我们都知道,在荒漠里植物生长很困难。为了适应干旱,植物们练就了高超的本领,牻(máng)牛儿苗无疑是其中的佼佼者。在我国西部的荒漠中,牻牛儿苗是很重要的植物,它的种子自带“马达”和“钻头”,可以钻入地下,当环境适宜时再发芽生长,将荒漠变为绿洲,因此牻牛儿苗被称为“荒漠强者”。
来源丨中国植物图像库 朱仁斌摄
(资料图片)
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长相“平平无奇”的牻牛儿苗牻牛儿苗科牻牛儿苗属(Erodium)是春季开花的矮小植物,约有74种。牻牛儿苗的叶子对生,二回羽状深裂。花朵较小,聚成小伞状排列;花色多为紫红色,每朵花有5枚花瓣,5个萼片,每个萼片有一短芒。
芹叶牻牛儿苗(E. cicutarium)
来源|维基百科
这样看来,牻牛儿苗并无特殊之处,而当花谢成果时,它开始华丽“变身”了。花谢后,具有五个分果的蒴果形成,长约4 cm。果实最明显的特征就是具有像鹭嘴一样的“长喙”,而牻牛儿苗属的属名Erodium意即指鹭。
来源丨中国植物图像库 朱强摄
文章开头提到的生长在沙漠、干旱戈壁中的牻牛儿苗属植物是尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrhinchum),主要分布在我国的新疆北部和喀什地区。其果实有长达7~9厘米的喙,成熟裂开后呈羽毛状。尖喙牻牛儿苗的生长期很短,会在夏季干热气候来临前,利用早春雨水或积雪融水快速地生长,完成生命周期,因此属于特殊的植物类型——短命植物。
尖喙牻牛儿苗的果实
来源|新疆植物学会
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牻牛儿苗种子怎么钻地的?
为了完成使命,牻牛儿苗进化出了独特的种子传播机制——爆炸性传播。果实成熟后,会裂成5个分果,且分果的喙部向上扭转,呈螺旋状卷曲。这个螺旋状且有毛的附属物,称之为芒,上面分布的毛具有吸水性。当果实干燥后,在压力的作用下芒突然分离从而将种子抛到母株之外。这种传播方式能将种子散布到更远的地方,以开拓和占领更多的领地。
牻牛儿苗果实开裂的方式
来源|《神奇的种子世界》摄影/李涟漪
当种子落到地面上,环境的干湿变化会使芒在潮湿时伸直,在干燥时变回螺旋形,这个变化过程会产生旋转的机械力,从而将种子推入地下,好似种子有一个“钻头”,将自己埋藏到一个更湿润安全的环境,伺机萌发。
芹叶牻牛儿苗发射种子、种子钻入地下的示意图
来源|《The mechanics of explosive dispersal and self-burial in the seeds of the filaree, Erodium cicutarium (Geraniaceae)》
科学家通过实验发现,在缠绕过程中,芒经历了一系列复杂的形状变化。首先出现了一个大的弯曲,然后形成了一个松散的线圈,随着更多的线圈向种子那端延伸,该线圈慢慢收紧。**在沙质土壤上,伸直、缠绕的反复运动允许种子头在表面上移动,并随机地扎入缝隙中。**经过几次湿润和干燥的条件变化后,一些种子就会被完全掩埋。
浸泡的芒被放置在聚合物粘土上,随着环境变干燥,芒的缠绕形状发生了变化。
来源|《The mechanics of explosive dispersal and self-burial in the seeds of the filaree, Erodium cicutarium (Geraniaceae)》
牻牛儿苗的种子之所以要“钻地”,是为了提高它们发芽和存活的机会。将种子埋在土壤中,避免了被风带到不利的环境中或被动物取食,这显示了它对干旱环境的适应能力。沙漠里的尖喙牻牛儿苗,将种子深深钻入土壤,既是为了寻找湿润的环境,也避免了巨大的昼夜温差带来的伤害。
沙漠地区的尖喙牻牛儿苗
来源|《神奇的种子世界》摄影/亚吉东
为了应对严苛的环境,尽可能扩大家族势力,尖喙牻牛儿苗还制定出了“优先萌发”的繁殖策略。种子如果多年未萌发,在有机物消耗殆尽之后会失去活性。于是,年老的种子会优先萌发生长,而青壮年时期的种子将继续等待,择机而出,这样有利于维持种子库的稳定。科学实验也证实了这一现象,在相同的环境下,新鲜的种子不易萌发,而老种子的萌发率非常高。
牻牛儿苗看似柔弱,却十分顽强,为了不断繁衍壮大,其种子进化出了与众不同的传播本领,向我们展示了生命最原始的本能和生命力的强大。
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