在青藏高原上,一棵聪明的树选择了躺平

作者: 杨永平

来源: 格致论道讲坛

发布日期: 2024-05-02 07:03:36

本文介绍了青藏高原植物的生存与繁衍策略,探讨了植物如何适应低温、干旱等极端环境,以及它们在繁殖过程中如何应对传粉昆虫稀少的挑战。作者杨永平分享了自己在高原的观察与研究经验,强调了植物的聪明与适应能力。

植物是非常聪明的,它一定给自己安排了双重保险。异交是它追求的,但是如果异交没有机会,自交也不错。

大家好,我叫杨永平,来自中国科学院西双版纳热带植物园。很高兴今天可以和大家聊一聊高原植物的生存和繁衍的故事。

其实我和高原结缘是一个机缘巧合。我于1989年在昆明植物研究所获得硕士学位后,就加入了武素功老师的团队。武老师是一个“老青藏”,他在1990年担任青海可可西里科考的队长,我就这样跟着去了。

我们当时的行程有90多天,整个行程都住在无人区帐篷里面。有一次营地的海拔是近5100米,那次我的感受就特别好。2017年,国家启动第二次青藏科考,我是生态和生物分队的队长,也变成了戴帽子的老头。这是我在第一次科考过的格拉丹东冰川留下的一张照片。其实,我行走在高原的这三十多年,一路就是与植物同行、与植物为友。

这张照片是青藏高原的卫星影像图,它是一个高耸的高原。

全世界有14座海拔超过8000米的山峰,在喜马拉雅地区就有10座。可以看到,高原的东南角有个水汽通道,海拔相对要低些。青藏高原的海拔是从东南到西北逐步升高的。所以,在青藏高原的东南部是有森林的。随着水汽通道的减弱,就慢慢变成了草甸、草原和荒漠。在纳木措的扎西岛上有很多柏树,它们真的是树,只不过是躺平的树。别看这些柏树躺平了,有科学家研究过,它们可是有四五百岁的年纪。

此外在青藏高原还有灌丛、草原、草地。

我一直很庆幸,自己能够在年轻的时候走进高原,看到了很多很多高原的美景。蓝天、白云还有雪山、草地都是非常美丽的,经常令我魂牵梦绕。我也拍了很多很多的照片。只要给我一个相机,我觉得自己在高原上永远都不会累。

所以我和同事、学生也编了很多小册子科普读物,向人们介绍植物。2013年我和同事去了冈仁波齐转山,两天走了48公里,最高海拔达到了5600米。回来以后,我们就把一路上拍到的植物编成了一本书《漫步自然境》,就是冈仁波齐的植物篇。

高原植物的生存面临着低温、寒冷等问题。植物是怎么解决这些问题的呢?塔黄(蓼科)生长在高原4000米以上的流石滩和草甸里面。和其他同类植物相比,塔黄鹤立鸡群。它长得那么高,别的植物长五六十厘米,它却能长到2米多。这是因为它给自己搭了一个温室。温室里面的温度比较高,在大冷天还有个温室可待,所以帮塔黄传粉的昆虫就非常高兴。

水黄(蓼科)生活在海拔低一些的地方,对环境的要求没有那么苛刻,所以它盖的温室要差一点,但一样可以遮风挡雨、防紫外。

雪兔子(菊科)不会自己盖温室,但是它有给自己做件“毛绒绒的羽绒服”的本事。这个“羽绒服”同样具备防水、防风、保暖等功能。青藏高原的柳树,它的花序和平原上的柳树是一样的。这个植物非常聪明,它不愿意长高,就铺在地上。因为地面的温度远比空气的温度高很多,而且长矮一点儿就不会招风,树大才招风嘛。

秀丽水柏枝(柽柳科)是高原上的植物,叫秀丽水柏枝。其实,高原上还有一个跟它同类的植物,它比秀丽水柏枝聪明,所以会生活在更高的地方。匍匐水柏枝就是一棵被压得扁平的树,开花时还挺漂亮。它很聪明,所以不愿意长高,是贴地生长的。

变色锦鸡儿(豆科)是阿里地区比较常见的植物,叫变色锦鸡儿。它是一种灌丛,也是铺地生长的。垫状点地梅(报春花科)是青藏高原开花最早的植物之一,五月份去高原的时候有机会看它,等到七八月份的时候它就已经结果了。它也是一种长成垫状的植物。

