在植物界,不同的植物适应不同的生活环境。在温暖、湿润、肥沃的土壤里,植物生长茂盛,种类多样。但是,在高纬度、高寒、寒冷严重的地方,植物的影子很少,只有耐寒的品种勇敢地存活了下来。广阔的北极冻土带和高耸的长白山顶部有这种顽强的植物,是被誉为寒冷气候象征的3354仙女木。
在介绍
走近苔原
仙女目之前,我们先了解一下苔原。
苔原(又称苔原)是生长在非常寒冷的永久冻土上的生物群落。主要由地衣、苔藓、多年生草本和小灌木组成的低矮植物。冻土带分布在极地或高山冻土地区。极地圈内的冻土带位于极地东台,风速很大,存在明显的极地昼夜现象。极地冻土带全年为冬季,年平均气温低于0,夏季气温仅为0 ~ 10。这时只有表土融化,下面是厚厚的冻土。降水被永久冻土堵住,难以渗透地下,难以形成沼泽池塘。冻土区的降雨量低于250毫米,但由于蒸发量小,气候仍然非常潮湿。
这些因素不仅使生活在这里的植物能够适应潮湿的气候,还能忍受寒冷带来的生理干旱。幸运的是,长期的进化使苔原植物具备了适应极地严酷环境的特殊能力,在寒冷和寒冷中具有生命力。例如,苔原基本上是多年生常绿植物,不需要花时间长出新叶子,就能充分利用短暂的营养期。但是苔原植物营养期短,生长速度非常慢。例如,北极地区北极柳树的枝条一年只有1-5毫米。换句话说,一旦我们破坏了那里的生态环境,恢复过程将非常困难和漫长。
对高山苔藓来说,生存环境更加恶劣。高山苔原的土层非常薄,下面是贫瘠的火山岩。这里的气候很冷,但紫外线很强。每年6月雪融化,但到了10月,山就会封山。在这短短的三个多月的成长期里,近一半的时间是暴雨和大风天气。在我国,高山苔原只分布在两座山上,一座是阿尔泰山,另一座是东北的长白山。
初识仙女木
介绍苔原后,让我们了解仙女树。
仙女木属于蔷薇科仙女树。本属有三种,包括两种。一个是东亚,另一个是阔叶树。
仙女树是常绿矮小灌木,高约10厘米,有树根。茎茂盛或趴在地上,底部有很多树枝。叶互生,椭圆形或近圆形,表面深绿色,背面白色毛。叶膜质,披针形,附着在叶柄上宿存。花单生,花柄浓密的白色柔软毛,只生一朵雌雄同体的花。花瓣6-10片,通常8片,白色,间歇黄色;雄性是金黄色的,游来游去。瘦果住宿,卵球形,棕色,先端有花柱,羽状柔毛。火器6 ~ 7月,果树7 ~ 8月。
仙女目是典型的高纬度植物,具有很强的耐寒性和耐旱性,也是冻土带的优势种。那种植物矮小,紧贴地面,经常聚集成垫子形状。多盘小花凋谢后产生的种子与铁线莲非常相似。在干燥晴朗的天气里,它打开松软的“降落伞”,让风吹来,把种子带到四面八方。
仙女目分布的北极苔原上植物稀少,没有小灌木,苔藓少,不连续。主要分布在吉林(长白山、蒲松山)和新疆(天山)。也分布在韩国、日本、堪察加半岛和俄罗斯的萨哈林群岛。在海拔2000 ~ 2800米的高山砾石地区、高山苔原带和冻土地带,经常可以看到大面积的仙女树鳞片生长。
抗寒之谜
苔原气候如此严酷,仙女木有什么能力御寒?
