5-5 高原植物对高原极端环境的适应1在线视频

本节课

给大家介绍高原生物中

高原植物

对高原极端环境的适应

青藏高原的腹地三江源

在青海省南部

这里群山错落呼应

巍峨连绵

平均海拔在4000米以上

空气稀薄

人迹罕至

然而人们对这片土地

独有的自然风光

永远是那么神往

不知有多少人驻足于这里

享受心旷神怡

不知又有多少人

为扎根于悬崖峭壁上的云杉

而感叹生命的无畏

不知有多少人沉醉于花海

而浮想联翩

不知有多少研究者

为搞清楚冬虫夏草的生存机制

而苦思冥想

这里的一草一木

都诠释着生命的真谛

众所周知

三江源地区海拔高

气温低

昼夜温差大

太阳辐射强

期间经常会出现霜冻

以及雪

雹和大风等天气

大多数的植物生长

明显受到限制

生长季节十分短促

然而像水母雪莲

全缘叶绿绒蒿

青藏虎耳草等

无论是在高山草甸

泥石滩还是灌丛间

都是生机勃勃

生长于沙质草甸

以及灌丛的青藏高原

特有植物藏菠萝花

植株矮小

往往只有几枚

贴地生长的叶片

不可思议的是

却能够开出比植株

大好几倍的花冠

能够在如此极端的环境中

生存的植物

一定具有其特殊的结构

生理生态适应机制

阐明三江源地区

植物适应环境的形态

结构特征及其内在的机制

对认识和保护三江源

脆弱的生态系统

对揭示植物与环境

相互作用的奥秘

以及对人类合理的保护

和持续利用植物资源

具有重要的理论和实践意义

大量的研究表明

由于长期受到环境中

各种生态因子的胁迫

植物在形态

结构

生理功能上

都发生了显著的变化

形成了一套特殊的形态

结构生理适应机制

那么

三江源地区的植物

都形成了哪些适应机制呢

一 形态适应机制

首先我们来看垫状植物

垫状植物是对具有半球形

或者球形表面植物的总称

是植物经过多年辐射性生长

而形成的小枝紧密簇生结构

青藏高原是世界上垫状植物

最为丰富的地方

全世界垫状植物的四分之三

都生长在青藏高原

如石竹科的甘肃雪灵芝

主要生长在海拔

4000-4500米的高山草甸

和砾石地带

是一种由许多小枝密集成团

形成的典型垫状植物

整个植株高不到10cm

呈半球形

其以垫状形式存在

可以使植物牢固地

固着在土壤和石缝中

这样可以有效地抵御强风

避免被吹走

同时

垫状形式的植株

也是对极端寒冷环境的

一种高度适应

其半球形的表面

是一个理想的热量捕捉器

在植物分枝的间隙中

由于经常被风吹

或多或少的灌有泥沙

把某些茎枝连在一起

使植物地上部分

形成具有间隙的海绵状体

其表面是新叶构成的

密集覆盖层

最大程度地限制了

植物体同外界气体交换

是良好的保温体

具有类似特性的

还有岩梅科的红花岩梅

报春花科的垫状点地梅

同其他类型的植物相比

垫状植物在逆境下

具有更强的适应能力

因此

垫状植物

对改善三江源地区生态环境

特别是那些少植被

或者植被稀疏地区的生态环境

维持生态平衡具有重要的意义

第二种 温室植物

蓼科植物塔黄

是一种典型的

生长于青藏高原地区的

温室植物

塔黄的整个植株呈宝塔形

植株的上部有许多

淡黄色半透明苞片

苞片下垂

一层覆盖一层

就像瓦块一样

包裹着里面的花序

不让雨水和冷空气侵害花朵

致使里面的温度比外面高

起到类似温室的保温作用

同样

具有类似机制的

还有菊科植物中的苞叶雪莲

在这些植物中

苞片可以提高花序内部的温度

加速花序的发育

同时也避免了紫外线

对配子体的伤害

第三种 棉毛植物

棉毛植物

是一类植株高度被毛植物的统称

其代表种类主要有

菊科风毛菊属雪兔子亚属植物

例如水母雪莲

整个植株由厚实的

白色表皮毛包裹

体表被毛

对低温环境是一种高度适应

一方面

在白天可以减少蒸腾

防止强光直射

给植物带来的伤害

另一方面

又能防止生长季节中

夜间经常出现的低温冻害

以缓冲剧烈变化的昼夜温差

对植物体的影响

类似的机制也存在于

棉头雪兔子

鼠曲雪兔子

云状雪兔子等植物中

第四 气囊植物

气囊植物的特殊性在于

花萼在果实成熟时

会形成中空

而且充满气体的囊状结构

将果实包裹于其中

如茄科的马尿泡

这种气囊结构

一方面可以借助于风力传播种子

另一方面

也可以为果实中种子的发育

提供足够的温度

类似的结构也见于

豆科植物胀果黄华

第五 生活史短

却花色艳丽的植物

生长于三江源地区的大多数植物

为一年生草本植物

植株十分矮小

有的甚至不足1cm高

它们主要分布于青藏高原和北极

为了适应高原环境下

特有的短暂生长季节

有一些植物

如冰岛蓼

能在四五十天内完成其生活史

也就是说相对短暂的时间内

完成生长

开花到结果的生命周期

在节约了资源和能量的同时

又保证了生长和繁衍

每年的6-7月

是三江源地区旅游的旺季

这里将是一片花的海洋

特别是生长在

砾石峭壁上的植物的

花通常显得格外大

开花时间比较长

而且异常的艳丽

出现这种现象的原因

与紫外线有关

高山峭壁上空气透明度高

紫外线辐射强烈

强的紫外线很容易

破坏花瓣细胞中间的染色体

阻碍核酸的合成

对花造成伤害

通过长期的适应

高山峭壁上的植物花瓣

可以产生大量的类胡萝卜素

和花青素

这两种物质通过吸收紫外线

来保护细胞中的染色体

类胡萝卜素

可以使花瓣呈现黄色

花青素则使花瓣呈现红色

蓝色和紫色

研究表明

海拔越高的地方

紫外线越强

花瓣里面的类胡萝卜素

和花青素也就越高

花瓣的颜色也就更加丰富

更加艳丽

第六 胎生植物

大家首先想到的

是生长在热带海洋潮间地带的

一种植物

红树

其实

在青藏高原地区也有一些植物

为了适应高山这种极端环境

而使用了繁殖的绝招

即胎生

如珠芽蓼

他们的种子成熟后

不经过休眠

而是在脱离母体前

借助母体的养分

直接在母体的花序上萌发出芽

长成幼苗

然后落地生根

而成为独立的植株

本节课的内容就到这

谢谢大家