隨著炎熱和干旱的迅速增加，植物能適應嗎？

2025-11-27 22:12:47 分類：焦點 閱讀(87315)

下加利福尼亞州巖石雛菊（Laphamia lobata）生長在墨西哥下加利福尼亞州南部Sierra de la Giganta火山巖的峽谷壁上。該物種是迅速V型《189=4143》合肥瑤海區外圍酒店服務提供外圍女小姐上門服務快速安排人到付款la Sierra de la Giganta的特有物種，在那里，增加植物它是炎熱一個多樣的植物群落的一部分，這些植物只生長在熱帶落葉林和半干旱的和干旱索諾蘭荊棘叢所包圍的懸崖上。巖石雛菊是迅速干旱微生境的植物，如裸露的增加植物巖石露頭。它們對裸露懸崖上生活壓力的炎熱適應使它們非常適合入侵美國西南部的沙漠地區，因為它們在過去的和干旱500萬至700萬年中不斷擴張。資料來源：艾薩克·利希特·馬爾克巖石雛菊是迅速干旱微生境的植物，如裸露的增加植物巖石露頭。它們對裸露懸崖上生活壓力的炎熱適應使它們非常適合入侵美國西南部的沙漠地區，因為它們在過去的和干旱500萬至700萬年中不斷擴張。資料來源：Isaac Lichter Marck
（神秘的迅速地球uux.cn）據美國物理學家組織網（作者：Robert Sanders, University of California - Berkeley）：在氣候變化使地球上許多地區變得更熱、更干燥的時候，認為沙漠是相對較新的生物群落，在過去的3000萬年中有了長足的發展，這一點令人清醒。廣泛的干旱地區，如今天覆蓋北美西部大部分地區的沙漠，僅在過去500萬至700萬年內才開始出現。
了解入侵這些惡劣沙漠生物群落的植物是如何生存的，有助于預測在干旱的V型《189=4143》合肥瑤海區外圍酒店服務提供外圍女小姐上門服務快速安排人到付款未來生態系統將如何發展。
一項對數百萬年前首次入侵新興沙漠的一組植物的深入研究得出結論，這些先驅巖雛菊并非不具備應對炎熱、烈日和缺水的能力。他們已經適應了這種壓力，同時生活在更古老、更潮濕的地區甚至熱帶森林中干燥、裸露的巖石露頭上，所有這些都使他們更容易入侵不斷擴大的干旱地區。
加利福尼亞大學伯克利分校研究員艾薩克·利希特·馬爾克和布魯斯·鮑德溫，加州大學伯克利分校綜合生物學教授，杰普森植物標本館館長，《杰普森沙漠手冊：東南加州的維管植物》（2002）主編，本周，他們在《美國國家科學院院刊》上發表了關于北美沙漠中巖石雛菊演化的研究。
這項研究首次為解決長期以來的進化爭論提供了證據：標志性的沙漠植物，如莊嚴的仙人掌、火紅的仙人掌和塞西龍舌蘭，是在入侵沙漠后才適應干旱條件的，還是它們預先適應了沙漠生活的壓力？
Lichter Marck說，這個問題在今天是有意義的，因為氣候變化導致的加速干旱正在挑戰植物比過去更快地適應氣候。目前，地球上大約五分之一的陸地表面是沙漠。如果說適應干旱條件只有那些已經進化來應對這種脅迫的植物才有可能，那么今天的許多植物可能沒有足夠的遺傳工具包來生存。

在猶他州摩押Arches國家公園陡峭的砂巖懸崖上看到的凹室或空中花園巖石雛菊（Laphamia specuicola）是最近才被鑒定和描述為一種新物種。空中花園遍布科羅拉多高原，由侵蝕的砂巖形成垂直或懸垂的墻壁，為懸崖上棲息的植物提供了一個郁郁蔥蔥的生態位。資料來源：Isaac Lichter Marck
“如果你認為干旱只是對植物進化的一種刺激，那么在很多情況下，人們可以說這些植物是幸存者，它們是適應性的，它們會很好。它們會利用這些新條件，它們會茁壯成長，”加州大學洛杉磯分校國家科學基金會博士后研究員利希特·馬爾克說。
但巖石雛菊的歷史表明，“當沙漠出現時，那些具有必要的預適應能力以利用新條件的植物才是茁壯成長的植物，”他說。“在系統中增加更多的干旱并不一定意味著會發生更快速的適應性進化。可以利用新水平干旱的譜系來源有限，這對于理解氣候變化對生物多樣性的影響很重要。”
七年漫游沙漠
植物學家很久以前就意識到，當植物入侵沙漠地區時，它們很快就會多樣化，以填補這種新型棲息地所創造的許多生態位。
Lichter Marck說：“即使在100萬到150萬年前，也很難找到像我們今天在北美看到的那樣廣泛的沙漠棲息地，這有點令人驚訝，因為現在沙漠和干旱棲息地是地球上最廣泛的生物群落。”。“但在中新世晚期，干旱的棲息地蔓延，世界上的沙漠植物譜系，特別是仙人掌、龍舌蘭和冰植物等肉質植物譜系，以及許多其他耐旱植物譜系，經歷了同步的快速多樣化。”
然而，古生物學家指出，在沙漠擴散之前的數千萬年里，植物化石的生長特征與今天的沙漠植物相似。一些科學家，如加州大學洛杉磯分校（UCLA）和加州大學戴維斯分校（UC Davis）已故的古生態學家丹尼爾·阿克塞爾羅德（Daniel Axelrod），認為這意味著今天在沙漠中茁壯成長的植物進化得更早，并通過在干燥的微場地（如巖石露頭、雨影或山頂）中生長而預先適應或接受了測試，以在沙漠條件下生存。其他人，如加州大學伯克利分校的進化生物學家萊德亞德·斯特賓斯（Ledyard Stebbins），他幫助建立了加州大學戴維斯分校遺傳學系，認為干旱本身促使植物多樣化，并發展出抵御干燥、炎熱、強烈陽光和強風的特性。

