会“生气”的桫椤，带着与侏罗纪的记忆从远古而来

听说过桫（suō）椤吗？它是地球上为数不多的古老蕨类植物之一，有“蕨类植物之王”的美誉。桫椤属于桫椤科，树形高大挺拔，可长到10米以上，树干直径为10～20厘米，是一种木本蕨类植物，故又称“树蕨”。有时远远看去，桫椤很像南方常见的椰子树。

桫椤的叶子集中在树干顶端，可长至 2 米左右

桫椤的茎干笔直向上，结构中空似笔筒，表面布满六角形的斑纹。桫椤没有枝条，叶子集中在树干顶端。叶子可长至2米左右，向四周散开，宛如孔雀开屏，十分好看。桫椤形状美观，茎苍叶秀，高大挺拔，树冠犹如巨伞，称得上是一件艺术品，园艺观赏价值极高。

桫椤的茎干晾干后称为“蛇木”，可以制成蛇木板或蛇木柱，蛇木屑可用来栽培热带兰，入药称为“龙骨风”，可祛风湿、强筋骨、清热止咳。桫椤的茎干可以制成家具，还可雕刻成富有自然奇趣的优质笔筒。而历经地质运动沉睡于地下亿年的桫椤玉（远古桫椤茎干化石玉）则精美绝伦。

与种子植物不同，桫椤不开花，也不结果，更没有种子，其叶片背面生有许多孢子囊群。经过一年左右的孕育，成熟的孢子囊会裂开，将里面的孢子弹射而出。微小的孢子随风散落，顺水漂流，择地而栖，在沟谷、溪边、湿润的山地生根，繁衍后代。成年桫椤每年产生数量众多的孢子，但死亡的也多。有幸存活的孢子从萌发至形成幼孢子体这一过程，耗时超过一年，湿度、温度等生态因子的变化都可能影响孢子的存活率或之后的发育进程。

而桫椤成年株在其周围5米范围内也限制了幼株生长，这些共同作用导致桫椤的适生区极为有限。尽管它偶尔也能幸存并定居在新的森林区域，却竞争不过当地迅速生长的植物，难以较好地繁衍生息。

桫椤害怕干旱和寒冷的气候，需要森林覆盖率高、气候温和、日照短、湿度大，无污染、无人为破坏的环境，适宜生长在海拔260~1600米的山地溪旁或疏林中。凡是它生存的地方，必定生态环境优良。桫椤分布于热带和亚热带地区，如我国华东南部、西南南部以及华南地区，包括福建、台湾、广东、海南、广西、贵州、云南、四川和江西等众多省级行政区。它的踪迹甚至还遍及日本、南亚及东南亚等国家和地区，如日本南部、越南、柬埔寨、泰国北部、缅甸、孟加拉国、不丹、尼泊尔和印度等地。

云南省临沧市凤庆县营盘镇三塔村首次发现桫椤

1991年，桫椤被列入《中国植物红皮书》近危 (NT)类别，是我国首批八个一级濒危保护植物之一，凸显了它在植物保护工作中的重要地位。2021年，它被列为我国国家二级重点保护野生植物，进一步强调了其稀缺性和保护价值。与此同时，它也受到了国际社会的广泛关注和保护。1987年，它被列入《世界自然保护联盟濒危物种红色名录》（简称 IUCN 红色名录）。2019年，它又被列为《濒危野生动植物种国际贸易公约》（CITES）附录Ⅱ物种。桫椤被众多国家列为一级濒危保护植物。新西兰是桫椤的产地之一。新西兰将银蕨（桫椤科白桫椤属的多年生蕨类植物）定为国花。在毛利族的神话传说中，银蕨是为毛利人指引回家方向的一种神圣植物。

穿梭亿年 历经沧桑

大约在10亿年前，植物开始从水中向陆地蔓延，进化为陆地生物。最初的陆生植物是苔藓植物，它们紧贴地面生长，没有维管束，缺乏支撑结构，无法长得高大。大约在4亿—5亿年前，植物进化出了维管束和纤维素，蕨类植物出现，逐渐形成了高大的蕨类森林，桫椤就是其中一员。在那个时期，节肢动物开始称霸地球的生物圈，不仅体形比今天更为庞大，而且性情也极其凶猛。两栖动物出现在3亿多年前的石炭纪。从4亿多年前的奥陶纪到2.5亿年前的二叠纪末期，蕨类植物在地球上统治了近2亿年。它们改变了地球的面貌和大气构成，将大量的二氧化碳转化为氧气，为脊椎动物的登陆和进化创造了条件。

在1亿多年前的侏罗纪，被子植物还未崛起，地球上的蕨类植物和裸子植物早已称霸天下。其中，桫椤、苏铁、银杏和水杉等植物占据着统治地位，繁盛一时。事实上，桫椤起源于3亿多年前的石炭纪，比恐龙出现得还要早。大约6600万年前，一颗小行星撞击地球，引发了气候剧变，导致恐龙及其他许多物种灭绝，然而桫椤等蕨类植物却在这场灾难中幸存了下来。

