美国生态学家曾研究过野火在美国黄石国家公园的生态作用。在过去的300~400年中,黄石公园北部每隔20~25年就发生一次大火。但近80年来,人们主动地制止了自然火灾的发生,却使黄石公园的动植物发生了变化:山杨树的数量减少,并且老年化,以幼嫩山杨为食的大角鹿也随之减少。人为地减少大角鹿也未能使山杨树增加。可是在自然火灾发生的地段,幼小的山杨树反而生长起来了。美国政府根据这一发现,建立了200万亩的天然火灾自生自灭地段,从而稳定了山杨树和大角鹿的种群数量。
北美洲有一种最珍贵的树种,叫沼泽松,它也是最善于适应火灾的一个树种。这种高大的树有着罕见的浅色树冠,身躯伟岸挺拔,不仅生长在低洼的地方,而且也生长在干爽的山麓。它木质坚硬,红润有光,色泽非常悦目。
正是这种树,似乎是专等发生火灾才成长壮大呢!当它的幼苗长到几十厘米高的时候,在五至七年内就完全停止再往上长,这时它全力发展和巩固根部。幼苗的针叶含有很多水分,而且长得很长。这些针叶紧紧聚拢在一起把未来的新枝保护在它们中间。在此阶段,火灾丝毫损害不了它,即使是烈火把潮湿的针叶全部燎净。然而它周围的其他树木、灌木和草一下被大火吞噬而光,它的幼苗此时就得以见到阳光。大火之后,沼泽松迅猛生长,并长出一层很厚的树皮以便更好地保护自己,避免新的火灾危害。正因为这样,现在栽植沼泽松的时候,往往故意烧一烧松树地段,为它们的生长创造最好的条件。
号称“世界爷”的红杉,也是不怕火的。这种被称为活化石的古生植物非常珍贵,现在已经很少见到了。生长在北美一些国家公园里的红杉数目是屈指可数的,人们把它们作为稀世珍宝来加以保护,自然不让火灾在红杉林中发生。可是事与愿违,这种罕见的树木却不愿意繁衍子孙,而且行将绝种了。原来,在它的树冠之下,生长着许多冷杉幼树,冷杉生长过程中争夺了红杉的养分。要使现有的“世界爷”森林得以更新,就必须定期进行火烧。
红杉树不怕火烧,因为它的木质犹如钢铁一般,是燃烧不起来的,而且它的纤维质树皮又厚又结实,严严地保护着它那坚实的树干。当然,大火可以把红杉的叶子和树冠烧着,可是老的叶子烧掉了之后,新的叶子很快就生长出来了。
大火之后,红杉树不但获得了广阔的生活空间而开始迅猛向上和向周围生长,同时也给红杉树的种子清扫了地盘。因为红杉树的种子只有在没有草木、被火烧透而且深深覆盖着草木灰的土壤上,才能发芽。红杉幼苗需要大量的光和热,只有在充足阳光和无“人”与它们争抢的空间中,才可能迅速生长。
如此说来,森林火灾到底是有利还是有害呢?科学家经过详细的全面分析之后,断然肯定,害远远大于利。虽然火灾可以对某一些树种的自然恢复和森林以后的发展起促进作用,然而,这种对个别树种有利的后果却远不能补偿火灾给人类的经济活动造成的巨大损失。森林火灾是国民经济的一大害,应该千方百计把森林火灾减少到最低限度。
发热植物
你一定不会相信,在植物的大家族中,有一类植物竟然会为繁殖发热。
这类植物在开花时,花部会产生强烈的发热现象。它们就是具有佛焰苞的天南星科植物,如海芋、臭菘和欧芋等。
