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仙人掌是如何从一般植物演化成仙人掌

  作者:nirwa,原文地址:仙人掌是如何从一般植物演化成仙人掌

  仙人掌从一般植物演化成仙人掌也是一样主要具有三大适应性改变(modifications)以及四个次要的改变。
  主要的三大改变:
  1.叶子的退化(lossofleaves)
  2.可储存水份的多肉组织(water-storingsucculenttissues)
  3.刺的形成(formationofspines)
  次要的改变:
  1.延迟的"树皮组织"生成(delayedbarkformation)
  2.松散的外皮细胞(looseningofthecortexcells)
  3.具弹性的脊(flexibleribs)
  4.皮质维管束(corticalbundles)
  1.叶子的退化(lossofleaves)
  虽然大面积的叶表面可以大量的行光合作用来制造养分,但也同样地易使水份蒸散掉,所以这对生长在水份相对少的区域的仙人掌祖先而言是相当不利的。所以经数百万年的演化,仙人掌才演化成现今只有一些小叶子(如某些Opuntia属)甚至完全没叶子(绝大部份的仙人掌)。
  nirwa推想,由此可见仙人掌祖先应该不是一开始就生长在极端的环境的,在Thecactusodyssey第一章的最後一个部份(GeologicalHistoryofsouthamericasettingthestageforcactusevolution)有提到,也是持相同的看法。
  作者说,为何仙人掌大都产於南美洲?而北美洲的品种比较少?这可能是仙人掌祖先最早是住在南美洲的丛林,经数百万年的传播与演化才变成目前我们所看到的分布状态。不过,这也跟最早的南美洲和北美洲是同一块大陆尔後再漂移(drifting)开来以及和後来一些山脉的形成或地形地貌的改变也有很大的关系。
  2.可储存水份的多肉组织(water-storingsucculenttissues)
  这个是很容易了解的。有些地区一年只下一次或两次雨,在秘鲁(Peru)的南部以及智利(Chile)的北部的荒漠地区(bone-drydeserts)甚至每5~10年才下一场雨。它们必须在这些宝贵被土壤吸收或蒸散掉前,尽可能吸水(这也是部份仙人掌具大面积却很浅层的根系的原因)并靠这些水熬到下一次的降雨。
  仙人掌祖先就慢慢演化出"肥肥的细胞"以及很多"肥肥的细胞"来因应。这些细胞大都聚集在茎的外层(即cortex;皮层)以及最里面的组织(即pith;髓部)。所以具更肥厚的多肉组织是仙人掌最具特色的特徵之一。
  在一般印象中,"在沙漠中快渴死的人可以找到仙人掌就可活命"是这样没错,可是可能没办法把仙人掌剖开然後就有水泯泯而出事实应该不是这样,仙人掌的茎是有储存水份没错,但那个快渴死的人可能要用"嚼"的或"打成汁"才可从仙人掌补充水份,为什麽?因为水份都储存在细胞中而非组织间隙中…而且味道可能不会很好,看过"CAM-仙人掌与多肉植物的光合作用"了吗?
  3.刺的形成(formationofspines)
  刺的形成除了可减少水份的蒸发外,也可保护植株来避免其他动物的啃食。腋窝的芽苞或叶子因此可受到保护,不过有些沙漠地区的动物也演化出对付仙人掌剌的方法。有些鸟类也利用仙人掌,在柱形仙人掌(如弁庆柱)上打洞,就在上面筑巢养育下一代,鸟类在仙人掌根部会排遗,也替仙人掌加一些肥料,也算是一种共生现象。