放低身体。仙女木经常暴露在寒风中。为了适应环境,这种植物在接近地面的地方蔓延,为了保持非常宝贵的热量,形成紧凑的床垫形状。
披上大衣。仙木叶非常坚硬,上部皱纹很多,全身覆盖着白色的绒毛,就像披上毛茸茸的大衣一样,对保暖和防止水分流失有着非常重要的作用。
深度睡眠。仙女木有休眠的习惯。秋风突然刮起,白天变短,气温下降,人体就会合成植物激素脱落酸(也叫休眠激素)。脱落酸转移到精灵树的芽和侧序时,该组织的代谢功能受到抑制,植物进入休眠状态,度过漫长的冬夜。
糖液御寒。冬季低温来临时,仙女座中积累的蛋白质和淀粉在酶的作用下水解为可溶性氨基酸和糖类,提高细胞液浓度,减少体内含水量,从而制造细胞。
不易冻结,有利于提高细胞的活力自身的抗寒性。“特殊”水。水是生命之源,但有时它会变成一只黑手,杀死生命。植物体内有两种水,一种是游离水,另一种是“结合水”或“结合水”。自由水的分子排列杂乱无章,可以到处流动。
当严寒来临时,植物细胞内的游离水会形成冰晶,导致细胞正常的生理活动。更重要的是,冰晶会冲破细胞壁,植物会“冻死”。混合水是完全不同的。表面上,结合水与普通水没有区别,但其分子以非常整齐的“形态”排列在植物组织周围,与植物组织以化学键的形式紧密“结合”,不易分离。有趣的是,束缚水的“性情”与自由水大不相同。束缚水只有在温度高于100℃时才沸腾,冻结温度远低于0℃(40℃以上不允许冻结)。在严寒季节,植物体内游离水减少,结合水比例增加。由于结合水的冻结温度远低于0℃,结合水含量的增加无疑会提高仙女木的抗寒能力。
高山精灵
野生植物是重要的自然资源,在维护自然生态平衡方面发挥着不可替代的作用。仙女木属低矮匍匐植物,对长白山高山冻原具有良好的水土保持作用。
在科学研究中,仙女木是记录地球气候变化的活化石。年轻的地质学家和气候学专家用它来命名。近代,瑞典科学家通过钻探研究了丹麦哥本哈根北部阿尔乌德段的粘土层,发现了八瓣仙女木的花粉。这一层仙女木花粉出现在11000年前,但时间跨度很短,只持续了约1000年。作为一种喜冷的草本植物,仙女木通常只生长在寒冷的北极地区。然而,科学家在北大西洋周围的地层中发现了大量的仙女木花粉,这表明当时的欧洲确实和极地一样寒冷。此时,地球已进入3000多年的暖间冰期。因此,人们用“新仙林”来代表最后一次冰河时代的最后一次寒冷事件。仙女木花粉是来自科学家的证据,证明当时气候变冷了。
为了躲避强风,生长在高山上的阔叶仙女木把茎展在地上,只把椭圆形的叶子尽量向外伸展。七月中旬的盛开期,广袤的苔原仿佛铺上了一层五彩缤纷的仙人地毯,盛开的白花尽情地向世人展示着它的美丽。到了8月的结果期,虽然花儿凋谢了,但花柱依旧,上面飘着白羽般的丝发,真是太美了。
除了野性的外表,人们还可以把仙女木引种到自己身边。可作为盆栽植物,高海拔城市的地被植物,也可种植在岩石花园中装饰多彩的世界。
苔原植物的特征
极地冻原种类较少,约100-200种,南部约400-500种。苔原植被在长期的演化过程中形成了许多独特的能力,有利于在恶劣的自然条件下生存和繁殖。
(1) 苔原植物通常多年生,很少一年生。这是因为寒冷地区的植物生长期太短,无法完成整个发育周期。
(2) 它们大多为常绿植物,夏季可充分利用阳光进行光合作用,不需要花费时间和精力来形成新叶。
(3) 它们通常是匍匐和垫状植物,是抗风、保温和减少植物蒸腾作用所必需的。
(4) 枝叶与地下器官的比例为1:5。地面上的基本组织非常小。大多数细胞直接参与食物的生产和储存。地上的老叶起到保护茎生长点的作用,弥补了明显的芽鳞不足。
(5) 苔原植物通常有大的花和花序,这与苔原的光照条件有关。
(6) 冻土带的长日照使这里有可能长日照植物,而且它们缩短了在北极短暂夏季生存的营养期。然而,长日照植物阻碍了地下贮藏器官(如球茎和块茎)的形成。
(7) 许多植物具有很强的抗寒性,在开花期能耐寒。
新仙女木事件
地球上的气候条件不是固定的,而是呈现周期性的变化。历史上,有许多冷暖交替的现象。第四纪冰期末期,冰盖急剧扩张。大约2万年前到1.8万年前,冰盖达到顶峰;到1.2万年前,地球从冰期开始逐渐进入明显的持续升温期,到9000年前,地球完全进入暖间冰期。然而,在1.1万年到1万年之间,地球上有一个短暂的冷却期,在此期间冰川再次扩张,海平面下降。结果,地球陷入了1000年的冰雪之中。这种典型的突然骤冷的离轨事件在地质学和气候学中被称为“新仙女木事件”。这一事件还导致仙女木从今天地球的冷温带高纬度地区向阳光直射的低纬度地区扩散。例如,在北美和欧洲较温暖的地区发现了仙女座的土壤层,有些仙女木的足迹甚至到达了今天的赤道地区。这一时期对应于东南亚中晚期石器时代。
“新仙女木事件”彻底改变了西南亚早中石器时代人类聚居的生活方式,促使西南亚中石器时代的人们开始种植野生谷物,从而走上了农业发展的道路,改变了人类发展的进程。