時候,可是需要一些耐心和細心的哦!
仔細觀察葉片——翻過葉片,中部最粗壯的那根主脈呈現(xiàn)出了紅色;葉柄也呈現(xiàn)出淡淡的紅色。
僅此而已了嗎?
紅樹的樹干是黑褐色的沒錯,但是如果輕輕剝開一小塊樹皮——樹皮之下的莖干居然是紅色的。
在熱帶地區(qū),人們會將這類紅樹植物砍伐下來使用,新鮮的莖干切面同樣是紅色的。
原來,在紅樹植物的樹干中,存在一種叫作單寧酸的化學物質。這個名字聽起來很陌生,但其實它離我們并不遙遠——沒熟透的水果吃起來會有些發(fā)澀,就是因為其中含有單寧酸。
含有單寧酸的植物的樹皮被剝開或者樹干被砍斷后,植物組織暴露在空氣中,其中的單寧酸會被空氣中的氧氣氧化,因而顯示出紅色。
所以,這類植物被叫作紅樹植物。
在植物學領域,一提到“紅樹”,通常泛指紅樹屬甚至紅樹科的眾多植物,也有使用“紅樹”這個名稱代表紅樹這一種植物的,但這種情況比較少。
與其他生活在溫暖濕潤的陸地環(huán)境中的植物相比,紅樹植物的生存環(huán)境相當惡劣。
紅樹植物扎根于海邊的空曠灘地,在這些地區(qū),臺風等極端天氣時常“光顧”,如果沒有特殊本領,紅樹是不可能活下來的。
植物的根系不僅要吸收養(yǎng)分,而且也需要吸收空氣。海邊的濕地含水量較高,在這樣的環(huán)境中,紅樹植物的根是怎樣呼吸的呢?
另外,生活在內陸的植物,根系“喝”的是淡水,含鹽量比較低。而紅樹生活的海邊,潮漲潮落,海水不停地給紅樹帶來大量鹽分。紅樹植物要如何“消化”這些鹽分以確保自己安然無恙呢?
最后,還有一個非常重要的問題——繁衍后代。在比較濕潤的陸地環(huán)境中,種子成熟后會從枝頭脫落,或是隨風飛舞,或是借助于人和動物到達一個新的生活環(huán)境,之后開始萌發(fā)、長大。而這一切對于紅樹植物來說則是一種奢望。如果在海邊散播種子,起起落落的海水會將種子帶到廣闊無垠的大海中去。落地生根?不可能的。紅樹植物要怎么解決這個難題呢?
在漫長的進化之路上,紅樹植物找到了三個應對策略——生出支柱根和呼吸根、形成特殊結構以及胎生繁殖。
面對大風等惡劣天氣時,植物會想方設法讓自己存活下去。
有的植物會使勁往深處扎根。研究人員發(fā)現(xiàn),20米高的大樹,其樹根在土壤中的深度可能遠超20米?!案畹俟獭闭f的就是這個意思。
有的植物則想出了另一個辦法——給自己“架拐”,也就是形成支柱根。玉米的莖在接近土壤的地方就有一圈伸進土壤的根,這就是支柱根。
在熱帶雨林中,很多植物(如大花五埡果、印度橡皮樹、紅厚殼等)長有像木板一樣的板狀根,這些板狀根就像是加強版的拐棍,能夠幫助這些植物不至于伏倒在大風之中。
一提起榕樹,就想到人們常用“獨木成林”來形容它,其實說的就是榕樹的樹干能生出許多支柱根,讓榕樹不至于因自重太大而被自己壓趴下。
紅樹植物與榕樹很相似,也會從樹干上生出一些棍狀的支柱根,幫助植物在海邊“站穩(wěn)腳跟”。不僅如此,在土壤中積極拓展根系的支柱根能夠緊緊地抓住土壤,讓土壤不至于因為海水的沖刷而大量、快速地流失。紅樹植物還能降低海浪對海邊環(huán)境的侵擾,保護生活在紅樹林中的小動物,所以,人們也將紅樹植物稱作“海岸衛(wèi)士”。
關于植物的根,還有另外一個現(xiàn)象經常被人們所忽視——根是需要呼吸的。
我們知道,水中的氧氣含量要遠遠低于空氣中的氧氣含量,對于生活在濕地中的紅樹植物而言,該怎么辦呢?
