仙人掌进行光合作用是依靠（仙人掌的光合作用是哪个部位）

　　仙人掌进行光合作用是依靠（仙人掌的光合作用是哪个部位）
　　静静的物种日志
　　第39篇 原创
　　墨西哥位于中美洲，在太平洋，大西洋和墨西哥湾的环绕下，拥有着漫长的海岸线。
　　去过墨西哥旅游的人一定对墨西哥著名的旅游城市坎昆难以忘怀，那里无与伦比的自然风光、洁白细软的沙滩，蔚蓝清澈的加勒比海，高大浓密的棕榈树，加上坎昆年平均27℃左右的气温，带着咸湿气息的海风，都会让人陶醉其中，流连忘返。
　　就像青岛之于东北人，三亚之于中国，马尔代夫之于东南亚，墨西哥的海岸线也是老美们的度假后花园。
　　然而，一半是海水，另一半就是火焰。如果你呆久了，就会发现三面环海的墨西哥实际上常年干旱，遍地黄沙，你心目中温暖潮湿的海风从来就没有降临过这片土地。墨西哥的象牙海岸，好像是一个很不合常理的存在。
　　想要理解墨西哥海岸的怪异之处，就必须从墨西哥独特的地理位置说起。墨西哥的地形南北狭长，除了沿海的平原以外，主要以高原和山地为主。在墨西哥的西海岸，常年有一条名叫加利福尼亚的寒流的海流流过。寒流降低了海面上的气温，在海面上形成了一个低压区。空气总是会从高压区流向低压区，所以，不仅没有湿润的海风从海面上吹上沙滩，内陆不断吹向大海的热风，还会把墨西哥高原上仅有的水汽全部带走。即便是拥有20多公里海岸线的坎昆，全年也有足足240多天干旱天气。
　　严峻的环境给人和植物的生存都带来了巨大的挑战。即便是以奇瓦瓦沙漠而得名的多肉植物吉娃娃，也无法在奇瓦瓦沙漠的腹地中生存。在这里，能恣意生长植物的也就只有仙人掌了。
　　据统计，全世界约有2500多种仙人掌类植物，其中约一半生长在墨西哥。驱车在墨西哥的洲际公路上，你会发现＂仙人掌王国＂的美称绝非浪得虚名。你可以看到球拍形、圆球形、木桩形等等各种形状千奇百怪的仙人掌。
　　在我们的普遍认知里，仙人掌都是有刺的。那些＂刺＂让它们看起来充满了攻击性，其实，那是它为适应自然环境自我选择的一种独特外形。
　　在干旱地区，全年的降雨都是非常不均匀的，常常连续几个月一滴雨都不会下。那么，在这几个月中，仙人掌是怎么忍受过来的呢？
　　仙人掌想减少水分的蒸发，自然要先向叶子下手。它们先是把叶子变得越来越小，越来越细。新长出来的仙人掌叶子，还有一点点嫩芽的形态，但是越是成熟的仙人掌躯干，叶子也就越发的变形，最后，这些叶子都会变成木质化的尖刺，再也不会消耗水分了。
　　叶片变成刺状当然可以减少水分蒸发，但叶子本身的重要功能，也就是光合作用也无法进行了。仙人掌的方案，就是把储存水分和进行光合作用的任务，全部交给原本只是进行养分运输和身体支持的茎部。这样的结构简化，既可以减少水分运输的路径长度，同时也能让尖刺来保护充当水分仓库的茎部。那些想要偷吃仙人掌的动物们，想啃食仙人掌的茎，就免不了被仙人掌的刺扎伤。
　　但是，仅仅放弃叶片还是不足以锁住水分的。因为只要仙人掌还在进行光合作用，就必然需要水和二氧化碳来作为原料。水保存在仙人掌的体内，随时都可以提取出来使用。但二氧化碳怎么办呢？空气中有用不完的二氧化碳，但是，仙人掌想要吸收二氧化碳，就必须打开气孔。一打开气孔，体内的水分就会立即散失出去。这简直就是一个难以解决的悖论。
　　在夏季的时候，暴虐的阳光会把仙人掌的表皮加热到超过50℃，而仙人掌脚下的沙地，温度则会高达70℃。沙漠里生活的动物绝对不会选择在白天出来活动。它们会等到太阳下山之后，再出来活动。
　　仙人掌在漫长的演化过程中，也找到了应对烈日的办法。它们会在凉爽的夜晚打开气孔，把空气中的二氧化碳吸收进来，然后经过一系列复杂的化学反应，把二氧化碳储存在有机酸当中。第二天白天，有机酸中的二氧化碳被重新释放出来。这样，光合作用就能顺利地进行了。这个夜晚吸收二氧化碳，白天用于光合作用的方式，名叫景天酸代谢。
　　干旱环境下的多肉植物大多使用这种特殊的光合作用。它的优点是能非常巧妙地固定碳元素，让植物打开气孔的时候躲开强烈的阳光，从而避免体内水分的散失。不过，它也有缺点，就是景天酸代谢的效率并不高，采用景天酸代谢的多肉植物在固体物质的累积上，效率要低很多。因此，生长在干旱环境中的多肉植物，大多生长缓慢，但同时也比较长寿。
　　作为沙漠环境的拓荒者，光靠节约水分肯定是不够的。仙人掌还必须拥有强大的吸收水分的能力。在普通人的认知里，可能会认为，仙人掌会把根系深深地扎入土壤，吸收这里的地下水。但是，遗憾的是，奇瓦瓦沙漠是典型的高原沙漠，根本就没有浅层的地下水存在。
