植物“活化石”

聽說過桫欏嗎？它是地球上為數(shù)不多的古老蕨類植物之一，有“蕨類植物之王”的美譽(yù)。桫欏屬于桫欏科，樹形高大挺拔，可長(zhǎng)到10米以上，樹干直徑為10～20厘米，是一種木本蕨類植物，故又稱“樹蕨”。有時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去，桫欏很像南方常見的椰子樹。

桫欏的莖干筆直向上，結(jié)構(gòu)中空似筆筒，表面布滿六角形的斑紋。桫欏沒有枝條，葉子集中在樹干頂端。葉子可長(zhǎng)至2米左右，向四周散開，宛如孔雀開屏，十分好看。桫欏形狀美觀，莖蒼葉秀，高大挺拔，樹冠猶如巨傘，稱得上是一件藝術(shù)品，園藝觀賞價(jià)值極高。

桫欏的莖干晾干后稱為“蛇木”，可以制成蛇木板或蛇木柱，蛇木屑可用來栽培熱帶蘭，入藥稱為“龍骨風(fēng)”，可祛風(fēng)濕、強(qiáng)筋骨、清熱止咳。桫欏的莖干可以制成家具，還可雕刻成富有自然奇趣的優(yōu)質(zhì)筆筒。而歷經(jīng)地質(zhì)運(yùn)動(dòng)沉睡于地下億年的桫欏玉（遠(yuǎn)古桫欏莖干化石玉）則精美絕倫。

與種子植物不同，桫欏不開花，也不結(jié)果，更沒有種子，其葉片背面生有許多孢子囊群。經(jīng)過一年左右的孕育，成熟的孢子囊會(huì)裂開，將里面的孢子彈射而出。微小的孢子隨風(fēng)散落，順?biāo)鳎瑩竦囟鴹跍瞎取⑾叀駶?rùn)的山地生根，繁衍后代。成年桫欏每年產(chǎn)生數(shù)量眾多的孢子，但死亡的也多。有幸存活的孢子從萌發(fā)至形成幼孢子體這一過程，耗時(shí)超過一年，濕度、溫度等生態(tài)因子的變化都可能影響孢子的存活率或之后的發(fā)育進(jìn)程。

而桫欏成年株在其周圍5米范圍內(nèi)也限制了幼株生長(zhǎng)，這些共同作用導(dǎo)致桫欏的適生區(qū)極為有限。盡管它偶爾也能幸存并定居在新的森林區(qū)域，卻競(jìng)爭(zhēng)不過當(dāng)?shù)匮杆偕L(zhǎng)的植物，難以較好地繁衍生息。

桫欏害怕干旱和寒冷的氣候，需要森林覆蓋率高、氣候溫和、日照短、濕度大，無污染、無人為破壞的環(huán)境，適宜生長(zhǎng)在海拔260～1600米的山地溪旁或疏林中。凡是它生存的地方，必定生態(tài)環(huán)境優(yōu)良。桫欏分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)，如我國(guó)華東南部、西南南部以及華南地區(qū)，包括福建、臺(tái)灣、廣東、海南、廣西、貴州、云南、四川和江西等眾多省級(jí)行政區(qū)。它的蹤跡甚至還遍及日本、南亞及東南亞等國(guó)家和地區(qū)，如日本南部、越南、柬埔寨、泰國(guó)北部、緬甸、孟加拉國(guó)、不丹、尼泊爾和印度等地。

1991年，桫欏被列入《中國(guó)植物紅皮書》近危（NT）類別，是我國(guó)首批八個(gè)一級(jí)瀕危保護(hù)植物之一，凸顯了它在植物保護(hù)工作中的重要地位。2021年，它被列為我國(guó)國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了其稀缺性和保護(hù)價(jià)值。與此同時(shí)，它也受到了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注和保護(hù)。1987年，它被列入《世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄》（簡(jiǎn)稱IUCN紅色名錄）。2019年，它又被列為《瀕危野生動(dòng)植物種國(guó)際貿(mào)易公約》（CITES）附錄Ⅱ物種。桫欏被眾多國(guó)家列為一級(jí)瀕危保護(hù)植物。新西蘭是桫欏的產(chǎn)地之一。新西蘭將銀蕨（桫欏科白桫欏屬的多年生蕨類植物）定為國(guó)花。在毛利族的神話傳說中，銀蕨是為毛利人指引回家方向的一種神圣植物。

穿梭億年" 歷經(jīng)滄桑

大約在10億年前，植物開始從水中向陸地蔓延，進(jìn)化為陸地生物。最初的陸生植物是苔蘚植物，它們緊貼地面生長(zhǎng)，沒有維管束，缺乏支撐結(jié)構(gòu)，無法長(zhǎng)得高大。

