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繁衍的密碼——最后的胡楊林(二)

2009-01-01 00:00:00探索·發(fā)現(xiàn)
走近科學(xué) 2009年1期

塔里木河是一條季節(jié)河,當(dāng)冰封的冬天已經(jīng)過去,它即將迎來最干旱的季節(jié)。

在一年一度洪水到來之前,河道里的水就是荒漠上所有生命賴以生存的唯一的源泉。天氣開始轉(zhuǎn)暖,又一個春天來了。

剛剛蘇醒的胡楊要抓緊時間開花。只有盡最大努力孕育盡可能多的種子,才能贏得更多的繁衍機會。

樹下10厘米深的泥土中,一種小生命聽到了胡楊體內(nèi)細微的萌動,它們也要抓緊時間。

雄尺蠖在陽光下展開翅膀,準(zhǔn)備去尋找生命的另一半。雌尺蠖沒有翅膀,它一出土,就憑著記憶向樹的方向爬去,它必須一刻不停地爬上樹梢,在那里等待雄尺蠖的到來。它們將在胡楊的樹梢上交配、產(chǎn)卵,等到一個月后,小尺蠖一出生,就可以吃上鮮嫩的樹葉(圖1)。

(1)雄尺蠖從胡楊樹下的泥土中爬出,準(zhǔn)備展翅

春天,胡楊林還沒有發(fā)芽,一場災(zāi)難就在等待它。

在塔克拉瑪干沙漠腹地,孤獨的胡楊也綻開了花蕾,它在等待,風(fēng)為它帶來雄樹的花粉。她把積累了一個冬天的水分和能量都集中在花朵上,每一朵花都是生命的希望(圖2)。

(2)圖組:(2-1)孤獨的胡楊綻開了美艷的花蕾(2-2)花粉會隨風(fēng)在荒漠中飄蕩

塔克拉瑪干沙漠是地球上最荒涼的地方之一。細小的沙子在風(fēng)的雕塑下呈現(xiàn)出溫柔的曲線,對于生命來說卻是殘酷的殺手。從面積上看,塔克拉瑪干沙漠是世界第六大沙漠,第二大流動性沙漠。但它的流沙面積卻是世界上最大的,流動性也最強,因此,沙漠內(nèi)部很難看到天然植被(圖3)。

(3)地球上最荒涼的地方之一:塔克拉瑪干沙漠

胡楊的雄花干燥而輕盈,花粉很容易隨風(fēng)飄走;雌花滋潤而富有粘性,會讓隨風(fēng)而來的花粉停留。胡楊的花期很短,荒漠干燥的空氣會讓它的花很快枯萎。在這片廣大的荒漠上,只有風(fēng)可以充當(dāng)愛情的使者,在開花的季節(jié),把希望載向遠方。

溫度的回升終于帶來一些風(fēng)的流動,胡楊雄樹的花粉隨風(fēng)起程,去尋找開花的雌樹。肉眼看不見的花粉在荒漠中到處飄蕩。雌樹的花瓣已完全打開,她在等待花粉的到來。

在風(fēng)沙中,雌樹終于捕捉到生命的氣息,越過綠洲和沙漠的花粉終于來到她的懷抱。

當(dāng)荒原剛剛蘇醒,準(zhǔn)備迎接春天的時候,胡楊已經(jīng)孕育了新的生命。

胡楊花完成了自己的使命,匆匆飄落。因為,它要把枝頭的舞臺留給新發(fā)的樹葉。

沙漠邊緣的綠洲上,農(nóng)民們開始準(zhǔn)備耕作。牧羊人則要把自己的羊群趕到遠離農(nóng)田的地方。塔里木河下游,胡楊林就像沙漠中的綠島,是人和動物唯一的棲身之地。在漫長的歲月中,胡楊追逐著河水,人們追逐著胡楊林,在沙漠中繁衍生息(圖4)。