　　所以，它们必须有能力在雨水来临的时候，用最快的速度收集水分。沙漠中的土壤，保水的能力是特别差的。雨水一旦落在沙地上，就会迅速下渗，哪怕吸收的速度稍微慢点儿，都会浪费大量的水分。
　　仙人掌的策略是蔓延根系。仙人掌的根系很长，但是它们的根系并不往深处扎，它们是在浅层沙土中横向生长的。一棵高大的仙人柱的根系，会在水平方向上织成一张大网，覆盖几百平方米的沙地。一旦开始下雨，几百平方米的网状根系，就会把整片沙地中渗入的雨水一扫而光，全部收集起来。
　　每一株高大的仙人掌都有自己的领地范围，只有一片足够大面积的沙漠，渗入地下的微量水分才能养活一棵巨大的仙人掌。
　　但是，这并不是最糟糕的情况，最起码，仙人掌还有一片属于自己的领地。如果在同样干旱而且还布满岩石的山坡上，仙人掌该如何存活呢？
　　岩牡丹就是生长在这种更加恶劣的环境中的植物。它们生长在墨西哥奇瓦瓦沙漠东部的山地中，这里是墨西哥高原上最干燥的地方。
　　岩牡丹生活的地方岩石多，没有足够的空间伸展它的根系。因此，岩牡丹能够获得的水分比沙漠里的仙人掌更少。为了对抗这种恶劣的环境，它们干脆把自己的整个躯干都埋在沙砾当中，只让最顶端的部分露出土表。
　　它们的外表看起来与传统仙人掌截然不同。那些露出地表的部分，看起来就像是一朵朵的牡丹花，这才有了岩牡丹这个名字。
　　看了这些图，你会不会觉得奇怪，岩牡丹真的是仙人掌吗？仙人掌的叶子不是已经退化了吗？那么，这些层层叠叠的叶片一样的结构，到底是什么呢？它们真的不是叶子吗？
　　答案是：这些叶子一样的凸起，还真的不是他们的叶子，而是它们从茎部长出来的凸起，这些凸起与叶子的作用一模一样，就是增加植株表面积，进行光合作用。
　　你如果仔细观察过仙人球，你就会发现，很多品种仙人球，它们的刺都长在一个肉质的凸起上面。有些仙人球刺座位置的肉质凸起非常明显，看起来就像是一根一根的绿色手指长在仙人球上，而它们的刺，就长在绿色手指的末端。这些绿色手指的作用，不用我说，你也能猜到，那就是增大茎部表面积，好让更多的表皮细胞可以进行光合作用。
　　仙人掌科里有一个乳突球族，归属于这个亚科的植物，全都是这类形态。这些了不起的乳突球族的成员，为了适应沙漠的干旱而舍弃了叶子；又为了适应更恶劣的的山地环境，又重新发明了叶子。
　　大家看我上面发的这张图。你不需要记住这个仙人球的名字。我只是想说，凡是像上图一样，球体上有明显的一粒一粒地凸起的仙人球，基本上都被归入了＂乳突球族＂这个分类当中了。岩牡丹当然也是乳突球族的成员。
　　到了岩牡丹这里，它的茎部的肉质凸起干脆就长成一片叶子的形状，这些假的叶片层层叠叠的生长在一起，看起来就像是一朵岩石雕刻成的牡丹花。看到它们的样子很难让人相信，这些并不是真的叶子，这只是仙人掌在演化的过程中全新的发明创造而已。
　　岩牡丹几乎是世界上生长速度最慢的多肉植物了。岩牡丹属当中的辛顿牡丹、龟甲牡丹，它们都要在30年以上的花龄才会开花，而真正长到成株，则需要100年的时间。这个100年并不是一个夸张的说法，这是真的。养过岩牡丹的花友肯定知道，有些时候，岩牡丹一年也长不出一片＂叶子＂，一株拥有100片＂叶子＂的岩牡丹，可不就需要100年的时间嘛。花友们也正是因为这个特点，才把岩牡丹称之为＂活着的石头＂。
　　仙人掌科的植物里，重新发明叶子的现象还不在少数。比如，我国花市里随处都能买到的蟹爪兰。它就是原生在巴西热带雨林的仙人掌科植物，那里水分充足，光线却相对较弱，这与传统的仙人掌生活的环境大相径庭。
　　对于这类环境，蟹爪兰的应对策略是让茎部变得扁平，分支也变得更多，这样就让茎部的受光面积变得尽可能的大。蟹爪兰依然没有传统的叶片，但是，远远地看起来，它们扁平的茎部长出了很多分枝，看起来不仅像是叶子，而且更像是雨林植物的叶子。在潮湿多雨的环境里，蟹爪兰成功地改变了自己的形态，它们也再一次地发明了叶子。
　　仙人掌科的植物，最初为了在干旱的沙漠中生存，进行了一系列的演化，有着最极致的保水手段，但到了高山或者荒漠地带，为了适应当地的环境，则重新发明了叶子。生命变成现在这个样子，都是环境逼出来的。
　　至于那些离开了原生地，经过园艺师们栽培出来的仙人掌们，在我们的居室里过着再也不会缺水的生活。但是，还是再强调一句老掉牙的话吧——千万不要违背了它的原生习性。只有这样，才能让我们和它们长长久久地在一起。