大約在4億—5億年前，植物進(jìn)化出了維管束和纖維素，蕨類植物出現(xiàn)，逐漸形成了高大的蕨類森林，桫欏就是其中一員。在那個(gè)時(shí)期，節(jié)肢動(dòng)物開始稱霸地球的生物圈，不僅體形比今天更為龐大，而且性情也極其兇猛。兩棲動(dòng)物出現(xiàn)在3億多年前的石炭紀(jì)。從4億多年前的奧陶紀(jì)到2.5億年前的二疊紀(jì)末期，蕨類植物在地球上統(tǒng)治了近2億年。它們改變了地球的面貌和大氣構(gòu)成，將大量的二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣，為脊椎動(dòng)物的登陸和進(jìn)化創(chuàng)造了條件。

在1億多年前的侏羅紀(jì)，被子植物還未崛起，地球上的蕨類植物和裸子植物早已稱霸天下。其中，桫欏、蘇鐵、銀杏和水杉等植物占據(jù)著統(tǒng)治地位，繁盛一時(shí)。事實(shí)上，桫欏起源于3億多年前的石炭紀(jì)，比恐龍出現(xiàn)得還要早。大約6600萬年前，一顆小行星撞擊地球，引發(fā)了氣候劇變，導(dǎo)致恐龍及其他許多物種滅絕，然而桫欏等蕨類植物卻在這場(chǎng)災(zāi)難中幸存了下來。

直到繁殖方式更為先進(jìn)的裸子植物開始出現(xiàn)并大量繁殖，蕨類植物逐漸退居次要地位，成為裸子植物及后來新生代被子植物的陪襯，在自然競(jìng)爭(zhēng)中不具有優(yōu)勢(shì)。大量的蕨類植物都被被子植物淘汰了，然而桫欏卻憑借其強(qiáng)大的適應(yīng)能力、獨(dú)特的生殖方式和低代謝率，在新的生態(tài)系統(tǒng)中繁衍生息。

由于桫欏的孑遺性，它在研究植物地理區(qū)系、物種的形成和生物多樣性等方面具有不可替代的作用。桫欏曾經(jīng)與恐龍同處一個(gè)時(shí)代，是現(xiàn)存唯一的木本蕨類植物，可以幫助我們更好地了解地球遠(yuǎn)古時(shí)期的地形地貌和氣候特征，為梳理地球生命的完整演化史提供相關(guān)的史料。

厚厚 “根被”" 外加“圍裙”

一般而言，樹冠龐大的植物在地下必定擁有復(fù)雜而強(qiáng)大的根系，才能為地上部分源源不斷地輸送水分與養(yǎng)分。桫欏卻打破常規(guī)，盡管樹形高大，但地下根系與普通的草本蕨類植物相差無幾，同樣是纖細(xì)而羸弱的不定根，而且入土很淺。此外，桫欏的莖干也沒有發(fā)達(dá)的且能向上輸送水分的木質(zhì)部。正因?yàn)槭菧\根系植物，桫欏無法吸收深層土壤中的水分，抗旱能力較弱，只能生活在溫暖濕潤(rùn)的環(huán)境中。那么，缺少龐大的地下根系的桫欏是如何吸收水分的呢？

生物學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，原因在于桫欏獨(dú)特的氣生根結(jié)構(gòu)，它覆蓋在莖干的表面，而不是藏在地下。桫欏從莖干的不同部位長(zhǎng)出無數(shù)氣生根，這些氣生根靠近基部，在莖干周圍形成厚厚的“根被”。

桫欏的“根被”能從潮濕的空氣中攝取水分，源源不斷地輸送到莖干的頂端和葉片，確保植物的蒸騰作用和其他生理功能得以順利進(jìn)行，展現(xiàn)出其獨(dú)特的生命力和適應(yīng)能力。

與榕樹在空中飄蕩的氣生根不同，桫欏的氣生根牢牢地吸附在莖干的表面。在形態(tài)上，直徑1毫米左右的桫欏氣生根沒有分枝，就像小小的吸管一樣。這些氣生根一直處于吸水狀態(tài)，使得桫欏就像隨身攜帶了一個(gè)“迷你水庫”一樣。

除了被“根被”覆蓋，桫欏的莖干表面還覆蓋著一層“保護(hù)層”。桫欏的大型羽狀復(fù)葉枯死后，像一條“圍裙”披在莖干周圍，可以有效遮擋陽光，使氣生根避免陽光直射，減少莖干和氣生根的水分蒸發(fā)，幫助桫欏在干燥時(shí)期保持水分。在“圍裙”的庇護(hù)下，氣生根擁有一個(gè)穩(wěn)定的微環(huán)境，不僅提升了氣生根的吸水和儲(chǔ)水能力，而且確保桫欏能持續(xù)蓬勃生長(zhǎng)。此外，這些“圍裙”還能形成一個(gè)物理屏障，防止某些病蟲害直接侵染莖干，提高了桫欏的生存能力。