植物和人一样,热量是呼吸作用释放出来的。科学家们对此作了大量观测。例如一种叫斑叶阿若母的天南星科植物,当它们即将开花传粉时,在一片喇叭形的佛焰苞里直挺挺地伸出一根尖细的散发着臭气的佛焰花序,花序基部的分层中有雌花和雄花,包在佛焰苞里,花序上部没有花,但呼吸作用却异常强烈,组织中每小时的耗氧量竟高达它自身体积的100倍,几乎和一只飞翔着的蜂鸟的耗氧量相当,这种呼吸与通常的呼吸作用不同的是,释放出的能量绝大部分转化成热能,所以是一种产热呼吸。产热呼吸足以使佛焰花序的温度升高20℃,而这比环境温度整整高出15℃,如果用手触摸花苞,你会感到非常温暖。天南星科的海芋开花时,也具有这种产热呼吸。
这类植物在开花期间,为什么要以如此高的速率来消耗掉自身的能源物质?科学家对此研究后认为:佛焰花序的发热原来是一种有益于其传粉的功能。
“热”花可以引诱昆虫来传粉。因为这类植物的传粉主要依靠一些对热相当敏感的逐臭食腐蝇类。开花时发热有利于花序中的胺、吲哚和3—甲基吲哚等带有臭味的化学物质四处挥发。热敏的食腐蝇类便会寻热逐臭而来,爬进花苞内,把雄花的花粉传给雌花,促进了植物的繁衍。
另外,在寒冷的条件下,这种产热呼吸可不必借助昆虫而完成授粉。在美国东部,气温通常在0℃以下,有一种叫做臭菘的天南星科植物,它的佛焰花序在繁殖期间所散发的热量可比环境高出20多度。这些热量不仅使花保持温暖,而且还能融化花周围的积雪。更使人惊异的是,臭菘佛焰苞内外温度的差异形成一种空气的“涡流”,佛焰苞内成熟的花粉随着热空气的“涡流”,像受到一种引力似的,被从花序上部成熟的花吸到下部来传粉。也就是说,随着空气的运动,臭菘可不必求助昆虫来传粉,在冰冻三尺的酷寒条件下,凭借这种热气体传粉的方式,可顺利完成传粉。
耐盐碱植物
在盐碱地上种庄稼,常常颗粒无收。盐碱土地区的人们有一段顺口溜:
“碱地白花花,一年种几茬,小苗没多少,秋后不收啥”。盐碱地里,含有很多盐碱,它们是植物生长的大敌,一般植物无法生长,因为它们无法从盐碱土中吸收水分。可是有些野生植物在盐碱地上却生长得很好,例如柽柳、胡杨、短尾灯心草、艾蒿和盐角草等,它们都属于耐盐植物。
耐盐植物为什么不怕盐碱呢?原来它们都有抵抗盐碱的特殊本领。
柽柳是盐碱地上时常见到的一种耐盐植物,它是一种乔木,树皮红褐色,叶子成鳞形生在纤细的小枝上,微风吹来,一丛丛柽柳飞红挂绿,别有一番景色。当我们走近柽柳时,你会发现它的茎和叶上,冒出了一粒粒白色的结晶,如果你尝一尝,马上会感到又咸又苦,这是怎么回事呢?原来柽柳的根在从盐碱土中吸水时,能够吸收大量的盐碱,但体内并不积累,这些盐碱由水带着,通过茎、叶表皮排到茎和叶的表面,水很快蒸发了,而盐碱却留在茎叶表面,形成了一粒粒白色的结晶。
胡杨也是一种耐盐植物,常和柽柳混生在一起。它也能从土壤中吸收盐碱,然后又从树皮裂口处排出体外,形成黏稠的液体,人们将这黏稠的液体叫做“胡杨泪”。“胡杨泪”里含有小苏打、食盐等盐分。当地人还常常用它来发面蒸馒头呢!