囊种草(石竹科)在5600米的地方生长,大家可能会觉得照片中的植物是苔藓。但如果再仔细看,其实它是有花有果的。囊种草的花和果是白色的,结的果像小玉米粒一样。

为了适应低温,植物可以给自己建个温室、穿件羽绒服;因为地面比空气暖和,它还可以把自己变得很矮小来贴地、防风;更聪明的它还可以选择最好的季节来完成自己的生长史。这些策略都是植物对低温的响应。

高原植物的另一个重要问题就是干旱。干旱有多种情况,第一种情况是老天不下雨,地下没水喝;第二种情况是,冻土层的水以冰的形式存在,所以没法用;还有一种情况是,由于晚上的气温已经是零下了,所以植物无法利用这种结冰的水,面临着生理干旱的问题。

植物如何解决干旱的问题呢?因为叶子上面有很多的气孔,蒸腾作用会让水分散失掉。所以植物的一种抗旱方式就是不要叶子,让自己变成“光棍”。如果去珠峰大本营,你会看到一丛丛的麻黄。这种植物特别聪明,它的叶子完全退化了,所以就靠茎秆来进行光合作用。

像金露梅这种植物,它所有叶子上面都有一层厚厚的蜡质,它能通过这个蜡质来防止水分蒸发。还有一些聪明的植物会利用绒毛遮挡气孔,以减少水分的蒸发。红景天的叶子是肉乎乎的,可以在降水的时候把水分储起来,等到需要的时候再用。紫花针茅在整个青藏高原的分布是最广的,是高寒草原里面的建群种,它的叶子完全是卷起来的,通过内卷防止水分的蒸散。

植物要解决水分的问题有一套自己的方法。第一,要节流,即通过蜡质、叶子来解决水分浪费的问题;第二,要开源。要喝别人喝不到的水,还要把水储起来。通过这种方法,它们得以在高原上生存。

高原植物的繁衍之道是很困难的,尤其是传粉昆虫特别少。高原上的植物要实现传宗接代是很困难的,昆虫少,没有点“颜值”就竞争不过。植物开花开得特别漂亮,只有颜值高了,昆虫来传粉的机会才多。

不同的物种有不同的适应能力。铃铛子(茄科植物)开花的时候是朝下的,能够看到传粉昆虫。但是有意思的是,它在传完粉以后就会转身,变成直立的模样。麻花艽(龙胆科植物)在高原上最能感受到空气的变化。不管下不下雨,温度一变化,它就会开始闭合;等温度升高了以后,它就会张开来接待昆虫来传粉。

植物的有性和无性繁殖:如果是有性繁殖,植物就需要传粉;而无性繁殖就是克隆生长。珠芽蓼(蓼科)花序下面的是结珠芽,这个珠芽掉下来就可以长成一棵植物;上面开着一点儿花,花是需要传粉以后才能结种子的。蕨麻(蔷薇科)在开拓地盘的时候是克隆生长的,长得特别快,密密麻麻的。但是一旦占下了地盘以后,就会开始开花,通过有性生殖来实现优生。

植物既可以自交,也可以异交,那么它们是怎么选择的呢?为了避免种间杂交,它们就有个约定:你开花的时候我不开。延迟自交是把自交作为繁殖保障的最后选择。露蕊乌头准备了两套花粉,圆型的花粉是留给传粉者的,如果昆虫来了就会把这种圆形花粉带走。如果昆虫不来,它就会采用第二套方案——梭形的花粉是可以通过风媒传粉的。自交总比没有好。

我们团队现在正在研究高原里面的一种作物,它叫芫根。通过对芫根的研究,结合分子生物学、基因组学的研究,我们不仅希望做到从表象上理解为什么高原植物的适应,更期盼能够在机理上解析它为什么适应高原。

最后我想说的是,我从三十多年行走高原得到的经验是:只要你俯下身来,学会观察,学会思考,或许我们都会有惊喜、会有意想不到的收获。我也很期待未来有更多的年轻人能够走进高原、热爱高原、研究高原。让我们共同守护好青藏高原的森林、草木、万水千山,共同把青藏高原打造成为全中国乃至全世界的一个生态文明的高地!谢谢大家!

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