互动科普

大家知道，一些植物能够在干旱缺水的恶劣环境中生存。比如，分布于非洲和澳大利亚干燥地带的木棉科植物猴面包树，树冠巨大，树形奇特壮观，整棵树像一个大肚子的啤酒桶，可以储存大量的水来度过漫长的旱季。

沙漠的年降水量只有100～400毫米，一年中有300多天都是烈日炎炎，酷热无比。可是，却有一种植物不仅能在如此恶劣的环境中茂盛地生长，居然还能储存多达1吨的水以备不时之需，这就是巨柱仙人掌。巨柱仙人掌高达12米，直径40厘米，重达2吨，可以说是世界上最大的仙人掌。在从美国西南部一直延续到墨西哥的索诺拉沙漠中，满山遍野的巨柱仙人掌就像勇敢的战士一样屹立着，形成了独特的沙漠风光。

巨柱仙人掌的根大多埋入土中只有10～15厘米，呈放射状向四周伸展，覆盖范围非常广。研究表明，其根系覆盖范围的直径与其株高大致相同。下雨时，遍布地下纵横交错的根系会将雨水一滴不剩地吸收储存起来。吸收的水分储存在细胞的液泡里，因此细胞会膨胀变大。大量细胞同时膨胀，使得仙人掌茎上的褶皱就像拉开的手风琴那样伸展开来，于是整个仙人掌变得鼓胀起来。

在没有雨水降临的旱季，仙人掌会非常珍惜地使用所储存的水分。美国亚利桑那索诺拉沙漠博物馆馆长乔治·蒙哥马利博士介绍说：“生长茂盛的大型巨柱仙人掌，即使在一滴雨也不下的情况下也能继续存活两年，但它将丧失体内80%的水分。”

此外，巨柱仙人掌还具有“节约用水”的机制，能避免水的无端浪费。大家知道，叶片的表面积越大，水分越容易蒸发流失。为了适应干旱的沙漠环境，巨柱仙人掌的叶子已经演化成针刺，这样可以减少水分的蒸发。另外，巨柱仙人掌的光合作用是由茎代行的。不过，它进行光合作用的方法却与一般的植物有所不同。大多数的植物都是在白天打开气孔，吸收二氧化碳，而巨柱仙人掌却只在夜间打开气孔，吸收二氧化碳。如果在白天打开气孔的话，气温较高，将会丧失更多的水分；而在夜间打开气孔的话，气温较低，只会损失较少的水分。以上这些，就是巨柱仙人掌适应干旱的沙漠环境并得以茂盛生长的秘密。

适应干旱的沙漠环境以求生存的巨柱仙人掌

图为在降雨量稀少的沙漠中顽强生长的巨柱仙人掌。巨柱仙人掌就像一个小水库，能储存大量的水，有时甚至会撑得茎部变形。而且，它能把水分的蒸发量降到最小，以度过漫长的旱季。仙人掌原产于美洲大陆，非洲并没有野生的仙人掌。

（本文发表于《科学世界》2013年第12期）