刺叶点地梅Androsace spinulifera (摄影:上官法智)
极地植物通过调节体内高的渗透压,在快速降温时钙离子快速的汇入细胞液来抵御低温带来的破坏,如宽叶柳兰Epilobium latifolium会在花期突然遇到零下3度的低温,不过在解冻后,却安然无恙。一些北极生长的灌木种类在生长期还能耐受零下八度的低温。
地衣类植物可以通过调控抗冻蛋白和体内的渗透压控制来解决低温下的防寒和生理生化活动。如一些叶状地衣可以脱水至50%依旧能够高效地进行呼吸作用,还有些可在光照度很低的情况下进行光合作用。
在极地苔原区域,一年生植物很少,多年生的宿根草本和低矮灌丛比较多。一年生植物犹如月光族的生活模式不适合极地严酷之地,没有能量和资源的存储和积累,几个月内必须完成开花结果,这对一年生植物来说太难了。
而多年生植物懂得将能量不断存储累积在根茎并形成庞大的储能组织,营养物质的积累周期可长达数年,在开花结果和度过漫长冬日时提供足够的资源。
生活中高山区域的常绿矮小灌木-岩须Cassiope selaginoides
(摄影:上官法智)
地衣在低纬度高山上区域同样也是先驱者和领航者,在高海拔寒冷、干燥、强辐射的环境中,而一些地衣如鳞茶渍属Squamarina,,茶渍属Lecanora,鳞型衣属Gypsoplaca, 红盘衣属Ophioparma,地茶属Thamnolia,金丝属Lethariella等在超过6000米的海拔依旧能见到它们的踪迹。
红脐鳞Rhizoplaca chrysoleuca (摄影:上官法智)
为了适应极端高寒干旱的环境所换来的是十分缓慢的生长速度,稍快的如雀石蕊Cladonia stellaris每年的生长有3.4mm,慢的一些如生长在加拿大北部的大奴湖的地图衣Rhizocarpon geographicum每年平均的增长仅有0.15mm,你在极地的野外看到一块巴掌大的地衣可能就有上千年的岁数。
雀石蕊Cladonia stellaris (来源https://mapio.net)
地图衣Rhizocarpon geographicum&金絮衣属Chrysothrix (摄影:上官法智)
海拔5000米的红雪茶-曲金丝Lethariella flexuosa (摄影:上官法智)
对于生长在北极圈的植物来说还得面对阳光辐射不足的挑战。在北纬75度以上的区域,一年中有着3个月几乎不见阳光的日子。迫使这些植物进化出了各种更加高效的资源利用技巧。如一些北极植物的叶绿素比例相比同类群高山植物的更高,能够在生长期进行更高的呼吸率和光合作用率,并将能量快速转化为糖和油脂类进行存储。一些羊胡子草通过中空的茎秆够存储大量的二氧化碳,其中部分能够被再次利用参与光合作用,使得能量利用效率增加,让一些禾草类植物能够在苔原快速增长并占据优势。(PS:不提南极是因为南极洲只有2种维管束植物)
南极的橙色地衣景观 (来源www.westarctica.wiki)
花儿为什么这么艳?花为悦己者容
无论极地植物自己适应力多强,在极地活得多精彩,有本事繁衍生息才能真正站稳脚跟。
短暂的夏天仅仅只有4-6个月时间,它们必须完成生长、开花和结果的使命。留给它们开花的时间短暂而又繁忙,还可能面临大家同时开花争夺有限传粉昆虫的麻烦。为了在短短数月内获得这些虫子的注意和青睐,争夺为数不多的熊峰、蛾子、蝴蝶和蚊蝇类等传粉昆虫,许多植物投其所好,用昆虫喜欢的鲜艳色彩组成了美丽壮观的花海,这种现象在水肥条件比较丰富的水湿环境尤为突出。
高山湿地的报春花海 (摄影:上官法智)
在争夺传粉昆虫的争夺战中,为了吸引到昆虫的注意力,花往往需要长得更高和更大,因此许多极地植物在开花上的投入和付出都是极为奢侈的,花型常远远超过了本身植株的大小。每一次开花能否吸引传粉昆虫的青睐我们不知道,但却是大自然造化的奇迹和留给人类最美的自然礼物之一。
山丽报春Primula bella和总状绿绒蒿Meconopsis racemose
(摄影:上官法智)
温暖湿润的热带和亚热带地区貌似是植物生存繁衍的乐土,却也同样是竞争激烈的生存战场,一些植物不得不将视野纷纷投向极寒之地这类不那么友好的生存空间。至少那里没有太多的竞争者,只需找到策略去面对寒冷严酷的生存条件。
生命从来都不会很容易,但没有条件也要创造条件,生命就是有这样的魄力。
.
(特别感谢中国科学院昆明植物研究所王立松和王欣宇老师对地衣方面的鉴定和咨询)
参考文献:
杨扬, 孙航.高山和极地植物功能生态学研究进展[J]. 植物分类与资源学报, 2006, 28(1):43-53.
L.C. Bliss. Adaptations of Arctic and Alpine Plants to Environmental Conditions[J]. Arctic, 1962, 15(2):117-144.
Bliss, C L . Arctic and Alpine Plant Life Cycles[J]. Annual Review of Ecology and Systematics, 1971, 2(1):405-438.
Johnson P L . Arctic Plants, Ecosystems and Strategies[J]. Arctic, 1969, 22(3):341-355.
Weiser C J . Cold Resistance and Injury in Woody Plants[J]. Science, 1970, 169(3952):1269-78.
Kevan P G . Insect Pollination of High Arctic Flowers[J]. Journal of Ecology, 1972, 60(3):831-847.
Pearce R S . Molecular analysis of acclimation to cold[J]. Plant Growth Regulation, 1999, 29(1-2):47-76.
Archibold O W. Ecology of World Vegetation.[J]. 1995, 83(4):735.
World Vegetation.[J]. 1995, 83(4):735.
,