“踏沙而行”的克隆植物——沙鞭 | 芳蘭葳蕤

昆明市林草局專業(yè)號 2024/12/10 16:04:24

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沙漠，被很多人視為“生命禁區(qū)”。但是，卻有一種植物，能夠在流動的沙丘上生長，如凌波仙子，踏沙而行。那就是被喻為沙漠斗士的沙鞭。

毛烏素沙地 （葉學(xué)華拍攝）

沙鞭（Psammochloa villosa (Trin.) Bor）是禾本科沙鞭屬的多年生根莖型克隆草本植物，喜生于流動沙丘上，耐干旱，繁殖力強。它是典型的沙生根莖禾草，稈直立，在草原帶、荒漠草原帶及荒漠地區(qū)的流動沙丘較高處成片生長，形成流沙上特有的先鋒植物群落，而在固定沙丘上生長瘦弱。

荒漠生態(tài)修復(fù)的“綠色奇兵”

沙鞭是荒漠地區(qū)沙地草場上的多年生牧草，家畜中以牛及駱駝一年四季最喜食，馬次之，小畜不喜食。沙鞭質(zhì)地粗糙，粗纖維含量在30%以上，隨著生長周期的推移會變得更加粗糙。相較于其他植物，沙鞭干枯的時間也比較晚。在冬天，除了穗之外，沙鞭其他的部分能完整保存，這種特性不僅有助于沙鞭在惡劣的環(huán)境中生存，也為當(dāng)?shù)氐男竽翗I(yè)提供了重要的資源。沙鞭生長較多的地方，往往被作為牛及駱駝的冬春牧場，同時也是沙漠地區(qū)的主要打草場。

整裝待發(fā)的沙鞭克隆分株隊列（葉學(xué)華拍攝）

沙鞭是良好的固沙植物，能夠在流動沙丘很好的生長。沙鞭中的粗纖維對于家畜來說雖不適口，但增強了自身的柔韌性，不怕流動沙丘常有的強風(fēng)環(huán)境。沙鞭的根莖通常在地下20-50 cm處水平穿行，這部分土壤含水量較高，節(jié)處向下生根，向上抽出新枝，也避免了土壤含水量極低的沙地表層對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響。

沙鞭具有很強的限制風(fēng)沙移動、修復(fù)流沙斑塊的能力。沙鞭高可達1-1.5 m，“站立”在沙地中，就像是給風(fēng)沙裝上了減速帶，風(fēng)沙移動速度可下降近40%。它還能夠跨界生長，在半固定沙地斑塊中，沙鞭可以跨越邊界進入風(fēng)蝕流沙斑塊，利用那里充足的光照和水分條件，茁壯生長，逐漸讓流沙斑塊“縮水”。沙鞭能通過周邊根莖進入流沙斑塊，在風(fēng)蝕流沙斑塊中產(chǎn)生新的分株，還能用更深層的根莖來產(chǎn)生新的分株，在流沙中展開一場“綠色生命接力”，成為風(fēng)沙區(qū)生態(tài)環(huán)境治理的一個重要的生物資源。

強風(fēng)下沙鞭植株在沙地上留下的劃痕（劉國方拍攝）

“攜手并肩”——沙鞭雄霸沙丘的關(guān)鍵

沙鞭的根狀莖在沙中水平橫走，每到一個“節(jié)點”（根狀莖節(jié)），就會萌生出新的根系和地上的綠枝，我們稱這些為克隆分株（形態(tài)學(xué)個體）。眾多的克隆分株通過根狀莖這個通道連接在一起，形成了一個強大的克隆基株或克隆片斷（遺傳學(xué)個體），排列成行，就像列隊前行的士兵，往往延伸數(shù)十米，構(gòu)建起一個龐大的植物網(wǎng)絡(luò)，能夠覆蓋整個沙丘。這個網(wǎng)絡(luò)之間還能進行物質(zhì)和信號的傳輸，進行“地下通信”，我們把這種現(xiàn)象稱為克隆內(nèi)生理整合。它能夠讓沙鞭各分株之間“攜手并肩”，相互支持，從而很好地適應(yīng)流動沙丘生境。