“葉落歸根”" 名副其實(shí)

大家都知道“葉落歸根”這一成語，其意是指飄落的枯葉最終會(huì)掉落在樹木的根部，比喻事物有一定的歸宿，多指客居他鄉(xiāng)的旅人最終要回到故鄉(xiāng)。?最新的研究表明，生長(zhǎng)在巴拿馬的一種桫欏是迄今發(fā)現(xiàn)的世界上第一種真正的“葉落歸根”的植物。它會(huì)復(fù)活自己的枯葉，將其轉(zhuǎn)化為根系結(jié)構(gòu)，在土壤中搜尋為母株提供營(yíng)養(yǎng)的物質(zhì)。最近發(fā)表在《生態(tài)學(xué)》雜志上的一篇論文介紹了這項(xiàng)研究成果。此外，美國(guó)《科學(xué)新聞》雙周刊網(wǎng)站將其列為“2024年度十大科學(xué)突破”之一。

美國(guó)伊利諾伊大學(xué)香檳分校的詹姆斯·達(dá)林教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，在巴拿馬森林保護(hù)區(qū)考察熱帶針葉樹的根部如何獲取養(yǎng)分時(shí)，遇到一片茂密的桫欏叢林。他們?cè)噲D將枯死的桫欏葉片移開，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些葉片的末端長(zhǎng)出了細(xì)小的根須，與土壤緊密相連。通常情況下，蕨類植物的葉片一旦枯死，植物就不再需要它們了。

研究人員挖出了一些枯死的桫欏葉片的根須，種植在裝有含氮土壤的花盆中。之后，研究人員對(duì)根須的解剖結(jié)果表明，它會(huì)逆轉(zhuǎn)葉片中的水流，從土壤中將氮吸收到植物中，表明這些結(jié)構(gòu)具有根須的功能。達(dá)林計(jì)劃與植物解剖學(xué)家合作，更好地了解根須的結(jié)構(gòu)，并希望探究其中的菌根真菌。這是自然界中一種能與植物根系形成共生關(guān)系的特殊真菌，在植物的根部吸收營(yíng)養(yǎng)的過程中發(fā)揮著重要作用。

在巴拿馬森林保護(hù)區(qū)內(nèi)，研究人員發(fā)現(xiàn)，在一堆幾米深的火山灰里生長(zhǎng)的植被呈零散分布，這意味著此地土壤養(yǎng)分分布不均。此地生長(zhǎng)的桫欏利用枯死的葉片長(zhǎng)出的根須作為觸手，從周圍的土壤里采集養(yǎng)分。研究團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)完全是偶然的。即使在長(zhǎng)出細(xì)小的根須之后，這些枯萎的桫欏葉子看起來也像是腐爛的植物介質(zhì)，這可能就是一代又一代的植物生物學(xué)家未能注意到這一奇特現(xiàn)象的原因。這是一種真正新穎的組織再利用策略，與迄今已知的其他蕨類植物的生存策略截然不同。

對(duì)此，美國(guó)新罕布什爾大學(xué)的植物學(xué)家艾琳·西格爾指出，從未聽說過任何其他蕨類植物或陸生植物有這樣的機(jī)制。一些蕨類植物會(huì)長(zhǎng)出接觸地面的葉子或新芽，以維持新生幼株的生長(zhǎng)，但從未發(fā)現(xiàn)過能重新配置死亡組織來為母株提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的植物。

名詞卡片

維管束：指維管植物（包括蕨類植物、裸子植物和被子植物）的維管組織，由木質(zhì)部和韌皮部成束狀排列形成的結(jié)構(gòu)。

孑遺性：指某些生物種類在地質(zhì)歷史上的遠(yuǎn)古時(shí)期曾經(jīng)非常繁盛，但在后來的地質(zhì)變遷中大部分滅絕，只有極少數(shù)生存下來。這些生物被稱為“孑遺生物”或“活化石”，具有很高的科研價(jià)值。

氣生根：指植物莖上長(zhǎng)出的暴露在空氣中的不定根，一般呈無根冠和根毛的結(jié)構(gòu)，能吸收氣體或支撐植物體向上生長(zhǎng)，有保持水分的作用，常見于多年生的草本或木本植物中。

菌根真菌：與植物根系形成菌根共生關(guān)系的真菌。