桉树的家族共有600多个成员,最高的是世界冠军杏仁桉。杏仁桉的身高一般在100米以上,最登峰造极的一株高达156米。它的树干直插云霄,有50层楼房那么高,这是人类已经测量到的最高纪录了。可想而知,当鸟儿在树顶上唱歌时,人在树下听见的仿佛是蚊子的哼哼声。
住在第50层楼的人要想喝上水,必须给大楼安装水泵,靠极大的压力把水送到楼顶。那么处在100多米高的杏仁桉顶部的枝叶怎样才能“喝”到水呢?不要担心,植物自有一套输导水分的妙法。
假若你从比较靠近地面的地方折断一棵草本植物的茎,过一会儿,你就会看到从折断的伤口处流出液滴,这是植物根系的生理活动所产生的能使液流从根部向上升的压力造成的。杏仁桉这样的大树根部的压力当然比草本植物大得多。
杏仁桉毕竟有100多米高,光靠根部的这种压力还不足以把水压到树顶的叶子里。而能把水“拉”上来的力量还有蒸腾作用,它的拉力远大于根部的压力。水分从叶表面的气孔散失到空气中后,失去水分的叶肉细胞会向旁边的“同伴”要水,“同伴”再向旁边的细胞要水。接力棒这么传递下去,就得从导管里要水了。
导管里的水给了叶肉细胞,导管中的水柱会不会断裂而形成一段无水的空白区呢?不会。当你向杯子中倒满水,稍高出杯沿的水面是弧形的,它们不会流出杯子来。这是因为水分子彼此“手拉手”,团结一致,紧紧聚集在中央,才没有流出来。导管中的水也是“手拉手”的,当最远处的水分子被吸收到细胞中去时,与它“手拉手”的水分子被拖拽着向上移动,补充了它的位置,而下一个水分子又补充了与自己“手拉手”的“同伴”的位置。就这样,水分子们紧紧地“携手相随”,谁也不松开,保证一起行动。
杏仁桉依靠这几种力量把水从根部吸收进来,再经过长长的输水线送到树梢,这个过程不过只需几个小时。据测定,水在植物体内由低处向高处运送的速度为每小时5~45米,一般的草本植物只需10多分钟,全身细胞就能“喝”上水了。
植物从土壤中吸收的水分经过由低升高的“登天旅行”,绝大部分又跑出了植物体。这个消耗量可不小,实际上吸收来的水有99%被丢到了空中。
当然植物干的并不是瞎折腾的傻事,水分从气孔中出来时已经“改头换面”,吸收了大量的热能,变为水蒸气,保护了在阳光照射下忙碌地进行光合作用的叶子,使叶子不至于受强光的伤害。同时,根吸收进来的无机盐是细胞的养料,它也必须溶解在水里,靠体内的这条输水道运给各处细胞。否则,细胞饥渴交加,离寿终正寝就不远啦。
在我国北方炎热干燥的天气里,我们身上的汗会很快蒸发掉,使人觉得虽然热但很干爽。在南方潮湿多雨的季节,身上总是又湿又粘,汗从脸上、身上蒸发不掉,变成道道水流。在不同气候中生长的植物也有类似情况,像热带雨林中,许多植物的水分从根部旅行到叶子时,形成颗颗水珠由叶子尖端滴下来。而干旱地区的植物面临的是更严酷的自然环境,它们必须有一套减少蒸腾失水的办法才能活下去。
人类是怎样发现“活化石”水杉的
在浩瀚的植物宝库中,有8种植物是我国特有的一级保护植物。它们是:金茶花、银杉、洪桐、桫椤、水杉、人参、望天树和秃杉。其中水杉的发现,轰动世界植物学界,因其在古植物学、植物系统学等领域的特殊地位,被誉为“植物活化石”。
我们不禁要问:是谁发现了水杉?他们怎么发现的?
