本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
你遇到了一個問題。你是一株植物，你生活在沙漠中，而且你沒有根——至少沒有任何可以吸收水分的根，這在這裡有點問題。 你該怎麼辦？
如果你是蘚類植物Syntrichia caninervis，你會顛倒你的集水系統來解決這個問題，這是一篇發表在《自然-植物》雜誌上的新論文的作者們說的。 在一種與能夠依靠霧中水分生存的地衣策略相呼應的策略中，這種蘚類植物進化出了被稱為芒的、位於葉尖的吸溼觸角。 它們的結構利用了強大的物理原理，即使植物本身是倒置的，芒也能逆重力提升水分。 該系統的原理讓人聯想到弗蘭克·赫伯特的小說《沙丘》中描述的風阱。 行星生態學家列特-凱恩斯無疑會贊同。
這是一位主要作者討論這些發現以及一些關於該植物能力的精彩影片
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S. caninervis 很矮小，只有三到八毫米高。 但它在高度上的不足，用頑強來彌補。 它生活在世界上一些最嚴酷的沙漠中，從美國西南部酷熱、約書亞樹點綴的莫哈韋沙漠（北美最乾燥的沙漠）到偏遠的中國古爾班通古特沙漠，那裡包含了世界上距離任何海洋海岸線最遠的點。
在那裡，蘚類植物的芽為了生存而擠在一起，覆蓋著土壤，成為著名的“生物土壤結皮”的一部分，生物土壤結皮穩定了沙漠土壤，並保護了生活在那裡的許多其他生命形式（如果你在美國的沙漠中待過一段時間，你很可能被告誡過，“不要破壞結皮”）。 當乾燥時，蘚類植物呈深棕色或黑色，但當溼潤時，似乎會在幾秒鐘內神奇地變綠。
這種蘚類植物有四種不同尺度上的互補方式來捕獲水分。 首先，有奈米溝槽，其形狀在溼度較高時催化水蒸氣凝結成液體。 其次，芒也擁有更大但仍然微小的微溝槽，其形狀和大小經過最佳化，可以捕獲霧或雲的預凝結水滴。 第三，觸角呈圓錐形，因此透過上述任何一種方法將達到足夠大小的水滴漏斗到其底部的葉子上。 最後，當雨滴擊中植物時，柔韌的芒和葉子的網路協同工作，以吸收衝擊能量並抑制飛濺。 確實發生的飛濺往往比撞擊地面時傳播得更少，因此會撞擊附近的芒和葉子，並在那裡被迅速吸收。
此外，沿著芒排列並隨機分佈在芒上的倒刺似乎充當了液滴的暫存區，液滴沿著奈米溝槽或微溝槽積聚，直到液滴達到足夠大的尺寸，可以透過芒的圓錐形漏斗到葉子上。
S. caninervis的芒表面的掃描電子顯微照片，顯示倒刺。 來源：Pan et al. 2016。
當它們最終這樣做時，正如你所看到的，它們會被迅速吸入。 同時，倒刺簇開始生長新的液滴。
當然，資產也可能成為負債。 芒大大提高了蘚類植物在潮溼時收集水分的能力，但它們也加速了乾燥時的水分流失。 但對於蘚類植物來說，這不是問題。 它們是少數擁有異水性的植物之一：即在乾燥條件下生存的能力。 如果你曾經注意到你讓盆栽植物乾燥後會發生什麼，你就知道這確實是一種超能力。
儘管如此，一種在缺水的地方處於休眠狀態的植物需要一種方法來快速利用出現的水分。 對於這種蘚類植物來說，芒對於利用短暫的供應並充分利用它是至關重要的。 在如此嚴酷的環境中生存的關鍵是嬌嫩的組織細絲，這是生命的美麗諷刺之一。
參考文獻
Pan, Zhao, William G. Pitt, Yuanming Zhang, Nan Wu, Ye Tao, 和 Tadd T. Truscott. "Syntrichia caninervis 的倒置集水系統." 自然-植物 2 (2016): 16076.