国内关注新闻:树木中的科学

　　春天，万物生发，又一个植树节如约而至。中国人爱树、爱绿，许多树木与中国人的精神世界紧密联系，如松柏、冬梅，被中国人赋予独有的诗意，成为象征着中华文明的一种图腾。那么，树木总是被动地被人类认知、利用和种植，抑或“无奈”地被破坏的吗？我们不妨把树木看作是一种绝顶聪明的“精灵”，来领略一下它们的生命活力。

　　蜡烛果的“拒盐”奥秘

　　不久前，我来到珠海讲授生物遗传课，课程间歇到淇澳岛-担杆岛红树林湿地一游。

　　“红树林”这一名字据说出自古代马来人。据传马来人砍伐这种树木时，发现木材的断口甚至把刀、锯口都染成了红色，因此获得了纯天然的染料——从树皮中提取的颜料。“红树”的名称也就因此诞生了，名称中包括“红树”和“树丛”的含义。

　　如今，人们对红树最深的印象，是其不畏盐碱沼泽环境的坚韧。

　　我们知道，土壤中过多的盐碱离子(主要是氯离子和钠离子，也就是食盐主要成分氯化钠的两个离子组分)对植物的生长发育有害，土壤盐度在0.5%～1%时，就只有少数耐盐植物才能生存了；盐度超过1%时，仅少数极强耐盐性野生植物才能生存。高浓度的盐分使土壤渗透压增高，植物吸水困难甚至体内水分被迫外渗，造成脱水；土壤中可溶性盐类的大量积累引起离子间的竞争性吸收效应，使植物体内离子失衡，产生光合作用受扰、呼吸作用受抑，以及蛋白质合成率下降、分解加快等。

　　在植物的叶子、茎等器官的表皮上存在许多特有的凸透镜状微小开孔，叫气孔，由两个肾形的被称为“保卫细胞”的细胞围成。气孔在植物利用光合作用的光反应中形成的同化力将二氧化碳转化为碳水化合物以及呼吸、蒸腾作用(植物体内水分以气体形式散发到大气中)等气体的进出通路，保卫细胞承担了气孔的开闭调节作用。过量盐分会阻止保卫细胞内淀粉的形成，影响气孔关闭，使植物体急速失水乃至枯萎。当土壤钠离子太多时，植物的细胞膜就会被破坏，大量的酶(活细胞分泌的具有催化能力的蛋白质)失去活性，植物代谢失常，根部严重损伤。

　　然而，即使在这样的环境中，红树能够“聪明”地生存下来。

　　在淇澳-担杆岛自然保护区，生长着一种紫金牛科木本植物——蜡烛果，又名桐花树，喜欢海边潮水涨落的污泥滩涂环境的红树林组成树种，除可防风、防浪外，长出的木材也是很好的薪炭柴；树皮中含有鞣质，是栲胶的原料。

　　与大多数红树植物一样，蜡烛果的根系具有超级的“拒盐”本领，长期的海洋环境适应性演化使其发展出极具特色的“半透膜”构造，不仅可以将海水之中的盐质拒于体外，而且有能力从高盐海水中汲取生命活动所需要的淡水。俗话说“常在河边走，哪能不湿鞋！”原来蜡烛果等红树类植物的根系也难以完全阻止盐分入体，而其解决问题的方式是分泌盐分。分泌结构是植物(体表或体内)的一些特殊细胞或细胞群，可产生一些次生代谢物质并分泌出去。这些次生代谢物包括挥发油、生物碱、有机酸、树脂、杀菌素和蜜汁等，蜡烛果等树木就具有分泌无机盐的结构——盐腺。

　　淇澳-担杆岛红树林保护区的木质步道很适合考察自然，不一会儿即可见到有同样泌盐功能的红树种——爵床科的老鼠筋。晴朗的天气里，老鼠筋的叶片分泌出的大量盐分，形成了一粒粒晶体，晶莹透亮！

　　红树植物之“红”不在于树叶，而在于树干、枝杈，其断裂面露出的单宁物质非常容易氧化，从而呈现红色，这就是其名称的由来。海边成片的红树林形成碧海绿洲，对调节热带气候、防止海岸侵蚀等起了至关重要的作用。红树这样的环境卫士，必有高超的生存之道——其拒盐、泌盐的功能就是一种“妙招”。

　　独特的根，让红树在逆境中生长

　　说了红树显眼的地上部分，我们再来谈谈其立足部位——树根。

　　唐代李颀有“古藤池水盘树根，左攫右拏龙虎蹲”的诗句，曹松写过“古甲磨云拆，孤根捉地坚”，清代郑燮更有“咬定青山不放松，立根原在破岩中。千磨万击还坚劲，任尔东西南北风”。树根是本源、是立足点，是生命之基石。我们不妨选几种根型，体会一下恶劣环境下树木的生存战术。

　　支柱根——木榄的“抬轿众生”。树木生于浅海盐滩，胎生，喜欢略微干旱、空气流通好并伸入内陆的盐滩地，树皮含单宁量可达20%；其标志性栖息环境是秋茄树的灌丛。作为我国的红树林优势物种，木榄材质坚硬、色红，在沿海林带种植，可形成自然稳定的生态景观。为什么它能在盐碱滩涂之地占据一席之地，与其独特的根系密不可分，这就是支柱根。当人的腿脚不能支撑身体时，可借助拐杖甚至手臂辅助用力；当植物的根系不堪承受地上部分时，常长出许多能发挥支持作用的不定根，以一定的角度与主根形成合力。这样的不定根就是支柱根。支柱根接近地面从节上长出，延长后以根的先端伸入土中，然后产生更多的侧根，成为强化植株支撑力量的辅助根系。支柱根在玉米中可明显看到，更可形成热带榕树的独木成林现象，非常壮观。