这些植物正通过打盹来应对气候变化

一些物种正在“休眠”,以应对气候变暖带来的压力。
Buttercups are dormancy-prone plants.
毛茛是易休眠的植物。 Pixabay

一些植物物种已经找到了一种应对环境危险的新方法,例如气候变化引起的长期干旱:它们可以通过“睡眠”来度过难关。

一个国际研究团队发现,至少有114个物种能够在土壤下休眠长达二十年。科学家们将它们称为“睡美人植物”,它们仍然活着——只是不像往年那样在春天冒出头来。这种长期的地下休眠使它们能够在各种生态系统中度过艰难时期。

研究人员表示,这种适应性经过数十年的演变,并且随着植物对气候变化的反应而变化,可能会变得更加普遍。“这种情况已经演变了很多很多次,而且我没有理由相信它不能在其他物种中快速演变,”东京大学进化生态学家、《生态学通讯》杂志最新研究的首席作者Richard Shefferson说道。“我不认为它可以被‘学会’,但也许如果环境条件合适,那么很多我们认为不会休眠的物种实际上可能会这样做。”

Pogonia japonica flower. Pogonias are dormancy-prone plants.
一株日本脉叶兰的花。脉叶兰是易休眠的植物。 Alpsdake

休眠确实有一个短期缺点——植物错失了生长和繁殖的机会——但从长远来看,它们可以避免危险,从而延长寿命。这是应对气候变化严酷性(干旱、强降雨、野火和热浪)的又一种适应方式,这些因素已经迫使动植物进化,有时速度甚至快于物种的变化速度

植物休眠并非新鲜事。它最早在大约一个世纪前就被观察到,尽管直到最近才得到广泛研究。“早在20世纪30年代或40年代,欧洲生物学家就开始注意到,一些[植物]个体偶尔会一两年,甚至更长时间不发芽,这使得休眠很容易与死亡混淆,”Shefferson说。“然后,突然之间,在最后一次看到一株植物的一两年后,一株成年大植物又会出现,所以它必须在那段时间里一直存在。”

尽管休眠的植物无法进行光合作用、开花或繁殖,“但许多物种已经找到了克服失去光合作用机会的方法,特别是通过演化出从土壤真菌共生体中获取碳水化合物和养分的机制,”萨塞克斯大学生态学名誉教授、该研究的合著者Michael Hutchings说。“这使得它们在休眠期间能够生存甚至茁壮成长。”

Golden fairy lantern lilies are dormancy prone.
金色精灵灯百合花易休眠。 Tim Berger

除了气候变化,还有许多因素会影响休眠,包括它们的位置和当地食草动物的食欲,科学家们说。“生长在更干燥或营养更贫瘠地点的个体植物可能更倾向于休眠,”Shefferson说。“经常被啃食的植物在第二年不太可能出现。”

他们的研究发现,休眠在赤道附近更为普遍,那里的疾病、竞争、食草动物和火灾都更严重。“在易发生火灾的地区,植物似乎有理由保持休眠,然后在火灾后发芽,此时生长和开花条件有利,”研究合著者、佛罗里达州维纳斯市阿奇博尔德生物站的高级研究生物学家Eric Menges说。

Shefferson表示赞同。“成熟的植物在火灾后更容易重新发芽,”他说。“大规模的灾难性火灾在哪里都很糟糕,但如果你是一种易休眠的植物,那么你肯定有机会通过保持在地下来避免火灾的消毒热量。”

A lady’s slipper orchid.
一株拖鞋兰。 《生态学通讯》

Shefferson表示,许多种类的兰花都有这种行为,还有某些种类的蕨类、许多百合、毛茛、重楼、一些郁金香、很可能是所有的多年生马利筋,以及一些脉叶兰物种。

但休眠也带来自身风险,而且并不总能抵御气候变化。Hutchings说,他研究了30多年的早花蜘蛛兰,“在气候变暖的世界里,休眠作为一种策略无疑存在问题,主要是因为它的寿命非常短。”“这给它带来了巨大的压力,需要在它冒出地面后的几年里尽快结籽,然后才能死亡。早花蜘蛛兰散发出一种吸引特定传粉者——在这种情况下是雄蜂——的气味。这种雄蜂试图与兰花交配,因为——至少在气候变暖之前——当兰花开花时,雌蜂不会飞。在试图交配的过程中,雄蜂会带走花粉块,然后这些花粉会传递到雄蜂试图交配的下一朵花上,从而实现异花授粉。”

A bee pollinating.
一只蜜蜂授粉。 Pixabay

然而,温暖的春天促使雌蜂每年几乎都在过早的时候出现——在开花之前。“结果是,‘兰花正在失去雄蜂的拜访,很少结籽,’Hutchings说。“这说明了气候变化可能威胁到种群,甚至整个物种的生存。我们认为这是迄今为止记录最充分的关于气候变暖破坏不同物种行为之间重要同步性的例子。生态学家预计,这种事情还会发生许多尚未被记录下来的例子。”

如果休眠程度很高——例如在珊瑚根兰和印第安烟管草中——土地管理者有时会错误地认为它们的种群已经灭绝,而没有意识到最好让沉睡的植物安睡。“现实是,种群仍然存在,但大部分在地下,”Shefferson说。“我曾多次看到土地管理者纠结于是否要在种群似乎消失后继续为特定植物物种管理土地。在某些情况下,植物确实会在未来再次发芽。这给管理者以及其他关心这些植物保护的人带来了麻烦。”

虽然休眠无疑可以帮助某些植物在日益变暖的世界中生存,但研究人员表示,如果气温继续持续上升,最终将无法挽救它们。

Hutchings说:“休眠……也许可以提供一个机会,让它们躲藏起来,度过难关,但除非未来的条件足够好,能够经常鼓励它们出现,否则休眠最终将毫无用处。”“许多植物在休眠时死亡。因此,虽然休眠有助于克服不利条件的影响,但它并不能完全抵抗有害条件。”

玛琳·西蒙斯为Nexus Media撰稿,该媒体是一家涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合新闻社。

 

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