水母雪兔子:你们有秋裤,我有“绵毛外衣”!

作者: 王文娟 周兴民(中国科学院西北高原生物研究所) 王晶(中国科学院兰州分院)

来源: 科学大院

发布日期: 2017-12-22

水母雪兔子是一种生长在高山流石滩的特化植物,以其独特的“绵毛外衣”适应严酷的高山环境。这种植物不仅通过绵毛保暖,还通过反射光线、减少水分蒸发和保护繁殖器官等方式生存。水母雪兔子的生命史展示了其如何在极端环境中通过多年的营养生长和短暂的开花结果期完成生命循环。

水母雪兔子(Saussurea medusa),单单是这个名字,就让人浮想联翩。一种植物的外观集中了两种动物的名字:苞叶像幻化的水母,柔软轻盈;花序又似毛茸茸的玉兔,灵动可爱。它们,为啥穿着“绵毛外衣”呢?这可不仅仅是为了防寒啊!

高原石缝中求生存

水母雪兔子也叫水母雪莲,是菊科、风毛菊属的一个种,分布于青海、西藏、甘肃、四川、云南等省份,生于海拔3000-5600米的多砾石山坡、高山流石滩。流石滩是位于雪线之下、高山草甸之上的过渡地带,是高山地区特有的独特生境。在强烈的物理风化作用下,大块的岩石不断崩裂,形成了大大小小的石块。雪线上积雪溶化会缓缓流下,这些岩块与碎石在重力和潜流的作用下,沿着山坡缓慢滑动,便形成扇形的岩屑坡。

高山流石滩寒冷、紫外线强、劲风常袭,这样高寒严酷的环境,基本上没有土壤,一定会让你联想到“荒凉”“不毛之地”这样的词汇。这样的生境下竟然还生长着植物?

没错。但是,生长于高山流石滩的植物种类几乎都是特化类群,它们以多种生态、生理适应方式在此生存。比如流石滩典型的绵毛植物——水母雪兔子和其他多种雪兔子。为了适应严酷的环境,多种动物会拥有厚厚的皮毛,而生长于流石滩的水母雪兔子为适应环境也是通体从叶片到花朵长满绵毛,犹如穿上了毛茸茸的裘皮大衣。

穿起“绵毛外衣”的4大理由

高山带严寒、劲风、昼夜温差大,为了能在这里存活繁衍,水母雪兔子进化了出“绵毛外衣”。显然这层白色绵毛最主要的作用是保暖御,营造更稳定的生长发育环境。在高山环境中,除了保暖外,厚实的“绵毛外衣”还有3个重要作用:反射较强的入射光线,降低紫外线辐射对植株的伤害;降低蒸腾作用、减少水分蒸发;防止外界过多的水分对植物繁殖器官造成伤害。

一株水母雪兔子的生活史

毋庸置疑,高原的生存环境很严酷,而且每年的霜冻期长达8~10个月,地表完全由碎石构成,植物能利用的气候和营养条件都不好。水母雪兔子到底是怎么生活下去的?雪兔子的地上部分往往很低矮,却具有发达的根状茎和很长的根系,可以在流石滩上固定自己的同时努力吸收每一份可能的养分。水母雪兔子为多年生植物,也就是要经过多年的营养生长才能开花结果。

水母雪兔子的花果期在7-9月,一生中大多数时候就是碎石堆里几片不起眼的叶子。一旦时机成熟,它的形象会在短短几个月的无霜期里,“抢时间”似的发生精彩的变化。6月底,水母雪兔子的莲座中央会向上凸起,直立的地上茎开始崭露头角了;8月份,水母雪兔子的地上茎能长到20cm高,外面披着羽状浅裂的苞叶,最上部叶片呈线型,围绕花序。

作为菊科的一员,水母雪兔子的花也是由若干管状小花组成的具总苞的头状花序,在顶端密集成半球形,被长满绵毛的苞叶围绕。在每一个花序里,小花由外向内次第开放,整个植株的花期可以持续半个月以上。开花时,花冠、雄蕊和柱头暴露在外。关键的子房会被总苞、苞叶和绵毛紧紧地包裹起来。包裹水母雪兔子头状花序的厚实被毛发挥了良好的聚热升温作用,其升温作用可以加速植物繁殖器官的发育以适应其生境内极短暂的植物生长期。

水母雪兔子头状花序呈蓝紫色,富含花青素。花青素的氧化和还原反应会有效地转化紫外线的能量,吸收更多太阳辐射,起到防护过滤的作用,这也是对高山环境的一种适应表现。同时,蓝紫色在流石滩上也非常显眼,可以吸引昆虫助其传粉。待头状花序里的小花授粉后,会结出带有冠毛的瘦果,类似于蒲公英的种子,可凭借风力传播到远方,在适宜的环境里长成一株水母雪兔子,开始新一轮的生命循环。

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