通過夜間活動,使用更好的辦法來產(chǎn)生能量,并讓它們的胳膊保持多刺的打扮.進化生物學(xué)家艾利克-愛德華茲說：“仙人掌進化了應(yīng)對干旱的一整套適應(yīng)性,使其在沙漠中得以生存.”
愛德華茲與耶魯大學(xué)的邁克爾-多納河最近確定了Pereskia（一個包括了17個種的葉狀灌木叢和樹木的屬）是仙人掌的祖先.而且,此仙人掌祖先第一個展示了仙人掌的這些節(jié)水策略,時間大約在二千萬年前.此發(fā)現(xiàn)發(fā)表在6月出版的《美國自然學(xué)家》雜志上.
危險的交易
所有植物都有氣孔——皮上的小孔,氣孔開閉以吸收二氧化碳.當(dāng)進行光合作用時,植物就將吸收進來的二氧化碳變成食物——糖.在沙漠里,此過程很棘手,因為氣孔每次開放,水就會從氣孔里跑出來.“如果你想盡力保存水,就不能打開氣孔,因此,打開氣孔和水份流失是一個冒險交易,” 愛德華茲表示.
許多植物在白天打開它們的氣孔,而仙人掌和其它夜間植物如龍舌蘭和蘆薈在夜間打開它們的氣孔.因為,夜間溫度較、沒有太陽和細小的微風(fēng)有利于仙人掌保留水份.但在夜里,仙人掌不能利用太陽能將二氧化碳轉(zhuǎn)化成它所需要的糖,因此,此苦命的植物只得貯存一些二氧化碳以備第二天使用.第二天太陽一升起,它就開始制造糖.
其它有用的特性
仙人掌還進化了肉質(zhì)組織、蠟質(zhì)皮膚和尖尖的刺,還有專業(yè)化的根系使它們在這種艱苦生態(tài)環(huán)境下能具備全部的生長優(yōu)勢.樹干充當(dāng)水庫,根據(jù)其蓄水的多少可以膨脹和收縮.皮上的蠟質(zhì)保護層可保持濕氣,減少水份流失.尖尖的刺可防止口渴的動物把它當(dāng)成免費飲料.
在一些仙人掌中,刺還能收集雨水,像漏斗似的讓寶貴的雨滴落到它的根上.
驚人的策略
你可能認為仙人掌會長出深深的根,深扎到地下尋找可持續(xù)供應(yīng)的地下水.其實相反,它們通常發(fā)展眾多的淺根,只扎在地表下一點點,根系分布能擴展到它周圍的幾英尺,以盡可能地吸收水.
當(dāng)下雨時,仙人掌會發(fā)出更多的根.當(dāng)干旱時,它的根會枯萎、脫落以保存水份的供應(yīng).愛德華茲說：“仙人掌與水的結(jié)合比與它生長的土壤的結(jié)合更為密切.生長時,仙人掌冒著水份流失到土壤的風(fēng)險,因此,它就不得不將自己與土壤分開.”
他們稱：“仙人掌的形成代表了植物形狀和功能密切聯(lián)系的一個最顯著的例子,一個多肉質(zhì)的,生長壽命長的光合作用體系使得仙人掌可以在極端干旱的條件下存活,并保留了很好的含水組織.”
最近分子多態(tài)性研究證實了仙人掌和其它植物都有相似的節(jié)水策略,使它們能在沙漠里安營扎寨.愛德華茲說：“這是成功策略的一個好例證.這些植物在這些環(huán)境下真的做得很好.”