徐峰 張靜 徐貴青 馬健 李彥

都說沙漠是“死亡谷”，該區(qū)域生態(tài)環(huán)境惡劣，具有地溫高、溫差大、多風多塵、日照強、溫度低等特點。特有的環(huán)境使我們認為這里應該沒有多少生物存在，但走進沙漠，我們會發(fā)現(xiàn)這里并不乏生物種群，且因為沙漠環(huán)境的特殊性，生物類群、數(shù)量和分布也呈現(xiàn)了特殊的規(guī)律性和多樣性。

“死亡之?！崩锏木`

在新疆天山以南的塔里木盆地有一個大沙漠，名字叫塔克拉瑪干沙漠，它是世界第二大流動沙漠。長期以來，塔克拉瑪干沙漠都被人們稱為“死亡之?！焙汀吧麉^(qū)”。但就是在這片“死亡之?！崩?，卻分布著鳥類、獸類和爬行類動物，并且有些還是這個地區(qū)獨有的物種，比如白尾地鴉。

地鴉是一類喜歡在地面活動的鴉科鳥類，這類鳥一共有4種，中國有2種，分別是白尾地鴉和黑尾地鴉，其他2種叫土庫曼地鴉和波斯地鴉。因為白尾地鴉的尾巴是白色的，為了和黑尾地鴉相區(qū)別，所以被命名為白尾地鴉。除了尾巴是白色的，翅膀上有黑白色斑以外，白尾地鴉身體大部分區(qū)域是和沙子類似的土黃色，這可以使它們更好地融入沙漠背景中，不易被天敵發(fā)現(xiàn)。這種動物身體顏色與生活環(huán)境顏色一致或相近的現(xiàn)象，在動物學中被稱為動物的保護色現(xiàn)象，是動物自我保護和適應環(huán)境的方式。

白尾地鴉主要生活在塔克拉瑪干沙漠腹地和周邊的區(qū)域。它們在這里的灌叢內部做巢，這樣既隱蔽安全，又不用擔心巢直接暴露在陽光下太熱太曬。白尾地鴉喜歡在流沙區(qū)域尋找食物，由于腳趾較長，受力面積大，因此它們可以很輕松地在流沙上奔跑，而不用擔心腳會像人在沙地上行走時那樣陷入到沙子中去。白尾地鴉的鼻孔比一般的鳥要大，這樣有利于散熱，因為沙漠中晝夜溫差大，在4月春季的中午，溫度都可以輕松達到30多度。另外，它們的鼻孔中還有毛，這可以阻擋住相當一部分沙塵隨著呼吸進入體內。

白尾地鴉的食物主要是當?shù)氐睦ハx和蜥蜴等爬行動物，昆蟲主要是各類甲蟲，蜥蜴則主要是葉城沙蜥和南疆沙蜥。沙蜥通常白天出來活動，夏天中午沙漠溫度高的時候，沙蜥會躲在沙子中挖的洞里休息，我們在野外就曾經看到過白尾地鴉在沙漠里用嘴一個一個挖沙蜥的洞，捕捉洞里的沙蜥或者沙蜥產的卵，帶回巢里喂小地鴉。

白尾地鴉的天敵主要是猛禽，也就是我們通常叫作老鷹的一類鳥，從分類學上講，它們包括鳶、鵟（kuáng）、隼等這幾類鳥。2018年4月，我們開展白尾地鴉繁殖研究的時候，就拍到過一段白尾地鴉巢被棕尾鵟襲擊的全過程。白尾地鴉的巢一般會建在比較隱蔽的灌叢中間部位，不易被發(fā)現(xiàn)，但是一旦被天敵發(fā)現(xiàn)，白尾地鴉幾乎是毫無辦法。棕尾鵟的體型比白尾地鴉大十多倍，一旦它們出現(xiàn)，白尾地鴉鳥媽媽就飛出巢，在離巢十多米遠的地方發(fā)出報警的鳴叫。但是鵟已經發(fā)現(xiàn)白尾地鴉的巢了，它直接飛到巢里，把巢內的3只小白尾地鴉全部吞入肚子里飛走了，整個過程不到1分鐘。

不可貌相的“荒漠地毯”

如果5月中旬前往新疆準噶爾盆地的古爾班通古特沙漠，你會覺得就仿佛置身于茫茫草原之中。為什么會有這種感覺呢？作為中國最大的固定和半固定沙漠，古爾班通古特沙漠分布有多種植物類群，包括小喬木、灌木、短命和類短命植物等，其中短命植物在這個季節(jié)盛開著五顏六色的花朵，十分漂亮。此外，你可能不會留意到沙漠地表生物土壤結皮的存在，因為從外觀看，它是那么不起眼。但是，正是因為有了它的存在，才使得古爾班通古特沙漠披上了一層“地毯”，讓沙漠不易起沙，從而有效維持了該沙漠地表的穩(wěn)定性。

那么，究竟什么是生物土壤結皮呢？原來，它是由細菌、真菌、藍綠藻、地衣和苔蘚植物等孢子植物類群與土壤形成的有機復合體。根據優(yōu)勢生物組分，可以將生物土壤結皮分為微生物結皮、藻結皮、地衣結皮和苔蘚結皮。微生物結皮中的細菌、真菌、藻類是肉眼難以分辨的，只能借助顯微鏡放大后才能觀察到;而地衣、苔蘚則肉眼可見。理論上，生物土壤結皮的形成過程遵循從簡單到復雜、從低等到高等的規(guī)律，其形成過程通常分為4個階段：前藻結皮階段、藻結皮階段、地衣結皮階段和苔蘚結皮階段。當環(huán)境條件適宜時，生物土壤結皮也可以不經歷其中某個階段而直接發(fā)育到更高級的階段。

