在高海拔地區植物的「生存策略」它們是如何頑強的生存下來的？

高山植物的生存智慧

位於高山草甸及永久雪線之間的地理區域通常被科學家稱為「高山冰緣帶」，海拔通常在4300米以上，是陸地上海拔最高的生態系統，也被認為是自然環境最為極端的區域之一。

高山冰緣地區由於冰川的劇烈作用以及寒凍強烈的風化作用，礫石層下的表面土壤稀少而且貧瘠；而且，這裡空氣稀薄，紫外線強烈，天氣變化無常，晝夜溫差波動極大且變化劇烈，還經常出現霜凍、冰雹、暴雨和強風等惡劣天氣。這種極端惡劣的環境自然不利於植物生長。那麼，高山冰緣帶地區是不毛之地嗎？

事實並非如此。高山冰緣帶地區其實生長著許許多多的奇花異卉，它們是這裡的「土著居民」。儘管冰緣帶氣候環境惡劣，生長季節短暫，一年中僅6～8月適合植物生長，但這些高山植物為了降低或者消除冰緣環境對自身生長繁殖造成的不利影響，進化出了一系列適應冰緣氣候的奇特外部形態和獨門絕技，它們被稱為「雪山上的精靈」。

它們一株株，一簇簇，一片片，或疏離錯落，或密集如織，或黃白相映，或紫藍交輝，構成了雪山上一道亮麗的風景。

棉毛植物

棉毛植物是指植株通體密被毛狀體的植物。這種植物最顯著的特徵就是葉片或花朵被厚實的棉毛包所裹，它們一團一團的，宛如雪球，故又得名「雪球植物」。棉毛植物的典型代表當屬菊科風毛菊屬雪兔子亞屬植物，主要有：水母雪兔子、綿頭雪兔子、羽裂雪兔子和三指雪兔子等。在我國，棉毛植物主要分布在青海、新疆、甘肅、四川、雲南和西藏等省（區）的高寒冰緣帶地區。棉毛植物多為一年生或多年生矮小草本，植株高度介於15～30厘米之間；棉毛植物的根狀莖非常粗壯，呈黑褐色，有紡綞狀分枝，不僅能固定植株，還能吸收地表深處的養分；莖、葉和花序都密被著白色長棉毛，尤以花序為甚，毛絨絨的模樣非常可愛。藏族同胞常把雪兔子亞屬和雪蓮亞屬植物統稱為「雪蓮花」，它們也是藏葯的一個重要組成成分。

面對高山冰緣帶如此惡劣的環境，棉毛植物何以能傲立風雪？這還要從其自身形態結構和密被的白色棉毛說起。以水母雪兔子為例。科學家研究發現，水母雪兔子進化出了許多絕技：第一，水母雪兔子頭狀花序的顏色通常為紫黑色，這樣的深色能夠吸收更多的太陽輻射；第二，水母雪兔子的葉片互相重疊，緊密交織，這樣的植株形狀起到了很好的吸收熱量的作用，而吸收的熱量，一方面可以加速植物繁殖器官（花和果實）的發育以適應生境內生長期短暫的特點，另一方面能夠提升花序表面的溫度，有效地吸引傳粉昆蟲（和人一樣，昆蟲也需要溫暖的環境溫度）；第三，水母雪兔子中空的莖和棉毛具有良好的熱量緩衝作用，在雨天或太陽輻射強度發生劇烈波動時，這一熱量緩衝作用可為植物繁殖器官的發育提供一個相對穩定的小環境，能防止瞬間強輻射或者冰凍對植物繁殖器官可能造成的傷害，幫助植物適應高山生境內夏季多雲、多雨且溫度波動劇烈的天氣特點；第四，這些棉毛可以防止雨水對花粉的沖刷（雨水會沖走花粉，同時也會使花粉破裂），保證在一定時間內花粉的數量和質量，有利於提高繁殖成功率。

溫室植物

溫室植物是指那些能夠增加自身溫度的植物，最顯著的特徵是它們的花序外面一層一層地包裹著大型半透明的奶黃色苞片（變態的葉），起到了類似於溫室的升溫和保溫作用。溫室植物的代表種類包括蓼科大黃屬植物塔黃、苞葉大黃和菊科風毛菊屬雪蓮亞屬中的苞葉雪蓮和木里雪蓮。溫室植物通常「身材」高大，遠遠望去，在空曠的冰緣帶格外醒目，因此又被人稱為高山上的「明星植物」。

