貧瘠的土地上植物依靠什麼成功地生存繁衍?
澳大利亞西南部氣候惡劣。土地貧瘠。然而卻有地球上最多樣的植物群落。
在澳大利亞偏僻的西南部沙化地區,有一大片貧瘠的土地,高過膝蓋的灌木叢難掩那瘦骨嶙峋的土壤,窮盡目力也望不到盡頭。夏季酷熱難耐,蒸騰而上的熱氣模糊了地平線。除了風聲,萬籟俱寂……這裡就是被澳大利亞當地人稱作「克旺甘」的地方。
克旺甘地區夏季乾熱,冬季潮濕。屬於地球上為數不多的地中海氣候環境(南非、美國加利福尼亞州和南歐也屬於這種氣候環境)。然而,不可思議的是,在這片生態環境極其惡劣的土地上,卻生長著地球上最豐富多樣的植物群落。每當春天來臨,無數艷麗的花兒綻放,讓人目不暇接。雨林地區通常被認為是地球上植物種類最豐富的地方,而克旺甘地區的植物種類之多足以與之一爭高下。統計數據表明,克旺甘地區生長有3600多種植物,每150平方米的地方就能找到約100種木本植物,數量超過地球上同樣大小的任何一塊雨林。
不過,這裡植物種類雖然繁多,卻主要分屬不多的幾個科,僅桃金娘科、豆科和山龍眼科就佔了近一半。
克旺甘地區因其豐富的植物多樣性而被譽為「沙漠中的秘密花園」,每年吸引著來自世界各地的眾多的旅遊者。
在嚴苛的生態環境條件下,植物依靠什麼成功地生存繁衍?
克旺甘地區位於澳大利亞西南部,四周分布著地球上最古老的地殼,這裡幾億年來都沒發生什麼變化,沒有造山運動,沒有火山運動,也沒有冰川活動,唯一的變化就是雨水侵蝕,而雨水將土壤中所有的營養物都沖走了。在貧瘠的土地上,只有雨季來臨時,莊稼才能長出來。當地人採用水耕法栽培作物,將各種營養物添加到土壤中。這種耕作法只有短期效應,因為沙化土壤的下面全是鹽分,一旦耕作破壞了表層土壤,地下鹽水水位就會慢慢上升,最終殺死紮根很深的作物。此外,這裡還有一個嚴重的問題:土壤極度缺磷,磷含量低至幾乎沒有哪一種植物能夠應付。
為什麼在如此惡劣的環境中卻生長著豐富多樣的植物群落?科學家一直都在尋找答案。最近,一個明顯違反直覺的論點逐漸被人們所接受:正是貧瘠的土壤促生了植物群落的多樣性。
1970年,美國植物學家大衛·迪爾曼提出了一個觀點。他認為,在某些特定的生態空間中,比如濕地或闊葉樹林,植物為了佔據優勢地位,拚命生長,因為它們需要「壟斷」資源;而在另外一些特定生態空間中,植物則採取了「和平共處」的生存策略,有的生長在有少量磷肥堆積的微孔周圍,有的生長在乾旱的高地,還有的在斜坡上繁衍生長……在澳大利亞西南部單調乏味的沙原地帶,各種各樣的地形地貌為各種植物提供了可選擇的生存空間。
除了與其他植物「和平共處」而外,植物還進化出了各種生存技能。以食肉植物茅膏菜為例。
在氣候濕潤的冬春季節。茅膏菜長出黏糊糊的葉子,專用來誘捕各種昆蟲,且效率驚人,據說有一種茅膏菜,在春季一天能捕捉80隻小節肢動物。昆蟲為食肉植物提供了至關重要的氮、磷、鉀、鈉和鋅等營養元素。
大部分植物不具備捕捉昆蟲的能力,它們如何生存呢?其中一些與土壤中的真菌建立了「共生關係」:植物從真菌那裡獲取營養,真菌則通過植物根須吸收植物製造的糖分,彼此都從對方那裡獲得好處。
當然,也有一些植物淪落為徹底的「剝削者」,它們完全依靠榨取真菌來維持生存,自己不再製造食物。有一種叫「地下蘭花」的植物。它們就完全放棄了光合作用而在土壤深處開花結果。還有一種植物叫「澳大利亞聖誕樹」(因綻開大團鮮艷的橘黃色花而得名),
它們長出長長的根須,在根須的前端有一個類似插頭的附屬物,可以直接接入相鄰的其他植物的支根中,吸取他人的營養和水分。地下蘭花和澳大利亞聖誕樹並非這裡唯一的「盜賊」,至少還有約40種植物過著完全的寄生生活。
當然,大部分植物還是很少以「盜竊」為生。拔克西木屬植物和其他山龍眼科植物將自己的根須伸向土壤表層,以吸收隨雨水落下的微量養分和腐殖質。為了給夏季的花朵提供額外營養,它們將主根深入地下,直達地下甜水。
貧瘠土地上。植物為什麼能開
出如此絢爛多姿的花朵?
每當春天來臨,克旺甘地區呈現一片奼紫嫣紅。一些灌木開出紅、白或藍色的花,濃郁的花簇甚至都遮蔽了葉子;一些灌木開出看上去像松果、像牙刷,甚至像女用長圍巾的複合花。克旺甘地區的營養條件十分有限,植物為什麼能開出如此絢爛多姿的花朵?植物學家指出,其實植物用在花朵E的養分非常少,花蜜所需的養分全部來自陽光和水,而在澳大利亞西南部的春季,這兩樣東西都非常充裕。植物在這裡面臨的真正挑戰不是缺少養分,而是花粉如何傳播。所以,每一種植物都竭盡全力吸引昆蟲、鳥兒等傳粉者,而其中只有那些長著漂亮花朵、含有大量花蜜的植物才能在競爭中勝出。
在這種情況下,一種奇特的動物成了這裡的常客,這就是長吻袋貂。
長吻袋貂只生活於澳大利亞西南部,是一種古老的有袋類動物,也是地球上唯一的主要以花蜜和花粉為食的陸地哺乳動物,它們長著專門用於搜尋花朵里的花蜜的長長的嘴巴。這種動物的許多生理特徵令人稱奇,比如雄性長吻袋貂的睾丸佔到體重的4%,這種小動物的精子竟比藍鯨的精子還要大!長吻袋貂主要以山龍眼科和桃金娘科植物為食,而克旺甘地區生長著豐富的山龍眼科和桃金娘科植物,可供它們食用的花朵多種多樣。
在植物這一方,為了避免被長吻袋貂等掠食者吃掉,也進化出了各種化學防衛機制,比如製造毒素,以保護葉子不被貪嘴者吃掉。有一種植物專門分泌氟乙酸鹽,其毒無比,只需一口葉子便足以殺死一頭羊。像丹寧酸和酚類物質之類的酸性化合物的毒效同樣不可小覷,這些毒素廣泛存在於脫落的枯葉中,其作用就是防止被無脊椎動物吃掉。
乾旱季節堆積的枯枝敗葉為周期性大火創造了物質條件。克旺甘地區幾乎每十年就會被大火光顧一次,火光閃處,植物在劫難逃。不過,大火過後,還是有一些植物能從地下根莖處抽芽。經過大火的「洗禮」,植物堅硬的木質種皮裂開,種子被釋放到厚厚的灰燼中。隨著下一個雨季的來臨,種子發芽……又一個生命循環就開始了。
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