(4)有胡楊的地方就有生命繁衍

忙碌的春天突然停住腳步,突如其來的一場沙塵暴帶來罕見的降雪。

這片自生自滅的胡楊林,誰也不知道在哪一個時刻,哪一棵樹會悄悄地死去。但每一個春天,大地復(fù)蘇,荒原上都會充滿驚喜。沒有什么能夠阻擋生命的腳步。

塔克拉瑪干沙漠內(nèi)部也下了雪,這是難得一見的景色。雪給沙漠帶來濕潤的空氣,這個春天,由于這場雪,風(fēng)也暫時停住了腳步。

雪后,早已準(zhǔn)備好的葉芽迅速占滿枝頭。早春出生的樹葉柔軟細嫩,它們開始暢快地呼吸。這是一年中最適合生長的時候(圖5)。

(5)雪后的葉芽占滿枝頭

此時,尺蠖的幼蟲也出生了,它們要用胡楊的葉子壯大自己的生命。誰能搶到更多的樹葉,就意味著更多活下去的機會(圖6)。

(6)胡楊的嫩葉是尺蠖幼蟲最好的食糧

幼蟲每天的任務(wù)就是不停地吃,不停地長大。成千上萬的小蟲在胡楊林里演奏著進行曲。

越是干旱,就會有越多的尺蠖。

尺蠖的食量很大,很快就把一棵樹的葉子吃得精光。胡楊攢足力氣,不停地生出新葉。小尺蠖在樹林里隨風(fēng)飄蕩,轉(zhuǎn)移戰(zhàn)場。

隨著尺蠖一天天長大,胡楊林再次回到冬天的景象,一些老弱的樹經(jīng)過這一次掃蕩,也許再也沒有力氣發(fā)出新芽。

河道里的水越來越少,兩岸的濕地也漸漸干涸,塔里木河正在迎接一年中最干旱的季節(jié)。

氣溫漸漸升高,沒有葉子的胡楊林,窒息的感覺越來越強烈。

塔克拉瑪干沙漠的風(fēng)季長達5個月,沙漠在風(fēng)的幫助下擴張著自己的領(lǐng)地。

風(fēng)一天比一天更具規(guī)模。夏天就要來了。

在一場接一場持續(xù)不斷的風(fēng)中,胡楊的葉子終于再次掛上枝頭,重新開始生命的旅程。新的葉子一出生,就要接受風(fēng)沙的洗禮。

這時已經(jīng)是五月下旬,它要抓緊時間生長,讓生命變得更強壯。

胡楊的身上同時長著柳樹和楊樹的葉子,所以它還有一個名字叫異葉楊。

幼年胡楊的葉子是細細的條形葉,隨著年齡增加,葉片逐漸變寬。大樹的低處仍然是條形葉,頭頂是寬闊的掌形葉。每一棵樹的葉片分布規(guī)律都有個體的差異,有時,一棵樹上就有寬窄不一的很多種形狀。胡楊依據(jù)什么來選擇葉子的形狀呢(圖7)。

(7)一棵胡楊樹會長出寬窄不一的樹葉

除了遺傳原因之外,漫長的干旱,讓胡楊學(xué)會了節(jié)約水分。細小的條形葉是為減少水分消耗而生的,而掌形葉則負責(zé)盡可能多地進行光合作用,制造生命的能量。

長在低處的條形葉還有一個重要的作用。細細的條形葉同時也是為減少風(fēng)沙的打擊而設(shè)計的。千百萬年的風(fēng)沙讓胡楊學(xué)會了生存。

沙漠的春天很短,幾場風(fēng)之后,天氣迅速熱了起來。荒原上的植物爭先恐后地開花,一定要在夏天把自己的種子傳播得更遠。螞蟻無處不在,為了家庭,它們辛勤地工作;新疆鬣蜥也在準(zhǔn)備迎接繁殖的季節(jié)。

在逐漸炎熱的過程中,胡楊葉子的表面開始發(fā)生變化。角質(zhì)層漸漸變厚,像一層蠟質(zhì)包裹著,它要防止每一點不必要的水分損失。

清晨,太陽升高,胡楊的呼吸逐漸加快,為了進行光合作用,葉子表面的氣孔越來越大。

?新疆鬣蜥出來曬太陽,這種古老的動物在恐龍時代就已經(jīng)在地球上生存,但它們至今還沒有學(xué)會保持體溫,它需要太陽能為它充電,用身上的鱗片吸收陽光,讓體溫升高,恢復(fù)感覺和速度。