溫室植物又是如何抵禦嚴寒的呢？那奶黃色半透明苞片對於它們適應高山冰緣環境具有特殊的意義嗎？長期以來，苦於自然環境的惡劣以及受交通條件的限制，人們難於尋覓到這些精靈的藏身之所，科學家難以探究這些奶黃色半透明苞片的真實意義。近年來，科學家歷盡艱辛，經過細緻的探索分析，終於揭開了溫室植物的神秘面紗。以塔黃為例，科學家發現，塔黃的苞片互相重疊，將所有的花部器官嚴嚴實實地包裹起來，有效地保存了熱量——在晴朗的正午，溫室結構內部的溫度要比同時期的外部環境氣溫高出10℃以上，當研究人員將手指放入溫室結構內部時，都能明顯感受到陣陣熱感。進一步的實驗研究證明：這種增溫作用包括：明顯促進花粉的萌發和花粉管的生長，由此加快塔黃植物受精的過程；為種子的發育提供適宜的溫度條件；促進植物的新陳代謝，幫助植物將種子發育所必需的營養物質從其他貯藏器官（如根、莖和葉）向種子快速運輸，從而幫助植物在短短4個月的生長季里迅速完成繁殖過程。如此看來，「溫室植物」的稱謂的確名副其實！

科學家還發現，塔黃苞片除了增溫作用，還具有「防護傘」作用。這些苞片一片片嚴實地包裹著花序，一方面，可以有效防止雨水對花粉的沖刷；另一方面，苞片含有大量化學物質類黃酮，能有效吸收和反射紫外輻射，經過苞片遮擋後，通常能阻擋90%的紫外線進入溫室內部。科學家做了一個對比試驗，當人為去掉塔黃苞片後，晴天時95%以上暴露在外面的花粉失去了活力，而雨天時96%以上的花粉被雨水沖刷掉了。由此可見，這些苞片不僅起到了溫室作用，還能夠為植物遮陽避雨，起到了很好的「防護傘」作用。

墊狀植物

墊狀植物具有一條埋於地下的粗壯而結實的木質主根，緊貼在地面或岩石上，沒有明顯的莖，經過多年輻射性生長後，形成小枝緊密簇生的半球形或餅形結構。典型代表種類有石竹科無心菜屬的團狀福祿草、墊狀蚤綴、囊種草屬的囊種草；紫草科墊紫草屬的墊紫草；報春花科點地梅屬滇西北點地梅；薔薇科萎陵菜屬裂葉毛果萎陵菜等。遠遠看去，墊狀植物一團一團的，猶如綠色的怪獸，藏族同胞形象地稱之為「高山上的豬頭」。

墊狀植物為何要貼地而生？為什麼要長成墊狀？科學家研究發現，生長在高山冰緣環境中的墊狀植物，在溫度、水分和營養物質等許多方面，都表現出了高度的適應性。首先，墊狀植物包含眾多的分枝，從而極大地增加了植物的表面積，增加了植物進行光合作用的有效面積。第二，墊狀植物具有良好的聚熱和熱量緩衝作用，在晴好的白天，墊狀植物表面溫度比同時期的氣溫高出10～15℃，可以在很大程度上補充高山冰緣生境中熱量的散失，保障植物光合作用高效進行；當入射輻照強度變化劇烈時，墊狀植物內部的溫度變化幅度明顯小於其表面及周圍的溫度變化幅度。第三，墊狀植物具有良好的吸收和保持水分及養料的能力，既可保證植物在土壤營養不足的情況下進行高效的光合作用，又可保證幼苗及花芽等分生組織的順利發育。第四，墊狀植物所具有的吸收和保持水分及養料等優勢，能夠為與其共生的植物提供有利的生活環境條件，從而促進其他植物的生存。正因此，墊狀植物又被稱為高山上的「生態系統工程師」。

垂頭植物

垂頭植物是指那些花朵（包括花序）朝下的植物。只要留心觀察就會發現，自然界中植物的花朵既有朝上的也有朝下的。有的植物的花朵是向上的，顯得風姿招展，熱情奔放；有的植物的花朵卻是下垂的，少女般羞羞答答，含蓄委婉。你或許會認為，植物花朵的朝向沒有固定的模式。其實，花朵的朝向是植物對環境的一種適應，不論植物選擇哪種開花方式，都與它們的生存環境密切相關。垂頭植物的雌雄蕊通常被花苞片或花瓣片所包裹，典型代表有百合科的尖被百合和菊科的垂頭菊屬，如鍾花垂頭菊、紫莖垂頭菊和向日垂頭菊等。垂頭植物為多年生草本，花朵呈輻射狀或盤狀，下垂。研究者發現，這類植物的頭狀花序從花蕾期到花期，垂下的角度會越來越大。

