异叶水蓑衣(Hygrophila difformis)是一种生长于湿地的植物,湿地是地球上最重要的生态系统之一。湿地用地球表面6%的面积为20%的物种提供了生存环境,具有不可替代的生态功能。水位波动是湿地生态系统最典型的特征,显著影响着水生植物的生长和繁殖。以我国鄱阳湖湿地为例,夏季和冬季水域面积相差可达几十倍,水位波动高达近10米。
面对如此巨大的水位波动,水生植物顺时而变,华丽转型为水陆两栖的高手,过上了“双面生活”。而开头提到的异叶水蓑衣,就是其中一员。
异形叶并不少见,这种在正常条件下发育生长的植物生出两种以上不同形态叶的现象被称为异形叶性,其叶则称为异形叶。异形叶的产生受两种因素影响:一是受生长发育阶段控制;二是受环境影响。湿地生态系统中分布的很多物种都具有异形叶性,可以在不同的水分条件下生长出不同的叶片。在水陆两栖的植物中,我们见到的异形叶通常有沉水叶和气生叶两类。
异形叶的形态外貌具有明显的区别。很多异形叶植物的气生叶和沉水叶在叶片的长宽比上显著不同,后者更为狭长。另外有些植物气生叶片为全缘,而沉水叶片具有分裂的特征,会形成细丝状或羽毛状。其次,二者在解剖结构上有显著差异。气生叶通常更厚、细胞层数更多,具有更多组织的分化,而沉水叶的叶片较薄,只有两三层细胞,且具有发达的气腔。此外,气生叶的上表皮一般都会含有气孔,而沉水叶片一般不具备气孔。
异形叶片对光照的适应性也具有差异。由于空气和水体对光吸收能力不同,气生叶通常暴露于强日照下,而过于强烈的日照可能会引起光抑制,因此气生叶通常会形成一套防御机制来避免强光产生的伤害。很多异形叶植物气生叶内的叶绿素含量也低于沉水叶,可以减少对光能的吸收。
沉水叶片水下光合作用首先面临的就是无机碳获取的问题。
面对水体中CO2的匮乏局面,沉水叶除了在形态结构上进行改变,并扩大比叶面积外,在生理生化代谢上也产生了一定的适应性:它可以吸收水体中的HCO3-作为碳源,弥补CO2的不足。在水位波动的“生存威胁”下,湿地水生植物机智地改变了形态结构和生理生化过程,经营着陆生和水生的“双面生活”,顽强地生存了下来,并牢牢占据着这一生态位,为誉有“地球之肾”美称的湿地生态系统提供了坚实的基础。