塔克拉瑪干沙漠夏季氣溫的最高值是43℃,而地表溫度則可以達到接近80℃。

為了不被高溫傷害,胡楊葉面的蒸騰如同動物的喘息,強烈的蒸騰可以降低體溫,但卻會流失大量的水分。

午后2點到4點,是一天中最熱的時候,鬣蜥也躲進樹洞里(圖8)。

(8)躲避高溫的鬣蜥

胡楊無處躲藏,它不得不低垂著葉子,停止生命活動。短暫的休眠無法阻止體溫的升高,卻可以降低水分的消耗,這是它唯一的辦法。

從2800萬年前海水離開這里的那一刻起,胡楊默默承受著,它讓自己把消耗減到最低,而對生命的渴望支撐它度過沙漠中的每一天。

胡楊本不是旱生植物,塔克拉瑪干原本也不干旱,當(dāng)時的胡楊不一定有現(xiàn)在這樣的適應(yīng)干旱的能力,在第三紀(jì)以后,特別是第四紀(jì),青藏高原升高,周圍的山區(qū)干燥化的過程中,胡楊慢慢適應(yīng)了生長地區(qū)的環(huán)境條件而產(chǎn)生了自己的適應(yīng)特性。

研究人員還發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象,就是當(dāng)大氣相對濕度低于20%時,胡楊的氣孔阻力會增大,以防止在干燥的氣候中失水過多。

隨著太陽西斜,氣溫迅速降了下來。胡楊卻不能休息。在溫差的作用下,沙子中會有一些冷凝水,胡楊要用自己的根把它們一點一滴地收集起來。胡楊主要依靠地下水生活,沙漠里每一滴水都有可能決定生還是死。

它的種子就要成熟了。從開花到現(xiàn)在,150天過去了。胡楊種子掛滿枝頭,正在等待一個合適的機會。在所有的楊樹中,胡楊的花果期是最長的,因為它要等待一年一度洪水到來。胡楊的種子只有找到水,才會有生存的機會(圖9)。

(9)圖組:(9-1)掛滿枝頭的胡楊種子(9-2)胡楊種子的花果期很長

每一棵雌樹可以孕育上億顆種子,這是她對抗干旱環(huán)境的策略之一。胡楊的種子極其微小,只有萬分之一克的重量,這小小的種子,將長成荒漠中最高大的樹。種子身上長滿白色的絨毛,不但可以幫助它在空中飛行,更能幫助它們抓住潮濕的土地(圖10)。

(10)圖組:(10-1)每一棵胡楊雌樹都孕育 了上億顆種子

(10-2)萬分之一克重的種子長滿白色絨毛

洪水還沒有來,最早成熟的種子已經(jīng)迫不及待地起飛了。

種子終于可以自由飛翔,這是胡楊一生中唯一能夠離開土地的時間。

種子必須盡快找到落腳的地方。干熱的風(fēng)使它們的生命力每一天都在下降,超過一個月,任何努力都是徒勞的,每100顆種子中只有1顆能夠發(fā)芽。

洪水還沒有來,這些先飛的種子不知道,也許,它們永遠沒有機會長成一棵樹了。

7月中旬已過,洪水仍然沒有來。寬闊的河床裸露著泥沙,在河床中央,人們發(fā)現(xiàn)了去年發(fā)芽的珍貴的小胡楊。現(xiàn)在,它的根系周圍還是潮濕的泥土,但是它的前途卻無法預(yù)測。身邊沒有再大一些的小苗,證明這里并不是胡楊林生長的搖籃。這是河床的中央,一旦洪水到來,它的生命將隨著泥沙離開這片土地(圖11)。

(11)在河床中央發(fā)芽的小胡楊

塔里木河枯水期,兩岸的胡楊林里地下水是怎樣的呢?研究人員在河流兩側(cè)不同距離的地方挖掘探井。

沒有河流的補充,意味著地下水的下降,荒原上那些不夠強大的生命,面臨著生命中的又一次危機。

在干熱的空氣中,種子再也堅持不住,它們紛紛隨風(fēng)啟程,去尋找適合生長的地方。

夏天的熱量積累著,盆地周圍的冰川陸續(xù)融化,冰雪變成河流,向沙漠奔去。

整個盆地到處都有胡楊的種子在飄蕩。那些幸運的種子終于發(fā)現(xiàn)了沙漠中的大河。種子飄到河里,干燥的身體在6秒鐘之內(nèi)就吸飽了水。當(dāng)中午水溫升高時,它們已經(jīng)在水里悄悄地發(fā)芽。

