植物如何应对沙漠气候
          从 sonorensis,第17卷第1期(1997年春季版)
龙舌兰 标志着. Dimmitt
自然历史主任
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D沙漠植物往往看起来与其他地区的原生植物非常不同. 它们通常肿胀,多刺,叶子很小,很少是亮绿色的. 它们奇特的外表是它们对沙漠气候挑战的非凡适应的结果. 干旱是决定沙漠的唯一因素,也是沙漠生物必须适应的主要限制.

沙漠植物发展了三种主要的适应策略, 耐旱和抗旱. 它们中的每一种都是不同的,但都是一套有效的适应措施,可以在其他地区的植物死亡的条件下茁壮成长.

鲜美多汁
多肉植物将水分储存在肉质的叶子、茎或根中. 所有的仙人掌都是多肉植物, 像龙舌兰这样的非仙人掌沙漠居民也是如此, 芦荟, 象树, 还有很多大戟. 其他一些适应对于有效地储存水的习惯是必不可少的.

三叶草多肉植物必须能在短时间内吸收大量的水分.沙漠的降雨通常是轻微而短暂的,土壤在强烈的阳光下迅速干燥. 为了应对这些条件,几乎所有的多肉植物都有广泛的浅根系统. 壁虎的根水平延伸到植物的高度,但很少超过4英寸(10厘米)深. 吸水根多位于植株上半英寸(1英寸)以内.3 cm).

多肉植物必须能够在干燥的环境中保持水分储备,并尽可能有效地利用水分. 大多数种类的茎和叶都有蜡质角质层,当气孔关闭时,它们几乎是防水的. Water is further conserved by reduced surface areas; most succulents have few leaves (龙舌兰s), 没有叶子(大多数仙人掌), 或者在干旱季节落叶的树叶(象树), 马鞭, boojums).

许多肉质植物, 以及半肉质植物,如大多数山树, 附生植物的兰花, 以及旱生凤梨属植物, 拥有一种节水的光合作用变体,叫做CAM, 是天竺葵酸代谢的缩写. CAM植物在夜间打开气孔进行气体交换并储存二氧化碳. 白天,当气孔关闭时,光合作用利用储存的二氧化碳进行. 因为夜间气温较低,湿度较高, 每单位碳水化合物合成,CAM植物损失的水分是标准C3植物的十分之一.

CAM植物的另一个有价值的特性是它们在干旱期间的空转代谢能力. 当CAM植物缺水时, the stomates remain closed both day and night; gas exchange and water loss nearly cease. 然而,这种植物在仍然湿润的组织中保持着低水平的新陈代谢. 就像一个空转的引擎可以比一个冷的引擎更快地加速到全速一样, 一株空转的CAM植物可以在雨后24到48小时内恢复完全生长. 因此,多肉植物可以迅速利用短暂的地表水分.

在干旱环境中储存的水需要防止口渴的动物. 大多数肉质植物要么带刺,要么有毒,通常两者都有. 有些植物只在人迹罕至的地方生长,以保护自己. 还有一些依靠伪装. 亚利桑那州夜间开花的蜡状花, 例如, 与它生长的灌木的干茎非常相似.

耐旱
耐旱性(或干旱休眠)是指植物承受干燥而不死亡的能力. 这类植物通常在干旱时期落叶,进入深度休眠. 大部分水分的流失是通过叶片表面的蒸腾作用, 所以落叶保存了茎中的水分. 一些通常不落叶的植物有一层树脂涂层,可以阻止水分的流失.g.木馏油灌木).

与湿润气候下的植物相比,耐旱灌木和乔木的根更宽, 覆盖面积可达树冠直径的两倍. They exploit the soil at greater depth than the roots of succulents; sometimes they extend to extreme depths (e.g.豆科灌木). 然而,大多数豆科植物的根都在3英尺(约0.9米)以内.9米)的表面.

生根深度控制生长周期的机会. 与多肉植物的浅根策略相反, 需要大量的雨水来湿润灌木和树木的深层根部. 在一场淋雨之后, 灌木,如荆棘和杂木油树,需要几个星期才能从深度休眠中恢复完全生长. 这种策略与多肉植物之间的折衷之处在于,一旦深层土壤被几次降雨湿润,它就会比表层土壤保持湿润的时间更长, 支撑了几周的增长.

多肉植物只有在土壤接近饱和时才能吸收水分. 相比之下,耐旱植物可以从干燥得多的土壤中吸收水分. 同样,这些植物可以在叶片含水量低的情况下进行光合作用,这对大多数植物来说是致命的.

brittlebush 避免干旱
一年生植物通过不存在来逃避不利的环境. 它们在一个季节成熟, 然后在把他们所有的生命能量都用于生产种子而不是为继续生存而保留一些之后死去.

大多数索诺兰沙漠的一年生植物只会在秋天的一个狭窄的窗口发芽, 夏天的炎热已经过去,冬天的寒冷还没有到来. 在这个机会之窗期间,对大多数物种来说,必须有至少一英寸的大雨. 这些要求的组合是生存保险:在秋天温和的天气里,一英寸的雨水将提供足够的土壤水分,使发芽的种子可能成熟并产生种子,即使在那个季节几乎没有降雨. There is still further insurance: even under the best 条件 not all of the seeds will germinate; some remain dormant. 虽然机制尚不清楚, 任何一年的沙漠羽扇豆种子作物的百分比将不会发芽,直到他们十岁.

在秋天温和的天气里,幼苗迅速长出莲座状的叶子, 在整个冬天,当它们生长缓慢时,保持在地面上, 在春天开花. 因为这些植物在春天开始发芽之前是不显眼的, 许多人错误地认为是春雨造就了野花的盛开.

一年生植物只有在旱季的社区才常见, 多年生植物的间距是由在最干旱的年份获得足够水分所需的生根空间决定的吗. 在偶尔潮湿的年份,开放空间和水分都可供快速生长的一年生植物利用. 栖息地越干旱,一年生物种的比例越大. 索诺兰沙漠有一半的植物是一年生植物. 在最干燥的栖息地,高达90%的植物是一年生植物.

沙漠环境可能看起来很恶劣,但这纯粹是一个局外人的观点. 适应使本地动植物不仅能在这里生存, 而是在大多数时间里茁壮成长.

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