我们都知道植物,很简单,不会动,但它在地球上生活了30亿年;我们也都知道恐龙,恐龙很厉害,横行天下,但它只存活了1.6亿年。
从存活时间来看,静止的植物,竟然完胜好动的恐龙。植物的生存法则到底是什么?我们一起来揭开谜底。
不管是植物还是动物,其生存都会面临各种威胁,包括极端天气和其他生物的破坏,我们统称之为逆境。面对逆境,动物可以逃,而植物只能待在原地。然而,曾经与恐龙同在的桫椤还在,恐龙却早已消失。植物逆境生存的神奇之处到底在哪里?让我们一起来揭晓。
先来看看几种典型的植物,一起来简单感受下它们的生存之道。
榕树:榕树四处安家、随处长根,除了种子随鸟类四处撒播安家外,还拥有大量的气生根,将依附的植物完全包裹,将其绞杀致死,而榕树本身则在空间争夺中取得胜利,替代了原有植物。
榕树
椰子:椰子落在海滩上的椰果被吹到海里,随流漂浮,其厚厚的外皮能保护种子不被海水泡死。其漂流历程可以持续数月,一旦被冲上沙滩,就开始生根发芽。
弥勒树:弥勒树是植物界中的骆驼,生长在季节性干旱的地方。它拥有独特的“肚子”,就像海绵一样,粗大的树干中存满了水分,即使一年不下雨,也不会受很大影响。
弥勒树
显然,以上这些植物,都拥有逆境中生存的本领。然而,植物要面临的逆境还有很多。面对逆境,它们一般会有哪些反应?
逆境是对植物生长和生存不利的各种环境因素的总称,又称胁迫。胁迫分为非生物胁迫和生物胁迫,常见的非生物胁迫有干旱、低温、盐胁迫、金属胁迫等等,常见的生物胁迫有病害、虫害、杂草危害等等。
面对逆境,植物通常有以下几种应对方式:
避逆性避逆性指植物通过调整生育周期来避开逆境的干扰,使其在相对适宜的环境中完成其生命周期。如一些植物可以在夏天完成自己的整个生命周期,从而避开恶劣的秋冬季节。其中短命菊是世界上生命周期最短的植物之一,它的寿命还不到一个月。
御逆性
植物处于逆境中,仍然能够保持正常的生理活性,这类植物往往具有根系发达,吸水、吸肥能力强等特点。如仙人掌可贮藏大量水分,白天气孔还会关闭以降低蒸腾,来抵御干旱的影响。
仙人掌
耐逆性植物身处不利环境时,可通过代谢反应来阻止、降低或修复由逆境造成的损伤,使其保持正常的生理活动。如植物遇到干旱或低温时,细胞内渗透物质会增加,以提高细胞抗性。
干旱中顽强生长的植物
以上是植物在逆境环境中的三种适应方式,那么在不同胁迫下,植物具体又是如何应对的呢?
干旱胁迫植物在干旱环境中,当蒸腾消耗的水分大于吸收的水分时,体内就会失水,从而发生干旱胁迫,其生长会受到抑制,光合作用减弱,内源激素代谢也会失衡,细胞内酶系统发生变化。
我们可以发现,一些抗旱能力较强的植物,其叶片往往会演化出薄薄的鳞片或者毛,以减少水分的蒸发。同时,这些毛还可以降低紫外线的辐射,比如沙枣树。
沙漠中的沙枣树
当然,不是所有的抗旱植物都千篇一律,有的并没有进化出鳞片或者毛。有些植物的叶片非常隐蔽,十分巧妙的避免了水分过量蒸发。但既然是植物,还得保证光合作用的正常进行,这样才能提供植物正常生命活动所需要的能量。这些叶片退化的植物,却巧妙的将茎干和枝条利用了起来,其细胞里有叶绿体,这些组织当仁不让承担起了提供能量的重任。光棍树大家可以了解下。
光棍树
水分胁迫干旱要命,水涝同样如此。热带雨林的植物几乎每天都在淋浴,然而雨水的冲刷会影响光合作用,怎么办呢?我们可以发现,热带雨林中的植物其叶片都十分光滑,雨滴打在上面,瞬间就会滑落。更有意思的是龟背竹,它还在中间形成了一个个空洞,看起来就像被虫子咬过一样,其实这就是用来漏雨的。
龟背竹
另外我们知道,雨水多的时候,地面以下组织的呼吸作用还会受到影响,植物同样有办法应对。我们可以发现,水生植物专门在体内进化出了通气管道,可将气体不断吸入,气体再沿着管道输送到地下根部或者茎部,以保证地下部分正常的呼吸。大家看看藕的构造,大概就知道了。
藕
低温胁迫低温胁迫分冷害和冻害,0℃以下为冻害,0℃以上为冷害,面对低温环境,植物又会采取什么办法?
