青藏高原植物於苦寒處綻芳華 來了解一下它們的生存之道

2020-12-25 中國網新聞中心

  在上個月舉辦的第77屆威尼斯電影節「聚焦中國」特別市場展映活動中,國產紀錄片《喜馬拉雅的種子》一經亮相,就贏得了各方點讚。

  該影片以紀實的方式,介紹了青藏高原珍稀的野生植物資源,尤其是像塔黃、綠絨蒿等因獨特性而著稱的植物,它們在嚴酷的高原環境中為生存繁衍所煥發出的頑強生命力,十分令人驚嘆。

  有「世界屋脊」和「地球第三極」之稱的青藏高原總面積約250萬平方千米,平均海拔超過4000米,是中國三大自然階梯中最高一級。在數千萬年的隆起和複雜的地質、氣候變化過程中,生長在這裡的植物也在不斷發生著變化,並擁有著常人難以想像的「智慧」。

  抱團取暖來抵禦嚴寒

  「青藏高原高寒地區的植物正是憑藉自己的獨特本領,在高原頑強地生存和繁衍著。」曾在中國科學院青藏高原研究所任職,並多次參加青藏高原科考的中國科學院西雙版納熱帶植物園黨委書記、副主任楊永平研究員說,溫度和水分是影響植物生長的兩個最重要的環境因子。以藏北為例,年平均氣溫為0—3℃,最熱月平均氣溫也只有8—l0℃。

  「在青藏高原西部的廣袤地區,年降水量不足100毫米,如何有效地抗旱保水,也是高原植物能否成功適應環境的關鍵所在。」楊永平說。

  為了應對高原的低溫、乾旱和強風的惡劣環境,一些植物會通過緊密的植株排列和貼地的生長高度來保持小環境下的適宜溫度,類似於「抱團取暖」。這種矮化的植物不僅能夠避免較低的氣溫對植物的凍害,同時還能避免強風引起的強烈蒸騰導致植物水分喪失,以及土壤和巖層反覆融化凍結引起的植物細胞缺水。

  高山流石灘上的「墊狀植物」就是一種典型的矮化植物。墊狀植物是對具有球形或半球形表面的植物的總稱,有極端縮短的莖、密集的葉或者小枝,是植物經過多年輻射性生長而形成的緊密簇生結構。在喜馬拉雅地區,常見的墊狀植物有墊狀點地梅、雪靈芝、鑽葉風毛菊等,通常分布在山地高寒草甸帶和高山流石坡稀疏植被帶之間,呈斑塊狀或者條帶狀分布。

  這些植物堪稱高寒環境中的「工程師」,它們不但自己適應了高寒、強旱等極端環境,還會改善生長位置及周邊生境的土壤的物理和化學性質、營養成分和水熱條件,為其自身及其他物種創造並維持一個條件更加優越的、特殊的微環境。這種在墊狀植物內部形成的微環境,還能夠顯著提高群落的物種多樣性和豐富度,在群落物種組成和結構方面起著重要的調節作用。

  「多功能外套」成防護神器

  雪域草灘地、鹽湖或流石灘上,菊科風毛菊花屬有眾多植物明星。如弱小火絨草全身披著白色或灰白色的絨毛;還有高山雪蓮,全株長滿白色長絨毛;近年由於一些植物科普紀錄片的傳播,擁有絨毛「大衣」的雪兔子也格外引人注目。

  據了解,雪兔子是多年生、一次結實,根呈黑褐色,有紡綞狀分枝。它的莖直立,高達30釐米,全身披著稠密的白色、黃褐色或淺紫色的厚棉毛,這些棉毛的禦寒保暖效果一點都不遜於科考人員身上的羽絨服,可避免凍傷。

  可別小看了這件「外套」,它的作用可不止保暖這麼簡單。楊永平解釋說,雪兔子能在高寒惡劣的環境中得以生存,全靠這件「秘密武器」。

  記者了解到,雪兔子的絨毛可以起到三重防護作用:第一,高原山地受到的太陽輻射遠遠高於其他地區,長長的絨毛有利於雪兔子更好地抵禦太陽輻射;第二,由於石縫的儲水能力較差,很難供植物生長所需,而雪兔子的大量絨毛可以更好地保留水分為己所用;第三,厚厚的絨毛也可以儘量保存花粉,作為繁衍後代的重要工具。