水杉是很多植物学工作者经过团结协作,克服重重困难,反复考察而发现的。关于水杉发现的时间,众说不一,国外著述中多以1945年为据,实际上,水杉的发现经历了数年后,才正式公布于世的。
那还是乍暖还寒,万木尚未复苏的1941年早春2月,中央大学森林系教授于铎由鄂入川,在湖北利川县和四川万县交界处的滦道溪,看到路旁有一株参天古木,高30余米,胸围7米多,根部庞大,树干挺直,当地人称水杉。
于教授认为这是一棵罕见的大树,但因当时新叶未发,他又要匆匆赶路,仅从地上拾了一些枯叶。
于铎一到万县,就为此专门拜访了当时万县高级农业职业学校教务主任杨东兴,请他代采标本。翌年,杨东兴采到一份有枝叶和花果的标本,于铎收到这份珍贵的标本后,便请树本学教授郝景盛鉴定。遗憾的是,由于当时战争频繁,后来这份标本竟然下落不明。
在1943年夏水杉又遇到了一位新的知音——王战。当时他受中央林业实验所所长刘慎谔委托到鄂西神农架原始森林考察,途经万县,见到杨东兴。
杨建议他经万县、恩施入鄂西,并向王战介绍了滦道溪有一株很奇特的大树。
于是王战冒着遭遇土匪的危险改走了这条路。果然找到了这棵大树。他还发现树下有一个小庙,横匾上写着“水桫庙”三个大字,据说这棵树当地人就叫做“水桫”,听起来和“水杉”一样。当王战采到一枝比较完整的水杉标本(仅缺花)时,心中有一种说不出的激动。由于资料有限,王战认为可能是我国特产水松属的一个新种。但本着实事求是的科学态度,他于1945年将水杉标本一小枝,球果2个赠给原中央大学林学院院长吴中仪,吴又转请林学系教授郑万钧代为鉴定。
作为留法博士,郑万钧不但治学严谨,而且具有深厚的植物分类学基础。
他是后来郑氏裸子植物系统学说的创始人。他指出,这份标本虽然树叶的形态与我国特产植物水松相似,但叶子对生,球果鳞片盾形、对生,认为绝非水松,很可能是现存松杉类的一新属,甚至是一新科,非同一般。
为了进一步研究分析,郑万钧又托自己的学生薛纪如于1946年2月、6月去滦道溪采集水杉标本。但由于南京没有足够的文献资料,郑教授又把薛纪如所采集的标本寄给当时北平静生生物调查所(即现在的中国科学院植物研究所)教授胡先骕,请他帮助查阅文献。胡先骕教授是美国哈佛大学博士,在植物分类、古生物化石等方面很有研究。不久,便从日本《植物杂志》11卷216页查到日本教授三木茂于1941年据日本的两种植物化石所发表的Metasequoia属形态相同,便确定水杉属于化石属Metasequoia的一种。郑万钧仔细分析了文献,也确认了它是这个古植物属中的现代种,其后又确定了它在植物进化系统中的位置,最后于1948年由胡、郑两位教授联名发表,肯定了中国的活化石——水杉属于杉科、水杉属。
在中国发现现存水杉的消息,迅速传遍全世界。水杉的发现,不但明确了杉类和柏类的联系种类,而且运用古植物资料证明了水杉祖先的年代。古水杉的发现是植物学界近一个世纪中最大的贡献之一,它引起植物学家和古植物学学界极大兴趣。美国加利福尼亚大学古生物学家钱耐(R·Chaney)曾把美国第三纪地层中的水杉化石,误认为是美国的红杉化石种,当他得知中国发现水杉的消息后,以科学家严肃认真的态度,于1948年专程来中国实地考察,与有关科学家进行了会晤,并亲眼见到古水杉后方返回美国。
数十多年来,这种古老的孑遗树种(水杉属植物在第三纪曾广泛分布于欧、亚、美洲各地,在冰期恶劣的条件下,仅在中国的川鄂冰川保留下来,故称为孑遗树种),表现了极大的生命力和适宜性,在国内,北到辽宁,南达海南,东到东海海滨、台湾,西到四川盆地均已栽培成功。在国外,水杉已在亚、非、欧美等几十个国家安家落户,就是在高纬度、寒冷的圣彼得堡、哥本哈根和阿拉斯加等地,也能安然越冬。
在朝鲜,金日成将军早在20世纪50年代初期就亲自用花钵培育水杉。1978年,邓小平同志在出访尼泊尔时,在比斯塔首相的陪同下,把从中国引进的水杉树苗种植在尼泊尔皇家植物园,就连美国前总统尼克松也把它心爱的游艇命名为“水杉号”。水杉好似友好的使者,把我国人民的友谊传播到世界各地。