自然科普:為什麽仙人掌會長刺呢?
來源:科普中國
發布時間:2022-07-08
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提起仙人掌,大家腦海中第一個(ge) 想到的會(hui) 是什麽(me) ?是那紮人的“尖刺”?還是像手掌一樣的“葉子”?還記得小時候第一次看到仙人掌,好奇之下,我伸手去撫摸仙人掌那厚厚的“葉子”,頓時一陣刺痛襲來,縮手一看發現許多尖刺紮在手指上。這段“好奇之旅”至今仍讓我記憶猶新。

時隔多年,在書(shu) 上看到關(guan) 於(yu) 仙人掌的介紹,才知道一直以來對仙人掌的認知有些許的偏差。原來,當年紮了自己的竟然是仙人掌的葉子!惡劣的環境沒有限製它的生長,仙人掌甚至用自己的智慧為(wei) 自己打造了一副“拉風鎧甲”。

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仙人掌 圖片來源:nwf.org

Part.1

“葉”非葉,“刺”非刺

咱們(men) 常說的“仙人掌”其實是個(ge) 大家族,裏頭的成員可真不少,不過咱們(men) 今天要聊的話題可不是仙人掌有多少物種,而是這類植物中一個(ge) 很特殊的形態性狀——刺(Spines)。如果仔細觀察仙人掌的“葉片”,我們(men) 會(hui) 在上麵看到稀疏分布的小窠(kē);小窠多為(wei) 圓形,直徑大概有3-5毫米,上麵經常簇生有許多小刺。

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仙人掌上的小窠和上麵的尖刺 圖片來源:popsci.com

事實上,這些尖刺才是仙人掌真正的葉子,不過已經極度退化,一點也沒有我們(men) 常見的植物的葉片的模樣。這些高度特化的葉子是仙人掌防禦食草動物的利器,同時還可以幫助防止水分的流失。而我們(men) 常認為(wei) 是葉子的部分,其實隻是仙人掌肉質化的莖罷了,在沒有真葉的情況下,仙人掌依靠這些肉質扁平莖來進行光合作用。

為(wei) 什麽(me) 仙人掌的葉片會(hui) 退化成這幅和葉子八杆子也打不著的模樣呢?這還得從(cong) 仙人掌所處的環境說起。仙人掌原產(chan) 於(yu) 美洲,廣泛分布於(yu) 巴西、巴拉圭、烏(wu) 拉圭及阿根廷等地的荒漠及幹旱地區,這些區域常年炎熱幹旱、降雨稀少,為(wei) 了減少葉片的蒸騰作用和水分流失,仙人掌才長成了這幅奇怪的樣子。用一句話來概括,仙人掌真是“葉”非葉,“刺”非刺,“刺”是葉的退化,莖卻長成了葉的模樣。

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仙人掌生長在幹旱炎熱的環境 圖片來源:vermontpublic.org

Part.2

刺雖小,可作用大著呢

雖然仙人掌的葉片已經不再具有光合作用的能力,退化為(wei) 了尖刺,但俗話說的好,存在即是合理,這些尖刺也有著大家想不到的作用。

正如前文中提到的,仙人掌的刺對於(yu) 它們(men) 來說是一件很好的盔甲,可以用於(yu) 防禦食草動物的啃食,但它們(men) 的作用並不僅(jin) 限於(yu) 此,小尖刺,也有大作用。

大家猜一猜看,下麵這幅圖片是什麽(me) ?是不是像一朵雪花?

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白星的刺,像一朵雪花 圖片來源:popsci.com

其實,這是一種叫做白星(Mammillaria plumosa)的仙人掌的刺,這種刺像攝影傘(san) 一樣,是一種光線調節器,可以漫射光線,這意味著它們(men) 可以將光線散布到更大的區域,這確保了即使仙人掌長在陰涼的地方,也可以獲得足夠的光照來進行光合作用。

除此之外,仙人掌的刺還有集水的作用,如果我們(men) 在顯微鏡下觀察仙人掌的刺,就會(hui) 發現看似光滑的刺上其實有著許許多多的小尖刺,這些尖刺有助於(yu) 水汽的凝結,當水汽凝結為(wei) 水珠後,就會(hui) 順著仙人掌的刺滴到土壤中,也算是仙人掌適應幹旱環境的一個(ge) 措施了。

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仙人掌的刺 圖片來源:popsci.com

除了防禦和收集水分,仙人掌的刺還有其他妙用。種過仙人掌的朋友們(men) 可能都知道,仙人掌的每一塊莖都有能力在土壤中紮根,並成長為(wei) 新的個(ge) 體(ti) 。有一些仙人掌的莖很容易折斷,他們(men) 靠肉質莖上的刺掛在經過的動物身上,從(cong) 而傳(chuan) 播到更遠的地方。

嘿,小小的尖刺,蘊含著植物的大智慧。

Part.3

拔出那根令人討厭的刺

雖說仙人掌的刺對於(yu) 仙人掌有著多種多樣的作用,但是對於(yu) 咱們(men) 人類而言,這些小刺可太煩了。小時候因為(wei) 好奇心撫摸了仙人掌,事後處理這些細刺的過程卻讓人直呼“我怎麽(me) 就管不住這手呢”?

當然,這些刺的攻擊並不致命,但很多仙人掌的刺的尖端會(hui) 帶有倒鉤,倒鉤紮進皮膚後會(hui) 刺激皮膚或者引起感染,如果處理不當,沒能取出刺的尖端,就會(hui) 導致持續很久的疼痛。

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仙人掌刺的尖端的倒鉤 圖片來源:參考文獻2

當被仙人掌的刺紮了以後,我們(men) 最好先處理掉和刺相連的肉質莖,然後再根據刺的類型決(jue) 定如何處理。

仙人掌的直刺是最容易處理的,拔出就萬(wan) 事大吉,但是如果被前麵提到的那種帶著倒鉤的和長矛一樣的刺紮進皮膚,那就需要更細致的處理。我們(men) 可以嚐試用消毒後的針頭或者鑷子把殘餘(yu) 的刺挑出,當然也可以試著用膠帶之類的粘性物品試著將倒鉤從(cong) 皮膚中拉出來。大家千萬(wan) 不要嚐試用嘴和牙齒做這項工作,小倒鉤入嘴,或許會(hui) 釀成“大慘劇”。

不過,仙人掌這種植物,難道不是遠遠地望一眼就可以了嗎?畢竟人家已經用實際行動告訴了我們(men) ——我很危險,不要靠近,會(hui) 變得不幸。

參考文獻:

[1]Mauseth, J. D. (2006). Structure–function relationships in highly modified shoots of Cactaceae. Annals of Botany, 98(5), 901-926.

[2]Liu, H., Liu, S., Jiao, J., Lu, T. J., & Xu, F. (2017). Trichomes as a natural biophysical barrier for plants and their bioinspired applications. Soft Matter, 13(30), 5096-5106.


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