比如通過根莖芽產(chǎn)生的沙鞭幼苗，能夠通過克隆內(nèi)生理整合得到成年分株的光合產(chǎn)物等資源支持，確保其存活與生長。

雄霸整個沙丘的沙鞭（葉學(xué)華拍攝）

沙鞭又是如何實現(xiàn)與流動沙丘一路同行的呢？

“與沙同行”——快速的克隆擴展能力

沙鞭具有快速克隆擴展能力。通過對野外生長的沙鞭進行觀測，在90天的時間內(nèi)，每一個觀測單元（2個克隆分株和地下根莖生長端）平均根莖長度增加了4.68米，新產(chǎn)生46個根莖節(jié)和9.2個分株，徑向擴展距離平均為1.14米，側(cè)向擴展距離平均為0.71米。

沙鞭的克隆擴展是一個綠色生命的接力賽，生生不息，老的分株雖然死亡，但新的分株會在距離老分株一段距離的地方誕生，實現(xiàn)克隆擴展。

從克隆基株的角度來看，沙鞭在克隆擴展的過程中，就像是在不斷的主動移動，這種能力使得沙鞭能夠與流動的沙丘保持同步，始終“不離不棄”。

流動的沙丘（葉學(xué)華拍攝）

“同向而行”——選擇性的克隆擴展方向

相連沙鞭克隆分株形成的克隆網(wǎng)絡(luò)同時覆蓋著流動沙丘的迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡，面臨著不同的生態(tài)脅迫。迎風(fēng)坡的沙鞭克隆分株往往面臨風(fēng)蝕作用，而背風(fēng)坡的克隆分株面臨著沙埋的影響。

在迎風(fēng)坡，風(fēng)蝕不斷掠奪地表上的細粒物質(zhì)、有機質(zhì)和養(yǎng)分，沙鞭的地下根狀莖和根系暴露在空氣中，威脅著克隆分株的生長和生存。在抵御的過程中，有的沙鞭克隆分株存活下來，也有一部分死亡。盡管沙鞭克隆分株能夠抵抗一定程度的風(fēng)蝕，但嚴重的風(fēng)蝕同樣會導(dǎo)致沙鞭克隆分株的死亡。因此，沙鞭克隆基株往往會進行“戰(zhàn)略性”撤退，將更多的能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)移到更安全的地帶。

迎風(fēng)坡上遭遇風(fēng)蝕的沙鞭（葉學(xué)華拍攝）

從迎風(fēng)坡吹來的細沙、有機質(zhì)和養(yǎng)分在背風(fēng)坡沉降，為沙鞭的生長和生存提供了有利的條件。沙埋對于克隆分株是一種挑戰(zhàn)，但在一定程度上，也促進了沙鞭的生長，增加了分株數(shù)量，單個分株也生長更為旺盛。因此，整個克隆基株的能量和物質(zhì)分配傾斜于背風(fēng)坡的分株。

背風(fēng)坡上生長旺盛的沙鞭（葉學(xué)華拍攝）

在強風(fēng)的作用下，流動沙丘的沙子不斷從迎風(fēng)坡吹向背風(fēng)坡，整個沙丘慢慢的向前移動。與此同時，沙鞭在背風(fēng)坡不斷產(chǎn)生新的分株，而在迎風(fēng)坡放棄舊的分株，整個沙鞭克隆基株隨同沙丘“同向而行”。它在等待著一個機遇，無論是人為的或自然的，徹底地固定沙丘前進的腳步。

結(jié)  語

沙鞭以獨特的生存智慧和靈活的生態(tài)對策，成為毛烏素沙地植被演替的少數(shù)的先鋒種之一，為其它植物的進入創(chuàng)造了有利的環(huán)境，促進了毛烏素沙地植被斑塊的形成與發(fā)展。這個“踏沙而行”的綠色生命，帶領(lǐng)其它植物共同抵抗沙化，讓這片沙地逐漸恢復(fù)生機。

依托國家植物園（南園）建設(shè)的內(nèi)蒙古鄂爾多斯草地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站（崔清國拍攝）