  然而,並不是所有的植物都能擁有厚厚的絨毛,那些「衣著單薄」的植物也會找到其他辦法來防止自身水分散失,增加葉片表面的蠟質層就不失為一個好主意。

  針茅屬是多年生密叢草本植物,全世界約100種,主要分布於亞洲和歐洲的溫帶和暖溫帶地區。昆明植物所的研究人員此前在考察中發現,藏北高原上相對乾旱的高寒草原地區生長著一種特殊的紫花針茅。

  楊永平帶領團隊利用三代測序平臺和技術進行對比分析,發現紫花針茅在基因表達中優化了紫花針茅合成蠟酯的功能。「葉片表面的蠟酯形成了一個蠟質保護層,可減少水分蒸發,增強紫花針茅對乾旱環境的適應能力。」楊永平說。

  各出奇招博昆蟲一顧

  對於植物來說,開花的目的就是為了通過傳粉產生種子,進而完成繁衍。植物的傳粉方式主要分為自花傳粉和異花傳粉,其中自花傳粉不需要依賴於傳粉媒介,一棵植物自身就能產生種子;而異花傳粉則需要媒介的幫助在不同植物間完成傳粉。在環境惡劣的高海拔地區,能夠為植物傳粉的動物種類和數量都要遠遠少於內陸。因此,高原植物為博昆蟲一顧都使出了渾身解數。

  植物可以通過多種方式來吸引昆蟲,其中最主要的一種就是增強花的展示度以增加對昆蟲的吸引能力。用大而鮮豔、形狀特異的花朵「招蜂引蝶」,馬先蒿當屬箇中翹楚。楊永平說,列當科的馬先蒿有600至800個種,許多特有種分布在青藏高原地區。馬先蒿最大特點之一是其花冠形態多樣,幾乎每個種的花朵都不相同,變化之多讓人眼花繚亂。

  已有的研究表明,馬先蒿繽紛多樣的花冠類型是與其傳粉機制相適應而長期演化的結果。顏色鮮豔、形狀各異的花朵,可以增強其對傳粉蜂蟲的吸引力。

  而塔黃則開闢了與昆蟲「你為我傳粉,我替你養娃」的合作模式。常見於海拔4000—6000米區域的蓼科大黃屬植物塔黃,在經過5—7年的風雪考驗後,性成熟的塔黃便會長出高達1.5—2米的花序,由下向上逐漸變細;花序外面一層一層包裹著大型半透明的奶黃色苞片。

  在一片片低調的苞葉下,藏著一串串等待發育的花序。層層疊疊的苞葉,為花朵和各種各樣的昆蟲搭起天然的暖房。花序由下而上次第綻開,昆蟲在花序上爬來爬去,就會把別處帶來的花粉不經意間抹到塔黃雌蕊的柱頭上,於是在不經意間就幫助塔黃完成了授粉。

  為了將來能繼續與這些昆蟲保持合作,塔黃還不惜貢獻出自己大約三分之一的種子給這些昆蟲的幼蟲作為食物。(記者 趙漢斌)