“荒漠地毯”最神奇之處在于它會魔術秀，能夠“變色”。這是因為組成生物土壤結皮的苔蘚植物是一類變水植物，對外界水分變化響應十分敏感。由于沙漠長期干旱少雨，苔蘚植物往往處于休眠狀態(tài)，呈黑褐色，一旦有可利用的水分時就能夠迅速吸水呈現(xiàn)綠色。科學家對這一特殊的“變色”過程進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)這類荒漠蘚類植物在失水高達98%時也不會因缺水而死亡，有水時可立刻復活，復活時間只需要短短的5秒鐘。因此，荒漠蘚類植物這一神奇本領可用“干而不死（98%），死而復生（5s）” 這8個字形象地概括。

我們都知道，植物一般都是利用根來獲取水分的，而蘚類植物不具有真正的根，只有起支撐和附著作用的假根，那么，它是如何快速吸收水分的呢？通過對比實驗，科學家發(fā)現(xiàn)荒漠蘚類齒肋赤蘚（Syntrichia caninervis）葉片頂端具有白色的毛尖，不但可以反射強光，降低表面溫度，而且還能夠吸收空氣中的水分。也就是說，荒漠蘚類植物吸水不用“根”，而是通過它的毛尖“自上而下”吸水。這一觀點突破了以往荒漠植物“由下而上”吸收水分的傳統(tǒng)認識，為人類在干旱區(qū)設計仿生集水器提供了思路和理論基礎。

通過更進一步地研究，科學家發(fā)現(xiàn)荒漠蘚類植物體內具有“開關”基因，在失水和復水等過程中起著關鍵作用。此外，荒漠蘚類之所以能夠在如此惡劣的沙漠生境中生存，必然有它自身的強大本領。研究發(fā)現(xiàn)，荒漠蘚類植物體內具有豐富的抗逆基因資源，使其具有抗旱、抗寒、耐高溫和耐貧瘠等抗逆特性。

干旱中的生存智慧

梭梭是一種藜科梭梭屬植物，分布在年降水量為30～200 毫米的中亞干旱荒漠區(qū)。在中國主要分布在準噶爾盆地、塔里木盆地東北部、河西走廊、騰格里沙漠、巴丹吉林沙漠、烏蘭布和沙漠，是國家三級瀕危野生植物。古爾班通古特沙漠中植被的主要建群種是梭梭，它在防風固沙和保衛(wèi)綠洲中履行著重要的生態(tài)功能。

作為一種超旱生小喬木，梭梭在長期適應干旱生境的過程中，形成了獨特的形態(tài)結構，具備了特殊的生存策略。其枝干韌皮部極度退化，木質部非常發(fā)達、堅硬，表面呈灰白色，能夠反射陽光照射，減輕水分蒸騰和高溫對樹體的灼傷。梭梭的葉子已經退化為鱗片，依靠新生綠色枝條（同化枝）進行光合作用。梭梭同化枝的保水能力很突出，非常不容易蒸發(fā)失水。同其他旱生植物相比，梭梭的同化枝細胞具有很強的滲透調節(jié)能力。為了避開夏季的酷熱和干旱，梭梭還進化出夏眠的神奇特性，春季開花，子房夏季休眠，直到秋季氣候涼爽再發(fā)育成熟果實。

對于多數(shù)植物而言，大氣蒸騰消耗掉植物的水分，也使植物的葉片產生負壓水勢。葉片負壓水勢通過植物內部木質部導管向下傳導，一直傳導到植物的根部，把土壤水吸入根部;然后靠負壓水勢把水分提升到植物上部，又進入葉片。梭梭的葉片退化后，水分蒸騰就非常有限，梭梭同化枝細胞里面的液泡，可以存儲大量的鹽分物質，將鹽分隔離起來，且只能進入不能滲出，從而減輕鹽離子的傷害;更為重要的是形成很高的負的滲透勢，使得梭梭同化枝有很高的負壓，能夠把水從含鹽的干旱土壤當中吸上來。

在個體生長發(fā)育過程中，梭梭始終保持了生物量的地下優(yōu)先分配—即優(yōu)先長根。這是梭梭重要的生存策略：將光合產物投入地下，一方面在濕潤的土壤斑塊或土壤層生長和發(fā)育更多的吸水根，以獲取水分維持存活;另一方面不斷向下生長的主根，可以深達地下十幾米，達到地下水位，通過汲取地下水規(guī)避夏季大氣和淺層土壤干旱，確保植物的存活。

此外，在干旱地區(qū)，由于地表強烈的蒸發(fā)，通常認為5毫米以下的降水是無效降水。但是梭梭樹冠特殊的無葉結構，可以實現(xiàn)對微量降水的引流，并形成沿樹干和根系的優(yōu)先流，最終進入土壤，在根區(qū)土壤儲存，使根系能夠有效吸收利用。梭梭的這種自集水功能，可以把1、2毫米的降水轉化成植物可以利用的有效降水。由于梭梭的自集水功能，使得在主根的最前端存在一個土壤濕潤鋒面，基于根系的“向水性”，誘導植物的根系向下生長，穿過干沙層，扎入淺層地下水中，這也是梭梭為什么可以深根的一種解釋，然而有關梭梭為什么可以深根仍然有更多的奧秘需要去探索。