仙人掌沙漠中解除干渴的奥秘

无论在热带雨林还是在干旱的沙漠中，我们都能看到仙人掌。他们可以在干旱少雨的沙漠中生存，不知道什么时候会下雨。这是他们最不寻常的特点。他们是如何生存的？科学家发现他们有令人惊奇的解渴策略。

最近，爱德华兹和耶鲁大学的迈克尔·多纳河(michael dona river)发现了17种多叶灌木和乔木的属Pereskia，它是仙人掌的祖先。此外，这个仙人掌的祖先在大约2000万年前第一次展示了仙人掌的节水策略。这项发现发表在《美国博物学家》杂志的六月号上。

进化生物学家埃里克·爱德华兹说:“仙人掌进化出了一套适应干旱的方法，使它能够在沙漠中生存。”这是为了用更好的方法通过夜间活动来产生能量，并保持他们的手臂看起来有刺。

危险贸易

所有的植物都有毛孔——皮肤上的小毛孔，可以开合来吸收二氧化碳。当光合作用发生时，植物将吸收的二氧化碳转化为食物糖。在沙漠中，这个过程非常困难，因为每次毛孔张开，水就会从毛孔中流出。爱德华兹说:“如果你想尽可能节约用水，你就不能打开毛孔，所以打开毛孔和减少水分流失是一项有风险的交易。”。

许多植物在白天开放气孔，而仙人掌和其他夜间植物如龙舌兰和芦荟在晚上开放气孔。因为，在晚上，气温相对较低，没有阳光和微风有利于仙人掌保持水分。但是在晚上，仙人掌不能利用太阳能将二氧化碳转化成它需要的糖，所以这种恶业植物必须储存一些二氧化碳以备第二天使用。第二天，太阳一升起，它就开始制造糖。

其他有用的功能

仙人掌还进化出肉质组织、蜡质皮肤和锋利的刺，以及特化的根，这使它们在这种恶劣的生态环境中拥有所有的生长优势。树干就像一个水库，可以根据它的蓄水量膨胀和收缩。皮肤上的蜡质保护层可以保持水分，减少水分流失。尖锐的刺可以防止口渴的动物把它当作免费饮料。

在一些仙人掌中，荆棘也能收集雨水，并将珍贵的雨滴汇集到根部。

惊人的策略

你可能会认为仙人掌会深深扎根，深入地下寻找可持续的地下水供应。事实上，相反，它们通常发育大量浅根，仅在表面以下一点点，根的分布可以延伸到其周围几英尺，以尽可能多地吸收水分。

下雨时，仙人掌会长出更多的根。当它变干时，它的根会枯萎并脱落以保持水分供应。爱德华兹说:“仙人掌和水的关系比和它生长的土壤的关系更密切。当它生长时，仙人掌有流失水分到土壤中的风险，所以它必须从土壤中分离出来。”

他们说:“仙人掌的形成代表了植物形状和功能之间密切关系的最显著的例子之一。多汁和长寿的光合作用系统使仙人掌能够在极端干旱的条件下生存，并保持良好的含水组织。”

最近的分子多态性研究证实，仙人掌和其他植物有相似的节水策略，使它们能够在沙漠中扎营。爱德华兹说:“这是一个成功战略的好例子。这些植物在这些环境中表现得非常好。”