西班牙南部盛夏的景觀或許最好形容為“乾脆”。在無情的陽光下,草地變成棕色的稻草,幾乎所有綠色植物都 枯萎死亡——除了叢生卡琳薊,這是一種開著不起眼黃色花朵並擁有驚人超能力的植物。
每年八月,這種薊是西班牙大部分乾旱地中海棲息地中唯一開花的植物之一,使其幾乎壟斷了當地的蜜蜂和其他傳粉媒介。但是,當它的鄰居都變成樹枝和塵土時,薊是如何生存,更不用說開花的呢?
西班牙國家研究委員會進化生態學家卡洛斯·M·埃雷拉在卡索拉山脈進行傳粉媒介普查時,他窺視了一朵薊花,輕輕觸控花朵,以瞭解裡面有多少花蜜。令他驚訝的是,即使在陽光直射下幾個小時後,它也感覺明顯涼爽。埃雷拉說,他立即感覺到自己“即將有所發現”。
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在西班牙酷熱的熱浪期間,埃雷拉測量了薊花頭內部的溫度和距其不到一英寸的環境空氣溫度。他發現花頭通常比周圍環境低 9 華氏度,在最熱的日子裡,某些花朵的溫差接近 18 華氏度。他的觀察結果在《科學博物學家》 中詳細介紹。
洛斯阿拉莫斯國家實驗室的物理學家和植物生理學家桑娜·塞萬託研究植物如何應對環境壓力,她說埃雷拉的發現令人興奮,並且可能證實了一種冒險的植物生存策略,這種策略到目前為止還只是理論上的。
塞萬託和其他科學家已經記錄了樹葉中明顯的自冷卻現象,但她說,這種效應可能只是巧合。為了進行光合作用,葉子需要獲得二氧化碳,二氧化碳透過葉子表面稱為氣孔的微小孔隙進入。當氣孔開啟讓二氧化碳進入時,一些水分會逸出,從而引起蒸發冷卻,從而稍微降低葉子的溫度。
但是對於西班牙薊來說,蒸發冷卻可能是目標,而不僅僅是光合作用的副作用。埃雷拉認為,這種植物可能基本上是在“出汗”:犧牲西班牙乾旱夏季極其珍貴的水分,以防止其脆弱的生殖器官過熱。
埃雷拉說,這種冷卻可能發生在花頭含有水的任何地方,包括其液體花蜜中。一些花種的花瓣上有氣孔,塞萬託說這將是釋放水分的便捷途徑。然而,在乾旱時期開啟氣孔是一場豪賭,她指出,到目前為止,“我們還沒有觀察到植物會這樣做來冷卻自身。”
除了在顯微鏡下檢查薊花瓣上的氣孔外,埃雷拉還為下一個酷熱的夏天計劃了更多實驗。首先,他將操縱植物的供水,以試圖證明其冷卻是真正的“出汗”行為,其次,他將尋找薊根部結構中的新奇之處,這可以解釋它如何能夠吸收足夠的水分來投資於冷卻。
隨著熱浪隨著氣候變化變得越來越頻繁和強烈,研究有助於植物在熱脅迫下生存的不尋常適應性變得越來越重要。但最終,“這些植物是否有足夠的水來維持系統運轉,”埃雷拉說,“這是另一個故事。”