布蘭德吉巖雛菊（Peristyle brandegeana）是下加利福尼亞州維茲卡諾地區索諾蘭沙漠低地棲息地中最豐富的一年生野花之一，在那里它可能會一次地毯數英里的荒地長達數月。這個名字是為了紀念凱瑟琳·布蘭吉（Katherine Brandegee），她是一位開拓性的植物學家，也是加州科學院植物標本館的館長。資料來源：Isaac Lichter Marck
盡管巖石露頭和沙漠有相似之處，但很難證明沙漠植物是由已經適應干旱壓力的植物進化而來的，部分原因是化石很少在干燥的棲息地形成，也無法告訴我們這些古老植物生長的棲息地。
在Lichter Marck和Baldwin看來，巖石雛菊是一個很好的群體，可以探索兩者之間的聯系。一些物種生活在墨西哥熱帶地區干燥、裸露的巖石上，可能被認為是“微沙漠”，而其他物種則完全適應了沙漠地區，如加利福尼亞州的莫哈韋和大盆地、奇瓦瓦和索諾蘭沙漠，這些沙漠覆蓋了北美西部的大部分地區。
Lichter Marck說：“生活在巖石露頭上的植物面臨著許多與生活在干燥沙漠棲息地中的植物相同的挑戰。”。巖石露頭傾向于暴露在紫外線、風和干燥干燥的條件下，以及高溫和霜凍。它們也傾向于更多地暴露于食草動物。
“植物處理它們的方式多種多樣，但它們通常涉及某種特殊的根系形態，這有助于它們在巖石露頭處扎根，以及應對干旱加劇的條件。它們的葉子往往較小，或者葉子上覆蓋著濃密的毛，有助于緩沖干旱，阻擋陽光，包括紫外線。它們也有高度加強了對食草動物的化學防御，因為咀嚼后需要大量能量才能再生。"
為了在綜合生物學系和杰普森植物標本館完成博士論文，南加州人利奇特·馬爾克（Lichter Marck）駕駛一輛皮卡車在亞利桑那州、加利福尼亞州、得克薩斯州和墨西哥的沙漠中漫游了幾個月，并在他的藍色頭盔里約（Rio）的陪同下采集了數百個巖石乳制品樣本。一些巖石雛菊是春天最引人注目的花朵之一，在沙漠中鋪滿了五顏六色的花朵。然而，許多植物只生長在小的地理區域，它們只生長在垂直的巖石表面或天空島山脈上，因此很難收集。Lichter Marck是一位經驗豐富的登山家，是在崎嶇地形下野外工作的重要技能。
后來，他對這些物種的DNA進行了測序，對84種被認可的巖雛菊物種中的73種進行了DNA測序，并對它們的生活史進行了編目，如它們生長的地方、它們的根系類型以及它們是一年生還是多年生、草本還是灌木。然后，他將它們與化石雛菊進行了比較，以制定出這些特征演變的大致時間線，以及譜系最終向沙漠的轉變。

Anza Borrego州立公園，一片短暫的野花將沙漠染成黃色。這些開花主要由菊科（菊科）的少數植物組成。許多雛菊有一個全年的生命周期，允許它們在下雨后的短時間內發芽、開花和播種，有效地避開了沙漠生活的典型特征——惡劣、干燥的條件。Rio是一只藍盔犬或澳大利亞牧羊犬，是野外團隊的重要組成部分，該團隊幫助在崎嶇的沙漠地形上尋找巖石雛菊。資料來源：Isaac Lichter Marck
這讓他得出結論，大多數巖雛菊，尤其是第一個進入沙漠的巖雛菊屬，是最大的巖雛菊，在入侵沙漠之前，由于生長在懸崖上，已經適應了炎熱、干旱、風和陽光的壓力。
Lichter Marck說：“這是一個明確的經驗證明，最初Axelrod的沙漠植物群起源于沙漠棲息地廣泛出現之前的干燥小氣候。”。“這意味著，沙漠植被所特有的抗旱策略實際上可能并不代表對沙漠中干燥條件的反應。相反，它們可能是與更古老、更穩定的干燥小氣候（如熱帶環境中的巖石露頭）相關的更早演化的特征。”
他說，預適應可能是許多沙漠植物成功的關鍵，包括仙人掌，這些植物棲息在巖石露頭處，或作為附生植物生長在熱帶地區的樹冠中，盡管這些大型譜系需要更廣泛的分析。
巖石雛菊，其中許多生活在特殊的棲息地，使它們容易滅絕，突出了保護看似生態位物種的重要性。
他說：“許多巖雛菊非常特殊，分布范圍很窄，可能對整個生態系統的生存影響不大。在進化生物學和保護生物學中，地理范圍狹窄的特殊生物通常被認為是脆弱的譜系，有時甚至被稱為進化的死胡同。”。“這里的一個重要含義是，一群生長在熱帶棲息地中分散的懸崖上的生態專家在沙漠中開始了這一主要輻射。因此，這實際上表明，專家們不僅僅是瀕臨滅絕的脆弱譜系。他們實際上可能是進化創新的重要來源。”
Lichter Marck目前正在將他對巖石露頭上生長的植物的研究擴展到夏威夷，那里許多罕見的特有物種只生活在陡峭的山脈邊上。然而，他希望使用無人機，而不是攀登不穩定的懸崖，以達到罕見的標本。