得想辦法從空氣中直接獲取氧氣。
紅樹植物有兩種能夠進行呼吸作用的根,一種是從樹干或者樹冠下部的分枝產生的、下垂的氣生根,這種根不會垂到地面上;一種是生長在泥土中的根,這種根會向上生長,形成小枝一樣的突起,這些小根就不是向地性生長了,而是背地性生長。這兩種根都長有發(fā)達的通氣組織,能夠幫助紅樹植物順利獲取空氣中的氧,實現(xiàn)根的呼吸作用。
海水又咸又苦,因為海水中含有大量的鹽類物質,包括氯化鈉(也就是食鹽的成分)、氯化鎂、硫酸鎂、碳酸鎂以及其他多種鹽類物質。
海水對很多植物來說是危險的——在植物體內大量聚集的鹽分會造成植物體內滲透壓的變化,導致許多有水參與的生理反應或者化學變化不能正常進行,從而使植物出現(xiàn)病態(tài),甚至死亡。在含有大量鹽堿成分的鹽堿地中,植物數(shù)量稀少就是這個原因。
不過,紅樹植物是很聰明的,它們不會任由鹽類物質在體內聚集,而是將這些物質排出體外或是“圈”起來以降低危害。
桐花樹是紅樹植物的一種。植物學家在桐花樹的葉片表皮發(fā)現(xiàn)了一種特殊的結構——鹽腺。鹽腺一般由兩個或多個細胞組成,與普通的植物細胞不同,鹽腺細胞的細胞質濃厚,細胞核較大,細胞中的線粒體非常多。另外,這類細胞中沒有非常大的中央液泡,而是有許多小液泡。鹽腺細胞能夠將鄰近細胞中的鹽類物質通過細胞之間的通道——胞間連絲——運輸?shù)阶约旱捏w內,然后將這些鹽類物質排出細胞外,或者通過鹽腺,將這些鹽類物質排出植物體外。
植物排出鹽分的示意圖
有一些紅樹植物雖然沒有鹽腺,但是它們也有自己的辦法。比如木欖葉片的葉肉細胞內就有一個利器——含晶細胞。
含晶細胞,簡單來說,就是含有晶體的細胞。這類植物會在生理活動中,不斷地將細胞內的有害鹽類物質聚集到一起,促成這些鹽分物質形成結晶。這是紅樹植物為了能夠在海邊生存下去而形成的一種特化的細胞。
植物排出鹽分的示意圖
有一些結晶很漂亮。比如草酸鈣結晶就是四方晶系;在有些植物中,細胞中的針狀晶體會排列成晶束,或者形成特別的立體結構;有些鹽類物質形成的結構是鐘乳體,就像石花洞中的鐘乳石似的,細胞中形成的鐘乳體可以看成是鐘乳石的微縮版。不過,漂亮歸漂亮,這些晶體對植物可是有害的。植物這樣做,就是將這些有害的鹽類物質“圈”起來、聚集起來,盡可能減弱它們對于植物細胞的傷害。
一般來說,絕大多數(shù)植物都會通過開花結果來繁衍后代,果實與種子成為植物產生后代的關鍵因素。不過,比這更為關鍵的是種子所處的環(huán)境。種子只有在適宜的環(huán)境中才會萌發(fā)、生根、長葉。
但是,紅樹植物很不一樣,它居然是胎生繁殖的。
這聽起來似乎很奇怪。我們只聽說過胎生動物,怎么會有“胎生植物”呢?
以小雞和小貓為例。雞是卵生動物,雞蛋要經過孵化才能由蛋清和蛋黃變成小雞;而貓是胎生動物,剛出生的小貓在結構上跟成年的貓基本相同。
對于植物而言,種子需要慢慢地生長發(fā)育才能長成幼苗。從這個角度來看,這像不像雞蛋經過孵化形成小雞的過程?
而能夠進行胎生繁殖的植物可以直接“生”出一株小苗,這就是紅樹植物神奇的地方。
其實,紅樹植物是有種子的,只不過這些種子尚在枝頭的時候就開始萌發(fā)、長出幼根和葉片,一株微縮版的紅樹就這樣在紅樹媽媽的枝頭誕生了。當紅樹的后代準備落地時,已經不再是一顆小小的種子了,而是一株小苗。這就像是貓媽媽生出來的是小貓,而不是一枚需要孵化的卵一樣。
紅樹植物為什么要進行胎生繁殖呢?這是由它們所處的特殊環(huán)境造成的。
一般來說,種子萌發(fā)需要四個基本條件:光照、溫度、水分以及穩(wěn)定的土壤環(huán)境。而紅樹植物所在的海邊濕地,潮水頻繁,種子掉落在海邊濕地后很可能被海水卷走,無邊無垠的大海對種子而言是了無生機的絕境。此外,海水鹽分高,種子無法直接吸收利用。所以,即便是有適宜的光照和溫度,種子也是很難萌發(fā)的。形成種子要消耗掉植物很大一部分營養(yǎng)(約15%—33%),投入這么多,一定得有回報才行。如果形成的種子全死光了,就相當于這部分的能量投入全都浪費了,這對植物來說是很不利的。所以,植物會想方設法提高后代的生存率。
胎生繁殖,就是紅樹植物為了繁衍后代而進行的一次成功的嘗試:
紅樹植物通過開花結果,在枝頭形成種子。種子成熟后并不落地,而是直接萌發(fā)成幼苗。紅樹幼苗下端粗大,末端尖銳,就像標槍似的,能夠垂直插入海灘淤泥松軟的表層,不久就可以生根定植。待潮水再次上漲的時候,幼苗已經完成了定植,不會被海水沖走了。即使運氣不好,被海水沖走也沒有關系。幼苗可以在海水中漂流2至3個月而不會死亡,一旦到達陸地或者淤泥灘,幼苗就會立即生出幼根,完成自己的使命。
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