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植物是如何登陆陆地的,它们是如何把荒芜的星球变成“家园”的
2020-05-18           作者: 宇宙小百科

绿色不会就此止步。就像5亿年前第一批从海洋登陆陆地的绿色植物一样,植物将把这些地方再次变成绿色生活家园。

植物是如何登陆陆地的,它们是如何把荒芜的星球变成“家园”的

 

只是,在地球上经历了5亿年的植物家族显然非常熟悉这些生存环境,植物家族进化出了具有不同特征的先驱者。不久之后(然而,森林要数千年才能出现),他们才能为这些“意想不到的”荒地穿上绿色的衣服。

拓荒第一波——地衣中的藻菌共舞

植物是如何登陆陆地的,它们是如何把荒芜的星球变成“家园”的

 

火山喷发造成的裸地、湖水退却形成的沙地和冰川融化后形成的陆地,都是真正的荒地,这与水荒时代的地球几乎一样。这里没有稳定的水和矿物质营养。更重要的是,没有足够厚的土壤让植物生根。一般来说,即使是根很浅的草本植物也需要平均9厘米厚的水稻土。显然,对大多数植物来说,在坚硬的岩石上生根是不可能的。

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然而,这也难不倒植物家族,绿藻和蓝藻团队就是为这个家族诞生的。这些简单的生物,有许多孢子漂浮在空气中,只要它们遇到适合水和温度的地方,就可以开始建造。然而,在光秃秃的岩石上生长毕竟还是很困难的——如果刚刚才开始“晒太阳”造淀粉,一不小心就被狂风吹走,那不真成了“杯具”了。

为了能固定下来,它们找到了真菌来帮忙。真菌会利用菌丝牢牢地抓住岩石,同时会分泌一些酸性物质来溶解岩石中的矿物质营养。同时,这些真菌在细胞中心留下一个空腔,供藻类生存和工作。当然,这些住宿空间不是“免费”的。藻类通过光合作用获得的大部分营养物质被真菌作为“租金”收集。虽然看起来有一些不平等,但有机会生长的藻类并不太在意。几亿年来,这种合作关系一直没有改变。

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在地衣的辛勤工作下,坚硬的岩石开始变得松散和破碎。除了自然日晒雨淋的作用外,冬夏两季出现了最初的小土壤,为后来植物的出现创造了条件。

拓荒第二波——小个头苔藓大作用

虽然地衣促进了岩石的松动,但这里的土壤含水量仍然很小,裸地的温差变化很大,这对需要尽快扎根的草木来说是一个巨大的挑战。此时,苔藓植物作为一个重要的梯队登上了舞台。

苔藓和地衣一样,在生长过程中不断分泌酸性物质,溶解岩石表面。溶解的细岩和常年堆积的苔藓残体构成了真正的土壤。

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此外,苔藓植物可以吸收15-20倍于自身重量的水,这些水将由苔藓植物储存。水向大气的释放(蒸发)速率仅为水面相同面积的1/5。正因为如此,我们经常在花市的花盆里看到苔藓,或者运输花卉时候给花卉根部绑苔藓,以利用它们良好的吸水性。当然,苔藓植物吸水最重要的用途是在自然环境中创造稳定的土壤环境,从而为高大植物的到来创造条件。

虽然苔藓植物有很强的“啃”岩石、吸收和储存水分的能力,但这些植物并没有完整的水分输送系统,也没有真正的有疏通组织的根系,只能生活在岩石表面。

拓荒第三波——真正的叶片出现了

种子要来到这里。第一个条件是身体必须非常轻,这是以飞蓬蒲公英为代表的复合植物种子的特殊能力。这些植物的种子不仅很轻,而且还配有“滑翔机”。他们可以走很远,甚至在一个从海中升起的火山岛上。耐瘠薄是拓荒植物顽强生存的另一个必要条件。在这方面,紫苑作为菊科植物的代表,不容忽视。它们坚实的多年生根系统能从土壤中汲取有限的营养资源。

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氮肥是一种比从岩石中获得的磷和钾更有价值的资源。因此,豆科植物携带“固氮工厂”生产氮肥成为一个辅助梯队。在休耕的土地,我们经常能看到大片的苜蓿,人们看重的是自己生产氮肥的能力。虽然这些植物的生长期有限,但对改善土壤环境具有重要意义。它们可以为更多的花草提供足够的营养。当然,这种拥有强大营养加工厂的植物也将独占鳌头。如果他们留在这些土地上,会给后来的植物带来麻烦。在冰岛,豆科植物羽扇豆成了占据土地的“山中之王”。