相關焦點

  • 探秘藏藥No.9-紅透青藏高原的烈豔之花
    果不其然,生長和成活在高原的植物,是耐寒的,因而才會有頑強的生命力。原來冥冥之中,它和高原有著與生俱來的緣分,我們的不期相遇也只是時間問題,是遲早的緣分。早在它剛剛移植過來的時候,生長在馬路邊的綠化帶上,那裡是我每天必經的路。
  • 青藏高原科考拾零
    原標題:青藏高原科考拾零   1991年深秋,在老一輩青藏科學家的帶領下,我有幸第一次踏上去西藏的路,開始了我20年的青藏科考與研究生涯。從那以後,我每年都要去青藏高原,多則一年七八次,少則一二次;最長在那裡生活了兩個多月。屈指粗算,至今去了近四十次,計約五百餘天。
  • 「視草為寶」的青藏高原守護者
    這位「視草為寶」的科學家,多年來紮根青藏高原,默默從事草地生態學、恢復生態學的研究與實踐,為中國生態環境保護與修復不懈努力。「只要能讓大家都重視青藏高原的生態環境問題,多一些環保意識,一切辛苦都不算什麼。」他說。  1991年,18歲的董世魁考入甘肅農業大學。因為覺得「在草原上騎馬很有趣」,他出人意料地選擇了「草原科學」這個冷門專業。
  • 【文匯報】土壤學家,俯首傾聽青藏高原的喃喃低語
    確切地說,他們只是青藏高原上自帶氧氣、能量和光芒的一大群人中的一部分——來自中科院的消息說,從2017年8月19日開始,我國正式啟動了第二次青藏高原綜合科考。2年來,10大科考任務漸次展開,涉及5大綜合考察區域,共有包括南京土壤所在內的60多個專題科考分隊為此奔走在青藏高原的冰川、湖泊、荒漠和草甸之間。
  • 青藏高原上,出了個世界級的奢侈品牌
    寫在前面——  上個月月初,我們無意在網絡上刷到了一個來自青藏高原的奢侈品牌——Norlha諾樂,起初是被充滿藝術氣息的大片吸引,循著網絡上的資料了解一番後,又被諾樂的故事和品牌價值觀深深打動,甚至慚愧到現在才認識這個已經在青藏高原上生長了13年的中國品牌。
  • 沙棘:矗立在青藏高原的「綠色金礦」
    生活在高原的人們,論對植被的熟識程度,想必最了解的就是那渾身長滿刺,有黃色小果子,生命力極強不論颳風、下雨、乾旱都生機盎然的植物——沙棘。  另外,青藏高原平均海拔4800米以上,被譽稱為世界第三極。這裡紫外線照射強,晝夜溫差大(高達40℃),空氣稀薄等特殊的自然環境,使高原植物的生理生化及代謝方式等,都與低海拔地區不同。由於日照充分且時間長,植物體內的各種活性物質得以充分蓄積;而夜短低溫,植物消耗少,造就了高原植物活性成分含量高的特點。
  • 青藏高原,集萬物之靈,鍾天地之秀
    而其中的名句「呀啦索,那就是青藏高原」更是洗腦金句,以至於剛看到青藏高原立馬就想到了呀啦索,音譯過來竟沒有點違和感,果然是存在即合理呀!那青藏高原的正確表示是什麼呢?青藏高原那就需要了解下青藏這個寶藏地方了。青藏一般就是指青藏高原,是中國五大地區之一,位於中國南部。如果只聽名字是否有人會認為有一座高原名叫青藏高原。
  • 中美科學家在青藏高原取得高原醫學研究歷史突破
    格日力介紹,當生活在低海拔地區的人來到高原時,由於他們身體內缺乏氧氣,因而會引起高原反應,這種高原反應還很可能發展成為致命性的心臟或腦部炎症,嚴重威脅人體健康。此外,居住在低海拔地區的人群血液中運輸氧氣的血紅蛋白濃度會隨著所處海拔上升而升高,以適應高原環境。    被稱為「世界屋脊」的青藏高原平均海拔在4000米以上,是人類居住的最為極端環境之一。
  • 三江源:高原上的植物博物館
    優秀紅景天 顧壘攝三江源地處「世界屋脊」青藏高原的腹地,孕育了歐亞大陸上數量最多的大江大河,被譽為「中華水塔」。同時,青藏高原的獨特地理與氣候條件也孕育了三江源鮮明的生物區系和植被類型。天然的草甸植被以矮生嵩草、西藏嵩草、青藏苔草等植物種類為主,優勢植物在生態習性上偏向於溼生至中生環境,整體上屬於從沼澤到草原的過渡類型。與之相比,高寒草原則以醉馬草、芨芨草和紫花針茅等為主,植被相對稀疏,對地面的覆蓋程度比草甸類型小。
  • 青藏高原,內陸高迥
    當你的目光掠過這些朝聖者,望向古寺、遠山、河流的上空,那一望無際的透明的藍天,在連綿的雪山之上,無垠、坦蕩、蒼茫,好像有一縷歌聲狼嚎一樣從喜馬拉雅高山之巔上傳來。一個蓬頭的旅行者背負行囊穿行在高迥內陸。不見村莊。不見田壟。不見井垣。遠山粗陋如同防水布繃緊在巨型動物骨架。