什么時候靠岸,在沙灘上扎根,完全靠微乎其微的運氣。研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn),嬰兒階段的胡楊,呈現(xiàn)了水生物種的特性,在沒有找到陸地之前,它們完全可以在水中生活(圖12)。

(12)胡楊竟然還具有水生物種的特性

它的絨毛仍然在幫助它,要么直接上岸,抓住泥土,要么就抓住落葉或浮木,在落潮時停在岸邊。每一棵胡楊的上億顆種子中,總會有幸運兒停在沙灘上,趁著夜色迅速向下生長。它們必須用最大的力氣扎根,如果根不夠長,一切努力將化為烏有。

洪峰過后,洪水放慢了腳步,岸邊的土地淤積了一層泥沙。荒漠上很多植物的種子在這里找到了生根的土壤。溫暖而潮濕的沙灘,是胡楊的搖籃(圖13)。

(13)河岸淤積的泥沙是胡楊生存的搖籃

在密密麻麻的小苗中,胡楊的小苗是最小的,它用盡所有力氣向下生長,根系很快就超過了身體的幾十倍。只有足夠強大的根系,才能讓它長成參天大樹。

塔里木河彎彎曲曲地在沙漠上流過,在它的每一個轉(zhuǎn)彎處,凹岸形成斷層,凸岸形成河漫灘,那是胡楊種子生長的地方。在漫長的歲月中,胡楊就是這樣繁衍后代,在沙漠上創(chuàng)造新的綠洲。

在每年新出現(xiàn)的土地上,一代代小苗呈階梯狀排列生長,研究人員在測量小樹的年齡,他們想知道,是不是每年都會有新的胡楊出生(圖14)。

(14)圖組:(14-1)(14-2)胡楊繁衍環(huán)境的示意圖

在塔里木河兩岸,科研人員對水文、土壤、植被狀況進行詳細的調(diào)查,發(fā)現(xiàn)了一個令人費解的現(xiàn)實。胡楊林每年都會播撒大量的種子,塔里木河每年都會有或多或少的洪水,但是,那些呈階梯狀分布的幼苗卻不是每年都會發(fā)生。

是什么因素在制約胡楊的繁殖呢?

在排除了溫度、風(fēng)沙、鹽堿度等因素的影響之后,他們發(fā)現(xiàn),在洪水很少的年份,胡楊的生長明顯受到抑制。小苗缺失的事件也發(fā)生在缺水的時候。

20年前,老一輩科學(xué)家曾經(jīng)計算出了一個河水流量的極限數(shù)字,在這個地帶,河水流量必須達到819立方,才會有胡楊的幼苗出生。

水量大,河漫灘就會更寬,就會有更多小苗長大。如果低于這個數(shù)字,沒有河漫灘的形成,胡楊種子即使發(fā)了芽,也沒有成長的搖籃。如今,狹窄的河漫灘,又能夠成為多少胡楊長大的樂園呢?

在一條廢棄的河灘上,研究人員找到了去年發(fā)芽的小苗,洪峰已經(jīng)過去,它們?nèi)栽诘却牡絹怼_@里偶然停留的水讓它們停住腳步,生根發(fā)芽。但是,周圍是正在長大的沙丘,從沙丘間大樹的年齡估算,起碼幾十年以來,這里從沒有小苗成活,這些小苗能夠幸運地長大嗎(圖15)?

(15)這些小苗能幸運地長成胡楊樹嗎?

這是一個殘酷的現(xiàn)實,那些遠離河流的小苗,根系還不發(fā)達,它們得不到地下水的補充。如果沒有奇跡發(fā)生,它們的命運就會因為斷水而夭折。

沙漠上,一年到頭都可以看到不知是誰的種子在飛。它們不知疲倦地漂泊,尋找生命的依托。

它們不知道,它們早已失去了長成樹的機會。

越來越多的種子即將面對這樣的未來。

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