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事实上,森林火灾后形成的裸地可以在没有地衣和苔藓的帮助下为草本植物提供庇护。此外,这些地方还有残留的腐殖质,灰烬中的大量矿物质可以帮助草本植物生长良好。

草本植物的出现使群落看起来像一个真正的植物群落。没办法。在大多数人眼里,没有什么比绿叶更能代表植物的繁荣。随着牧草的出现,光合作用得以顺利进行,从而积累了大量的腐殖质,这当然也吸引了更多的动物。

拓荒第四波——这可不是盆景

当草本植物繁茂的时候,小灌木也随之而来。后者虽然在初期比较少见,但在草原上却十分突出。谁让它们的个头要高过小草好多呢。

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一些杜鹃花就是这样的“先锋灌木”。在川西高原山体滑坡形成的湖畔草地上看到,这里聚集了许多低矮的杜鹃花,枯枝落叶在根部堆积,犹如天然的花盆。由于杜鹃枝叶的保护,这里明显比开阔的草原环境舒适得多——白天不暴晒,夜间气温也不会下降太多,从而保证了环境温度的相对稳定。此外,凋落物和苔藓也能积累一定的水分,为种子保存和幼苗生长提供了有利条件。

此外,当灌木生长时,也为鸟类和其他长途迁徙动物提供了立足点和庇护所,这些家伙带来的粪便中没有被消化的种子,或者故意藏在这里作为食物储备的种子,都会被留下,甚至生长起来。

于是,森林出现了。

拓荒第五波——森林是尽头吗?

生长在杜鹃花灌丛中的冷杉终将长高。温带森林被针叶树覆盖后,只剩下高大的红杉和云杉。亚热带森林主要是壳斗科植物,如橡树和山毛榉。似乎所有的表演都结束了。

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事实上,此时此刻,这里生长的树木正在大量生产种子,这些种子可以在浓密的阴凉土壤中沉睡数十年甚至数百年。直到头顶上的树因风和其他意外而倒下,它们才会出现,并继续其“父母”的开拓过程。

那些完成任务的杜鹃花家庭将前往其他地方探索新界。当然,在冷杉和云杉的森林里,杜鹃品种如乔木杜鹃会爬上枝头,享受阳光和高大树木提供的优良撒种平台,尽情享受生长。

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在亚热带和热带森林中,这种生长关系更加有趣。以蝴蝶兰为代表的许多兰花和菠萝在树干上开辟了新的领地。这些家伙依附在树干上,既免除了林下的阴郁之苦,同时还能让自己的花朵和果实更显眼,吸引昆虫为他们传播花粉,或者引诱贪婪的散播种子的小动物增加它们繁殖的机会。这些植物可不是轻易就能长到树上去的,它们扁平的根可以牢牢地抓住树干,叶子可以从潮湿的空气中吸取水分,这就保证了它们开辟空中花园的能力。这样,一个新的生活群体就建立起来了。

​那些特殊的演替过程

这并不是说所有的土地都会经历从裸地到森林的变化。例如,在寒冷的北极苔原上,地衣可以伸展数十公里甚至数百公里。地衣覆盖在地上,驯鹿代表的动物以地衣为食。

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在澳大利亚的季节性森林火灾中,桉树种子凭借其厚厚的外壳可以在火灾中存活下来。大火过后不久,他们从土里爬起来,很快占领了“父母”的领地。但十多年后,这里又出现了一片郁郁葱葱的桉树林。整个过程似乎就是一出桉树的独角戏​。

除了这两种自娱自乐的情形外,在多种植被的演替中,它们并不都是互相帮助的情形,就像不是所有的草原都长出森林一样。

在巴拿马被休耕抛荒的林地中,禾本科植物象草占据了大部分空间。它具有强大的根系和根系分泌物,能有效地防止其它植物的萌发,因此也就成了像上面提到的羽扇豆一样的“山中之王”,大大延缓了森林的出现。在植物演替过程中,竞争更为激烈。

植物是如何登陆陆地的,它们是如何把荒芜的星球变成“家园”的

 

从裸地到森林,一个物种的存在为其他物种的出现创造了条件。人们常说自然生态系统是一个金字塔。这样一个系统远非可靠。相比之下,它更像是由孩子们用积木搭建的建筑模型。不同的物种似乎紧密相连,但却相当松散。整个模型具有很强的可塑性。当地的环境就像孩子们的手一样,根据自己的喜好来搭建一个模型,这与根据生活环境而创造的植被有些相似。它们的核心在于“适应”一词。

责任编辑: 蔚 蓝 文章来源:
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