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　　沙漠常常給人以“死亡之海”“生命禁區(qū)”的印象，然而真正置身其中，你會(huì)發(fā)現(xiàn)沙漠中植物的生存環(huán)境絕非單一，而是十分復(fù)雜。奇異多樣的沙漠植物顛覆了我們對(duì)生命極限的認(rèn)識(shí)。
　　嚴(yán)酷的沙漠也有其溫柔的一刻。早春時(shí)分，溫和的陽光普照大地，冬天的積雪逐漸融化，恰到好處的春雨也送來了及時(shí)的濕潤。此刻，灌木、喬木尚未萌動(dòng)，而一類依靠春季冰雪融水和降雨又不能忍耐夏日高溫、干旱的特殊草本植物類群，就充分利用這一時(shí)機(jī)進(jìn)行有效光合積累，在兩個(gè)月左右的時(shí)間里迅速完成發(fā)芽、出苗、開花、結(jié)果的生命全過程，在沙海中燃盡絢爛奪目的生命之火，然后將自己以種子或休眠芽的形式繼續(xù)隱藏在沙層，期待下一個(gè)春季。
　　這類特殊的草本植物類群，被稱作短命植物，在我國僅分布于新疆北部，尤其是準(zhǔn)噶爾盆地。短命植物是生長在干旱荒漠地帶的一類生活周期或年生長期很短的特殊植物類群，是我國新疆古爾班通古特沙漠植物類型中獨(dú)特的組成部分。從進(jìn)化角度看，短命植物是一類年輕的植物區(qū)系，均為草本種類，對(duì)環(huán)境具有靈活、多樣的適應(yīng)策略。因此，長期以來短命植物被認(rèn)為是研究植物響應(yīng)氣候變化的理想材料。
　　短命植物具有生長發(fā)育快、高光效、繁殖力強(qiáng)、結(jié)實(shí)率高的特殊生理功能，在準(zhǔn)噶爾荒漠植物群落的形成與演替、涵養(yǎng)水土、防沙固沙及減少沙塵暴危害等方面具有十分重要的作用。由于生命周期的短促，短命植物株高不超過30厘米，但憑借其鮮艷的花、奇異的果，最早宣告了沙漠春天的到來，成為沙海中驚鴻一瞥的“隱形森林”。
　　近年來，由于氣候變化和人類活動(dòng)加劇，我國西北地區(qū)降水和氮沉降呈現(xiàn)明顯的增加趨勢(shì)。降水和氮沉降增加勢(shì)必會(huì)對(duì)生長在本地區(qū)的植物產(chǎn)生影響。氣溫升高、降水格局變化以及氮沉降增加，將導(dǎo)致荒漠植物地上—地下生態(tài)過程、種間互作、水分和養(yǎng)分循環(huán)等地表過程發(fā)生重大改變，同時(shí)引起荒漠生態(tài)系統(tǒng)中關(guān)鍵物種的形態(tài)特征、生理生態(tài)過程和遺傳結(jié)構(gòu)乃至群落結(jié)構(gòu)的多度、蓋度、豐富度發(fā)生變化，或?qū)е虏糠治锓N瀕臨滅絕，從而影響并決定荒漠生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　作為中國短命植物的大本營，新疆準(zhǔn)噶爾盆地現(xiàn)有短命植物200種。有專家預(yù)測(cè)，隨著新疆干旱區(qū)降水量的明顯增加，準(zhǔn)噶爾盆地的短命植物物種數(shù)和重要值將逐漸增大。對(duì)荒漠生態(tài)系統(tǒng)中短命植物如何響應(yīng)氣溫、降水變化、氮沉降增加的全面了解將是揭示氣候與環(huán)境變化下影響荒漠生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性維持機(jī)制的關(guān)鍵。另外，古爾班通古特沙漠冬季具有穩(wěn)定的積雪，大概有30厘米厚，這就保證了短命植物可以利用春季的積雪融水快速萌發(fā)，完成幼苗建成。因此，積雪厚度對(duì)短命植物的發(fā)育和群落結(jié)構(gòu)組成發(fā)揮了巨大的作用。