垂頭植物為什麼會低下自己「高貴的頭顱」？這難道是它們在高山冰緣惡劣環境下的一種主動「服輸」的姿態？當然不是，垂下「高貴的頭顱」，正是垂頭植物智慧的表現——向上綻開的花朵雖然能招蜂引蝶，有利於花粉的傳遞，但也容易使花粉遭受紫外線和雨水的傷害；而下垂的花朵則能避免遭受紫外線和雨水的傷害。高山環境惡劣，具有強紫外線和強降雨，「垂頭」正是植物對環境的一種巧妙的適應。科學家研究鍾花垂頭菊發現，下垂的花序一方面能很好地保護花粉，使其免受雨水的沖刷和紫外線的傷害；另一方面，在晴天時能夠顯著提升內部的溫度，便於花器官的發育以及種子的成熟。科學家還發現，有些植物更聰明——它們的花朵在天氣晴朗時朝上開放，當降雨來臨時則迅速垂下，既充分地利用了陽光，又很好地避免了雨水對花粉的沖刷。

垂頭植物羞答答的模樣，看起來柔柔弱弱，實則堅韌不屈，它們在惡劣的冰緣環境中充分展現了驚人的生存智慧。

花冠閉合植物

高山環境暴雨頻發，降雨來臨前通常也會降溫。雨水容易對花粉造成損傷，還會稀釋花蜜，而低溫則會降低花蜜的溫度，降低花蜜的「口感」，從而影響訪花者的拜訪。有研究表明，在寒冷環境中，蜂類昆蟲喜歡溫暖、濃度高的花蜜，就像人類在冬天喜歡熱飲一樣。因此，高山植物為了保持對訪花者的吸引力，就必須採取相應的措施來保護花蜜和花粉，且同時保溫，而花冠閉合正是它們的法寶。閉合的花冠避免了雨水進入花管內部，同時也起到了保溫的作用。花冠閉合這種現象主要發生在龍膽科龍膽屬和橘梗科藍鍾花屬植物中。

花冠閉合又可分為兩類：暫時性閉合和永久性閉合。暫時性閉合指在夜晚或暴風雨來臨以及突然降溫時，植物花冠迅速閉合，當雨過天晴後又立即開放。這樣，既可有效地避免降雨對花粉和花蜜造成的損失，又可減少降雨降溫帶給「傳粉信使」（昆蟲）的不利影響。永久性閉合指在植物花朵完成授粉後閉合，而且一旦閉合就不會再開放。研究證明，閉合的花冠能夠保護生殖器官免受低溫傷害，降低子房發育的環境溫度波動，從而保證種子在較短時間內發育成熟。高山冰緣帶環境惡劣，低溫多雨，花冠閉合正是高山冰緣植物避免低溫及雨水傷害的生存智慧之一，真可謂「退一步海闊天空」。

高山植物大而艷麗的花朵

高山冰緣植物大都具有大的花朵展示面積（或多朵花聚生成花序）和鮮艷的花色，花色尤以藍—紫色花的比例最高。有詩云：「人不善賞花，只愛花之貌。人或善賞花，只愛花之妙。」為什麼冰緣植物的花大而艷麗？植物會不會也像人類一樣，艷麗的花朵只為美麗自己、取悅他人？

答案當然是「否」。大而艷麗的花朵也是高山植物的一種生存智慧。植物要繁殖後代，就需要將花粉（「精子」）傳播到花柱上，從而使胚珠（「卵子」）受精，這樣才能結出果實。這一過程被形象地稱之為「傳粉」。傳粉需要「傳粉信使」（昆蟲）來完成。但是，高山冰緣帶地區環境惡劣，昆蟲的種類、數量減少，活動能力也顯著降低，加上高山植物自身的花期非常短暫，因此高山植物很可能會因為得不到昆蟲的造訪而導致繁殖失敗。而高山植物大而艷麗的花朵，正好可以在短暫的花期內更加有效地吸引。在眾多的昆蟲中，熊蜂（體壯、多絨毛、笨笨的，故名熊蜂）因為具有較高的花粉傳遞效率，且在低溫和強風環境中也能訪問花朵，成為高山植物的「寵兒」。然而，熊蜂鍾情於藍-紫色花。「女為悅己者容」，高山植物也概莫能外，它們盛開的藍-紫色的艷麗花朵正是為了取悅熊蜂，以達到傳宗接代的目的。

高山植物的生存智慧與高山自然環境有著千絲萬縷的聯繫。高山環境紫外線特彆強烈，容易對植物產生較大的傷害。為了抵擋紫外線，高山植物的花瓣中產生大量類胡蘿蔔素和花青素，這兩種物質可以吸收紫外線，減少其對自身的傷害。類胡蘿蔔素可使花瓣呈現黃色，花青素則使花瓣呈現紅色、藍色和紫色。海拔越高的地方，紫外線越強，花瓣裡面的這兩種物質也越多，花瓣的顏色也就越艷麗。

大而艷麗的花朵既保護了高山植物自己，同時也美化了高山，還吸引了傳粉者繁衍生息，真可謂「一箭三雕」！

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