編者按：種瓜得瓜，種豆得豆，種子到底有多神奇？中科院之聲與中國科學院昆明植物研究所聯合開設“凡此種種”專欄，為大家講述種子的有趣故事，介紹大自然中匠心獨具的種子植物。

沙漠中的匆匆過客——短命植物

短命植物一般是指發育周期非常短，在春季或夏初的短時間裡就迅速完成生活周期的一類特殊生态類型的草本植物，是生活于溫帶幹旱區的一大植物類群。

Juhren 等1956年将沙漠中的短命植物劃分成夏季短命植物（僅在夏季炎熱的氣候下萌發）和冬季短命植物（萌發要求相對涼爽的氣候條件）；Schenkeveld于1983年按生活型将短命植物分為一年生短命植物、多年生一次開花結實和多年生多次開花結實的短命植物三種類型，此後有些學者亦将前者稱為短命植物，而将後兩者稱為類短命植物。

短命植物主要分布于中亞、北非及北美廣大地區的荒漠地帶，并以中亞為分布中心，作為荒漠地區的先鋒植物，改善了這些區域土壤良性循環，在荒漠植物群落的形成和演替中具有重要作用。

短命植物均為草本，植株較矮小，大多數種類株高在30厘米以下，多為淺根系，生長發育節律快，莖幹對光合産物的貢獻率較高；植物體内的水分狀況與旱生植物有所區别，其自由水量和蒸騰強度較高，而吸水力和持水力較低。

短命植物齒子草Odontospermum stenophyllum為菊科植物，生活于長期幹旱、很少降雨的非洲撒哈拉大沙漠中，其種子常常需要等待一個合适的時機來迅速完成它的使命。隻要沙漠裡稍微降一點雨，地面稍有點濕潤，齒子草的種子就會立刻發芽，生長開花，另外其根隻一天就能長到64厘米左右。更有趣的是，齒子草的花對溫度極其敏感，空氣幹燥時就趕快閉合起來；稍稍濕潤時又迅速開放，快速結果。齒子草從種子發芽到開花結果，還不到一個月，生命周期極其短暫，雖然短暫的生命周期如同昙花一現，但種子卻能在惡劣的環境中堅守，可謂堅韌的鬥士。

類似的植物，還有生長在沙漠裡的木賊Ephedra equisetina，它的種子在降雨後10分鐘就開始萌動發芽，10個小時以後就破土而出，迅速生長，僅僅兩三個月就走完了自己的生命曆程。

木賊（左） 瓦松（右）（圖片來源于網絡）

匆匆走完生命曆程的還有瓦松Orostachys fimbriatus，其為景天科Crassulaceae植物，是一種生長在瓦房頂上的草，在幹旱的季節裡，瓦松的種子躺在瓦溝裡，耐心地等待着雨季的到來。雨季來了，瓦松的種子吸足了水分，就迅速地發芽生根，長成植株，很快就開花結果，完成自己繁殖後代的使命。雨季過去，它便枯黃死去。

堅守絕境，鑄就沙漠奇葩——百歲蘭

納米布沙漠是世界上最古老、最幹燥的沙漠之一，它起于安哥拉和納米比亞邊界，止于奧蘭治河，沿非洲西南大西洋海岸延伸2100千米；納米布沙漠被艾塞布幹河分成兩個部分，南面是一片浩瀚的沙海，北面是多岩的砂石平原。

納米布沙漠年均降雨量不足25毫米，有時甚至數年滴雨不下。隻有大西洋的陣陣風暴，每月會給這片沙漠帶來五六天的濃霧。想象中那該是一片荒涼的不毛之地，然而，就在砂石平原上，卻生長着一種神奇的植物—百歲蘭。百歲蘭Welwitschia mirabilis為裸子植物綱百歲蘭科Welwitschiaceae植物，本科僅一屬一種，是極其珍貴的“孑遺植物”。奧地利植物學家 Friedrich Welwitsch 在1860年發現于安哥拉南部納米比沙漠中。百歲蘭終生隻長兩個葉片，常青不凋，壽命長達100年以上，甚至數百年。經過碳14測試推測其平均壽命可達數百年，其中一部分甚至可到2000年，因此又稱千歲蘭、百歲葉等。

百歲蘭的生長周期（圖片來源于網絡）

百歲蘭雌雄同株，成年後年年開出紅色花朵。果實呈球狀，種子有翅，可随風飄散，廣泛傳播。1株植株平均每年能産生10000多粒種子，但在極度幹旱的環境下，隻有極少數種子能夠在沙漠中成功萌發，完成生命周期，這無疑是一場豪賭。種子萌發後先伸出2片子葉，然後胚芽發育形成2片真葉，随後子葉逐漸枯萎凋落，胚軸伸長形成莖。雖然百歲蘭的種子完成了由種子到小苗的轉變，但這也隻是它一生中邁出的一小步。

作為納米布沙漠上獨有的植物，百歲蘭的根系非常獨特，據統計：14%的根系為高密度細根，向上生長于植物周圍半徑1.5米的地表；約55%的主根和細根生長在含水10%的10-66厘米含石膏層中；約25%的主根和細根生長在93-125厘米深的岩鈣層濕砂中。同位素研究證實，百歲蘭可以利用幾種不同的水源，但大多數水源來自降雨。另外，百歲蘭的根系會根據周圍的水分環境發生變化，有動态變化特征，通過多種的補水策略保證了其在超幹沙漠的最幹燥階段也不會缺水。

百歲蘭有兩片從莖頂生出并左右分開的革質葉子，匍匐在地上，葉可寬至30厘米、長3米左右、最長能有6-7米，葉的基部硬而厚，并不斷地生長。白天陽光照射下，葉片能夠保證氣孔開放，保證正常的蒸騰作用；夜晚也能吸收二氧化碳，正常生長。另外，由于這些大葉子所投下的大面積遮蔭，減少了高溫對根系的傷害。

百歲蘭的植株（圖片來源于網絡）

百歲蘭的分布範圍極其狹窄，隻在西南非洲的狹長近海沙漠才能找到，加之其是遠古遺留下來的 “活化石”植物，因此非常珍貴。盡管這種神奇的植物引起了人們的廣泛關注，但目前仍不清楚百歲蘭從小苗長出開始，究竟需要多少年才能開花結果，其中的秘密還有待科學家們繼續解鎖。

參考資料：

1. 袁橙. 沙漠裡的"短命"植物[J]. 生态文化, 2002(1):1.

2. 譚敦炎, 曲榮明. 短命植物的特點及其研究現狀[C].中國植物學會七十周年年會論文摘要彙編（1933—2003）. 2003.

3. 袁素芬, 唐海萍. 短命植物生理生态特性對生境的适應性研究進展[J]. 草業學報, 2010, 19(1):8.

4. Willert DV, Armbruster N, Drees T, et al. Welwitschia mirabilis:CAM or not CAM -what is the answer?[J]. Functional Plant Biology, 2005,32.

5. Henschel JR, Wassenaar TD, Kanandjembo A, et al. Roots point to water sources of Welwitschia mirabilis in a hyperarid desert[J]. Ecohydrology, 2018.

6. Schulze ED, Eller BM, Thomas DA, et al. Leaf Temperatures and Energy Balance of Welwitschia mirabilis in It’s Natural Habitat[J].Oecologia,1980,44(2):258-262.

校審：杜燕

來源：中國科學院昆明植物研究所

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!