骆驼刺的生存智慧丨旱域生灵_风闻

编者按：在我国广袤的西北干旱区，至西向东串珠状地横亘着温带沙漠和草原沙地。就在这大部罕有人群居住的地方，却生活着众多具有独特生存能力的动植物。它们尽使千种能耐，尽展万般风采，在大漠绝地里顽强而潇洒地生存着，默默地繁衍着。中科院之声与中国科学院新疆生态与地理研究所联合开设“旱域生灵”专栏，在这里，我们关注这些承载着干旱区生物多样性以及生态服务功能的动植物，让我们一起分享干旱区研究领域学者们的艰辛与付出，成果与期望吧！

和动物一样，植物每时每刻也在进行着新陈代谢，思考着如何生存的现实问题。而与动物不一样的是，植物没有四肢，只能在固定的区域里生活。生活在不同环境中的植物，面临着不同的生存考验，在长期的演化过程中，积累了自己的生存智慧。

水是生命之源。植物对环境中水分的利用和适应是其维持生存必不可缺少的技能。在这方面，不同植物可谓是“八仙过海，各显神通”。比如，生活在水中或潮湿等“奢侈”环境中的植物，为了克服缺氧环境进化出了长在地表能“呼吸”的根或气生根。然而，饱汉子不知饿汉子饥，生活在极端干旱区荒漠植物的命可没这么好。

在有着“死亡之海”之称的塔克拉玛干沙漠，巨大的潜在蒸发量（年均2500~3400毫米）使年均17.4~66.3毫米的降水显得微不足道，表层土壤的含水量极少。尽管如此，依然有许多多年生植物在此生存繁衍，起到防风固沙的作用，维持着荒漠生态系统的稳定，保障着绿洲内人们的生命财产安全。疏叶骆驼刺（Alhagi sparsifolia Shap.，以下简称“骆驼刺”）是极端干旱区的建群种之一，多年生草本植物，因其是戈壁滩和沙漠中骆驼唯一能吃的草料而得名。接下来，我们就以骆驼刺为例介绍荒漠植物的生存智慧。

骆驼刺灌丛（摄影：李梅梅）

根深而枝叶茂。既然不能像其他植物靠天吃饭，那就得自己动手丰衣足食。骆驼刺为了获取宝贵的水资源，在种子萌发后，根系就拼命地向下扎，向深层潮湿的地方延伸，发展出了深达地下水的庞大根系。骆驼刺将这些来之不易的水分输送到地上进行光合生产。光合作用产生的有机物部分用于可溶性糖、脯氨酸等渗透调节物质的积累，维持了细胞的正常运转。同时，部分叶片退化成了刺（同化枝），减少了体内水分的散失。刺的演化还可以通过减少昆虫与动物的采食行为来保存自己。

骆驼刺根系的挖掘（左）和深达地下水的根系（右）（图片来源 ：策勒国家站）

骆驼刺的根系不仅是吸收水分的重要器官，还能在水平方向上延伸，在适宜的地方破土长出新的植株，这种家族扩大的策略被称为“克隆生殖”，是一种无性繁殖方式。在塔克拉玛干沙漠南缘的荒漠-绿洲过渡带上，经常看到一丛丛骆驼刺彼此分离生长，但实际上它们的地下部分是相互连接的，彼此间交换着水分和养分。

那么，骆驼刺为什么会进化出这种繁殖方式呢？这是因为在极端干旱的环境中，表层土壤含水量极低，种子萌发十分困难。即使能幸运地被季节性洪水滋润并生根发芽，但洪水过境后，幼苗还没来得及向下扎根，体内水分就被炙热干燥的空气剥夺了。生下来容易，活下去难。因此，种子繁殖根本无法满足骆驼刺扩大种群的目的。故而，一根根横向生长的根系悄悄地出现了，它们伺机而动，寻找适宜的机会破土而出，最终形成了由一株株地下部分彼此相连的植株组成的大家庭。

这种繁殖方式一方面扩大了地上部分光合作用的面积，使骆驼刺能生产更多的能量和物质用于根系生长，另一方面，在面对地下水位下降等不利环境时，生存空间的拓展也为整个家族增加了生的希望。

既然克隆生殖这么好，而种子繁殖全靠命，那为什么骆驼刺依然保留着开花结果的行为呢？梦想还是要有的，万一实现了呢。在这样恶劣的环境下，种子的产生或许是骆驼刺对种群扩大的“Plan B”。

骆驼刺的克隆繁殖（图片来源：策勒国家站）

独脚难行，独木难支。骆驼刺不仅能化解“吃水难”的问题，而且也积极寻求与微生物建立合作，在它们的帮助下解决“营养不良”的问题。氮（N）是植物生长发育不可或缺的养分，虽然占据大气成分的78%，但不能被植物直接利用。而一些具有固氮作用的微生物类群（根瘤菌），以植物提供的有机物为能量来源，开启了被动技能，不仅能够将大气中的氮转化为植物所能利用的形式，而且还能促进植物对其他养分的吸收与利用。这种植物-微生物跨界合作的方式在包括骆驼刺在内的豆科植物中较为常见，使它们在极度贫瘠的荒漠中生存了下来。骆驼刺在解决自己温饱问题的同时，也为周边其他植物提供了养分，促进了整个群落的繁荣。

骆驼刺的根瘤（摄影：高艳菊、李梅梅）

荒漠植物顽强的生命力体现了它们的生存智慧。智者往往把有限的资源用于巩固自己的根基，懂得与人分享和合作，只有这样才能在逆境和瞬息万变的时代中克服万难，成就自己的人生。

参考文献：

1. 张利刚, 曾凡江, 袁娜, 等. 不同水分条件下疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)生长及根系分株构型特征[J]. 中国沙漠, 2013, 33(3): 717-723.

2. 郭自春, 曾凡江, 刘波, 等. 不同地理种群疏叶骆驼刺光合和水分代谢特性的差异[J]. 干旱区研究, 2016, 33(2): 371-378.

3. 郭平林，刘波，张志浩, 等. 疏叶骆驼刺与花花柴互作对氮素固定和根际微生物的影响[J]. 生态学报, 2020, 40(18): 6632-6643.

4. Zhang Z., Akash T.*, Zeng F.*, et al., Nitrogen application mitigates drought-induced metabolic changes in Alhagi sparsifolia seedlings by regulating nutrient and biomass allocation patterns. Plant Physiology and Biochemistry, 2020, 155: 828-841.

来源：中国科学院新疆生态与地理研究所