　　中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所研究團(tuán)隊(duì)在古爾班通古特沙漠腹地建立了長期觀測(cè)樣地，每年定期進(jìn)行模擬增加積雪、增水和增氮實(shí)驗(yàn)，在物種水平上測(cè)量短命植物相關(guān)生長指標(biāo)。從總體來看，增加積雪可以促進(jìn)短命植物種子萌發(fā)，從而了解植物對(duì)積雪量變化的響應(yīng)。
　　研究結(jié)果表明，積雪增加顯著提高了短命植物的物種多樣性、植被蓋度和地上生物量。降水增加顯著促進(jìn)了多數(shù)短命植物的生長，增加了植株個(gè)體生物量的積累和繁殖輸出，但是對(duì)少數(shù)物種(如小花荊芥)卻有一定的抑制作用。在降水量較高的年份，增氮能促進(jìn)短命植物生長，但是缺水年份，增氮僅對(duì)部分短命植物物種生長有利，對(duì)其他物種反而具有抑制或無明顯影響作用。
　　另外，短命植物中還有一類神奇的成員，其種群存在春秋萌現(xiàn)象——它們既能夠在秋季萌發(fā)，又能夠在春季萌發(fā)。
　　專家分析成因發(fā)現(xiàn)，在夏季，某些休眠程度淺或無休眠的短命植物種子成熟落入土壤后，若當(dāng)年夏季或秋季降水較多，破除休眠的種子可在當(dāng)年秋季萌發(fā)，甚至偶爾出現(xiàn)夏季萌發(fā)，種群里出現(xiàn)秋萌苗或夏萌苗。
　　更為神奇的是，當(dāng)冬季來臨，由于厚厚的積雪具有天然的保溫效果，所以夏萌或秋萌的一部分植株能夠度過冬季的嚴(yán)寒而不被凍死，并在第二年春天迅速展葉、開花、結(jié)實(shí)。若春季或秋季降水稀少，直到第二年春季，破除休眠的種子才能利用積雪融水或降水萌發(fā)。
　　該短命植物類群除了萌發(fā)時(shí)間存在差異外，它們的后代——春/秋萌植株也存在較大的不同。一是植株?duì)I養(yǎng)生長及抗逆性差異較大。秋萌植株經(jīng)歷秋天、冬天等較長的生長季，能獲得更多的資源，能夠在春季快速復(fù)蘇，生長成更大的植株，從而在種群里具有競爭優(yōu)勢(shì)。而春萌植株則可以有效逃避冬天的低溫，避免了植株被大量凍死的風(fēng)險(xiǎn)。二是植株物候及繁殖生長差異較大。秋萌植株的物候顯著早于春萌植株，春萌植株因?yàn)閭€(gè)體相對(duì)較小而同時(shí)面臨生存與生殖兩方面的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)早春多變的環(huán)境條件抵抗力弱，繁殖輸出低。秋萌植株由于個(gè)體較大，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗旱能力和生存力，對(duì)變化環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)，可順利度過早春的干熱風(fēng)天氣，繁殖輸出高。三是植株種子數(shù)量及其萌發(fā)差異較大。秋萌植株能生產(chǎn)更多的后代種子，而春萌植株則相反。有些學(xué)者認(rèn)為秋萌植株種子比春萌植株種子萌發(fā)得更多、更快，而有些學(xué)者認(rèn)為在適合的溫度和濕度條件下，春萌植株種子休眠率小于秋萌植株?？傊?，短命植物春/秋萌植株在群落中具有其獨(dú)特的生理生態(tài)特征，并在群落中發(fā)揮特殊的生態(tài)功能。
　　現(xiàn)在，中科院新疆生態(tài)與地理研究所團(tuán)隊(duì)正通過對(duì)比分析短命植物春/秋萌植株生活史特征，并結(jié)合分子手段，力求揭示短命植物春/秋萌植株表型可塑性與表觀遺傳差異的內(nèi)在關(guān)系，為研究荒漠植被的響應(yīng)與適應(yīng)特征及進(jìn)化意義積累可供借鑒的理論資料。
　?。ㄔd于《中國科學(xué)報(bào)》 2019-12-24 第7版 生態(tài)環(huán)境)