落叶成为植物适应低温的一种常用手段,很多植物都会落叶,比如常见的有悬铃木、桃树等。它们往往会在入冬前集中落叶。当然,叶片掉落,就意味着进行植物光合作用的“能量加工厂”停业,但好在这并不意味着树从此就消极怠工,相反,之前制造的有机物会暂时运输到树干、枝条中贮存起来,供幼芽萌发、生长用。
梧桐落叶
此外,针叶也是植物抵御低温的一种方式,常见的针叶树有松树、杉树等,相比普通叶片,针叶面积相当小。不管是落叶还是针叶,其最大的好处在于大大降低树体的能量损耗,以此来度过低温极端天气。
针叶松树
盐胁迫植物在盐胁迫下会有很多不良反应,比如能量平衡被打破,甚至还会积累有毒物质。比如海滨地区的盐分就很重,超过大多数植物能够承受的范围,很多植物在这种盐胁迫下都会失水而死。但依然有植物在盐碱地存活得好好的。它们又有哪些技能呢?
有的植物可以将过量的盐分通过叶片分泌出来,以此降低体内的渗透压,使得自身在盐胁迫下正常生长。比如胡杨,其分泌的盐分经常在叶面结为盐晶。
胡杨
植物分泌盐
生物胁迫除了各种各样的极端天气外,植物要面临的挑战还有很多,刚刚提到的都是植物要面临的非生物胁迫,植物还要面对真菌、细菌、病毒等生物胁迫。植物面对生物胁迫又会作何反应呢?
比如,植物在受到病原体感染后,会通过细胞壁的木质化来阻止病菌的进一步侵染。另外,这些病原体往往无法在死细胞中生存。植物充分利用了这一点,当这些病原体接触植物时,植物会发生超敏反应,形成枯斑坏死,病原体因得不到营养而死亡。
柑橘炭疽病病斑
当然,有时候躲过了天灾和病害,还会飞来其他横祸。植物还要面对另外一个同样庞大的群体——动物,面对动物的啃食,植物如何保证自己的种族繁衍呢?
长刺成为植物防止动物过度啃食的一种计谋,比如月季。当然,植物还可以通过别的方式来混淆动物,比如果树的大小年,某种程度上可以让动物找不着规律,从而让动物们不知所措。
带刺的月季
当然,以上主要是植物在不利环境中的形态变化,其实,植物的逆境生存法则当然远不止这些。它还会通过体内的一系列变化来适应周围的环境。
比如面对低温环境,植物会通过改变细胞内渗透物质的浓度,使得细胞不易结冰,以此来抵御低温环境。另外,植物内源激素也在抗逆中起到了重要作用,比如脱落酸,它可以促进气孔关闭,保持植物体内的水分平衡,进一步提高植物的抗性。当然,植物在逆境环境下的一系列外在形态、内在细胞变化,最终都是由遗传物质决定的。不同的植物,在逆境环境中,其基因的表达情况是不同的,这决定了它们在逆境中所呈现出来的各种反应。关于这一点,就不在这里赘述了。
面对不利环境,植物看似一动不动,其实一直在不断改变自身,从细胞代谢物质的调节,到枝叶形态的改变,可以说无所不用其极。正是这种强大的适应能力,使得植物可以应对千变万化的环境,最终长存于地球。或许这又印证了一个道理:越简单,越强大。
植物在逆境中所折射出来的生存法则,实在让人佩服!关于植物在逆境中的生存之道,大家还有什么想说的呢?欢迎在评论区留言互动哦!
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