盐碱地上,生有一种盐角草,它全株绿色,叶子极小,身体肉质多汁。
盐角草也从盐碱地里吸收大量的盐碱,但并不像柽柳、胡杨那样排出体外,而是永远贮存在身体里。在盐角草茎中的细胞内有叫盐泡的结构,盐碱都存到盐泡里了。盐角草靠着一个个小盐泡,就能从盐碱地里吸收水分,不但如此,由于盐碱都被圈在盐泡中,再也无法毒害盐角草了。盐角草因为有这种本领,能在含盐量高达0.5%~6.5%的盐碱地上生长。像盐角草这样的耐盐植物,称为聚盐植物。
艾蒿是一种很有名的中药,针灸用的艾卷,就是用艾蒿叶制成的。它也是一种耐盐植物,为什么艾蒿能生长在盐碱地上呢?原来它的根有一种本领,能抗住土壤中的盐碱,使它们无法进入根中。同时,艾蒿的根细胞中含有很多溶于水的糖和酸,能使根容易从盐碱中吸水。艾蒿既能从盐碱地里吸水,又不让盐碱进入身体中,这样它就能很自在地生活在盐碱地上。像艾蒿这样拒盐碱于植物体外的植物,称为抗盐植物。
还有一类耐盐植物,像短尾灯心草,既不泌盐,也不聚盐和抗盐,而是用脱落老叶的方法,来排出盐分。短尾灯心草是一种多年生的草,生有一条细长直立的茎,茎的基部生出一丛长长的叶,很是别致。短尾灯心草在盐碱地中吸水时,也吸进了很多盐,它把盐碱聚在叶内,等到老叶充满盐分时,就提前干缩脱落,然后,幼叶又来接替老叶的位置,这样就能不停地往外排盐。
由此看来,各种耐盐植物抵抗盐碱的方法是多种多样的。耐盐植物抵抗盐碱的本领,绝不是在一两代中形成的,而是它们世世代代生长在盐碱地上,同盐碱长期斗争,逐渐形成的。
胎生植物
如果说某种动物是胎生的,大家决不会感到奇怪;但如果说某种植物是胎生的,就会觉得很新奇了。
一般植物的种子成熟以后,马上脱离母树,而且要经过一段时间的休眠,然后在适宜的温度、水分和空气的条件下,在土壤里萌发成幼小的植株。但是有一种叫红树的植物,种子成熟以后,既不脱离母树,也不经过休眠,而是直接在果实里发芽,吸取母树里的养料,长成一棵胎苗,然后才脱离母树独立生活。
为什么红树胎生呢?原来这和它特殊的生活环境有密切关系。
红树是一种小乔木,高2~12米,生活在热带、亚热带沿海一带的海滩上。我国广东、海南岛、福建和台湾的沿海地区,都有它的分布。在这些地方,红树和别的树木一起,组成了红树林。红树林里有常绿的乔木和灌木,树林非常稠密。海滩上每天都涨潮和退潮,涨潮时,树木的树干全被海水淹没,树冠在水面上荡漾;退潮后,棵棵树木又挺立在海滩上,形成了海滩上的奇特景观。
红树所处的环境极其不稳定,潮水的涨落对它的威胁极大,如果没有非凡的本领,就休想在海滩上定居下来。就拿种子萌发来说,如果红树种子成熟后,马上脱落坠入海中,就会被无情的海浪冲走,得不到繁殖后代的机会。
可是,红树靠着种子胎生,却能世世代代在海滩上繁衍生息。
红树每年开两次花,春季一次,秋季一次。一棵红树花谢以后,能结出300多个果实。果实细而长,长度一般在20厘米以上。每个果实中含有一粒种子。当果实成熟时,里面的种子就开始萌发,从母树体内吸取养料,长成胎苗。胎苗长到30厘米时,就脱离母树,利用重力作用扎入海滩的淤泥之中。
几小时以后,就能长出新根。年轻的幼苗有了立足之地,一棵棵挺立在淤泥上面,嫩绿的茎和叶也随之抽出,成为独立生活的小红树。
如果胎苗下坠时,正逢涨潮,便马上被海水冲走,随波逐流,漂向别处。
但胎苗不会被淹死,因为它的体内含有空气,可以长期在海上漂浮,不会丧失生命力,有的甚至在海上漂浮两三个月,一旦漂到海滩,海水退去时,就会很快地扎下根来,成为开发新“领土”的勇士。经过几十年,又会繁衍成一片红树林。