  • 青藏高原「大湖期」之謎
    中國科學院青藏高原研究所博士生張帥和張繼峰博士等在Science Bulletin2020年第16期發表了題為:Spatiotemporal complexity of the 「Greatest Lake Period」 in the Tibetan Plateau的「News & Views」欄目文章。
  • 青藏高原所揭示青藏高原不同生態區表層土壤中萜類化合物分布特徵
    為理解和應用萜類生物標誌物,需通過普查、鑑定和分析工作,明確不同生態系統中現代植物和表土中萜類化合物分布特徵及其對應關係。中國科學院青藏高原研究所新生代環境團隊、中科院青藏高原地球科學卓越創新中心副研究員白豔與陝西科技大學化學與化工學院天然產物穩定同位素組學團隊博士周友平合作,選取青藏高原周緣兩個具有明顯垂直地帶性的高度斷面,對其土壤和植被中的萜類化合物進行分析。
  • 地理知識:青藏高原八大山脈
    青藏高原號稱世界屋脊,高山眾多,到處都是冰與雪的世界。那麼,主要有哪些山脈呢?本篇文章,小編跟大家一起了解一下青藏高原的主要八大山脈。由於,很多山脈的劃分標準千差萬別,本文僅以現代地理角度的山脈展開分享。
  • 4700萬年前,青藏高原擁有亞熱帶森林
    你們能想像素有「世界屋脊」和「第三極」之稱的青藏高原在幾千萬年前竟然擁有過茂密的森林、豐美的水草?我國古生物學家研究發現:4700萬年前的青藏高原曾擁有亞熱帶森林植被。該成果於北京時間8日發表在了國際期刊《美國科學院院刊》上。自我國「第二次青藏高原綜合科學考察研究」啟動以來,由中國科學院西雙版納熱帶植物園、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所組成的團隊在海拔近5000米的青藏高原班戈盆地發現了大量古生物化石。
  • 高原流石灘植物,花在高原上,不得不低頭,它是石灘上最靚的仔
    草木譜高原流石灘植物□李波卡青藏高原是世界上海拔最高的高原,平均海拔四千米以上。相較於海拔較低的高山草甸,這裡的植物面臨著更嚴峻的挑戰。低溫、低氣壓、強輻射、溫差大、營養貧瘠……一系列難題讓流石灘成了同地區多數常見植物的「禁區」。但有些植物就是憑藉卓絕的生存策略,在惡劣條件下綻放出或妖冶奪目,或精緻小巧的花,讓眾多植物愛好者趨之若鶩。
  • 3隻南美洲羊駝在青藏高原成功繁育
    新華社西寧7月20日電(記者徐文婷)記者從青藏高原野生動物園獲悉,該園近日成功繁育3只南美洲華卡約羊駝。3只小羊駝均為雌性,目前生長情況良好。  華卡約羊駝是世界上最主要的羊駝品種,佔羊駝總量的90%以上。主要分布在南美洲秘魯和智利的高原地區。
  • 亞拉索,那就是青藏高原
    青藏高原是中華民族以及中華文明發祥地之一。華夏文明史上聞名遐邇的伏羲、炎帝、夏禹、烈山氏、共工氏、四嶽氏、金田氏等都是高原古羌人。其間,河流縱橫、湖泊密布,叢林茂盛,但青藏高原仍是世界上最年輕的一個高原。其中部以風化為主,而邊緣仍在不斷上升。
  • 青藏高原上的「洋農民」
    文思睿 攝中新網西寧1月8日電 題:青藏高原上的「洋農民」作者 文思睿「我的小兒子今年8歲,在青海出生、長大,每次有人問他是哪裡人,他都說自己是土生土長的青海人。他的中國朋友還幫他取了個中文名:小龍。」今年41歲的美國人摩根說,「我自己也非常喜歡在高原的生活,青海是我的第二個家。」
  • 將「致富草」種在世界屋脊——記西南民族大學青藏高原研究院牧草...
    由西南民族大學青藏高原研究院教授周青平領銜的牧草團隊,常年活躍在海拔3000米以上的雪域高原,他們把高寒脆弱生態區適生草種的選育和退化沙化草地改良等研究作為攻關方向,將「致富草」種在牧民家,為草原生態恢復和牧民脫貧奔小康作出突出貢獻。
  • 16萬年前,誰最早登上了青藏高原?竟和大洋洲上的他們有關
    青藏高原是一片神奇的土地,但從人類繁衍的角度看,青藏高原有人類的歷史並不長。因為青藏高原天生海拔奇高,低溫缺氧,生態脆弱,這些都是對人類生存的極大挑戰。那麼,究竟誰才是登上青藏高原的第一批人類呢?最近科學家們終於有了答案,竟然和大洋洲有關。