桫椤曾与恐龙并存，具有很高的科研价值

直到繁殖方式更为先进的裸子植物开始出现并大量繁殖，蕨类植物逐渐退居次要地位，成为裸子植物及后来新生代被子植物的陪衬，在自然竞争中不具有优势。大量的蕨类植物都被被子植物淘汰了，然而桫椤却凭借其强大的适应能力、独特的生殖方式和低代谢率，在新的生态系统中繁衍生息。

由于桫椤的孑遗性，它在研究植物地理区系、物种的形成和生物多样性等方面具有不可替代的作用。桫椤曾经与恐龙同处一个时代，是现存唯一的木本蕨类植物，可以帮助我们更好地了解地球远古时期的地形地貌和气候特征，为梳理地球生命的完整演化史提供相关的史料。

厚厚 “根被” 外加“围裙”

一般而言，树冠庞大的植物在地下必定拥有复杂而强大的根系，才能为地上部分源源不断地输送水分与养分。桫椤却打破常规，尽管树形高大，但地下根系与普通的草本蕨类植物相差无几，同样是纤细而羸弱的不定根，而且入土很浅。此外，桫椤的茎干也没有发达的且能向上输送水分的木质部。正因为是浅根系植物，桫椤无法吸收深层土壤中的水分，抗旱能力较弱，只能生活在温暖湿润的环境中。那么，缺少庞大的地下根系的桫椤是如何吸收水分的呢？

生物学家通过研究发现，原因在于桫椤独特的气生根结构，它覆盖在茎干的表面，而不是藏在地下。桫椤从茎干的不同部位长出无数气生根，这些气生根靠近基部，在茎干周围形成厚厚的“根被”。

茎干周围形成厚厚的“根被”

桫椤的“根被”能从潮湿的空气中摄取水分，源源不断地输送到茎干的顶端和叶片，确保植物的蒸腾作用和其他生理功能得以顺利进行，展现出其独特的生命力和适应能力。

与榕树在空中飘荡的气生根不同，桫椤的气生根牢牢地吸附在茎干的表面。在形态上，直径1毫米左右的桫椤气生根没有分枝，就像小小的吸管一样。这些气生根一直处于吸水状态，使得桫椤就像随身携带了一个“迷你水库”一样。

茎干上部有残存的叶柄

除了被“根被”覆盖，桫椤的茎干表面还覆盖着一层“保护层”。桫椤的大型羽状复叶枯死后，像一条“围裙”披在茎干周围，可以有效遮挡阳光，使气生根避免阳光直射，减少茎干和气生根的水分蒸发，帮助桫椤在干燥时期保持水分。在“围裙”的庇护下，气生根拥有一个稳定的微环境，不仅提升了气生根的吸水和储水能力，而且确保桫椤能持续蓬勃生长。此外，这些“围裙”还能形成一个物理屏障，防止某些病虫害直接侵染茎干，提高了桫椤的生存能力。

“叶落归根” 名副其实

大家都知道“叶落归根”这一成语，其意是指飘落的枯叶最终会掉落在树木的根部，比喻事物有一定的归宿，多指客居他乡的旅人最终要回到故乡。最新的研究表明，生长在巴拿马的一种桫椤是迄今发现的世界上第一种真正的“叶落归根”的植物。它会复活自己的枯叶，将其转化为根系结构，在土壤中搜寻为母株提供营养的物质。最近发表在《生态学》杂志上的一篇论文介绍了这项研究成果。此外，美国《科学新闻》双周刊网站将其列为“2024年度十大科学突破”之一。

复活枯叶，将其转化为根系结构

美国伊利诺伊大学香槟分校的詹姆斯·达林教授领导的研究团队，在巴拿马森林保护区考察热带针叶树的根部如何获取养分时，遇到一片茂密的桫椤丛林。他们试图将枯死的桫椤叶片移开，结果发现这些叶片的末端长出了细小的根须，与土壤紧密相连。通常情况下，蕨类植物的叶片一旦枯死，植物就不再需要它们了。

研究人员挖出了一些枯死的桫椤叶片的根须，种植在装有含氮土壤的花盆中。之后，研究人员对根须的解剖结果表明，它会逆转叶片中的水流，从土壤中将氮吸收到植物中，表明这些结构具有根须的功能。达林计划与植物解剖学家合作，更好地了解根须的结构，并希望探究其中的菌根真菌。这是自然界中一种能与植物根系形成共生关系的特殊真菌，在植物的根部吸收营养的过程中发挥着重要作用。

植物“活化石”桫椤

在巴拿马森林保护区内，研究人员发现，在一堆几米深的火山灰里生长的植被呈零散分布，这意味着此地土壤养分分布不均。此地生长的桫椤利用枯死的叶片长出的根须作为触手，从周围的土壤里采集养分。研究团队的发现完全是偶然的。即使在长出细小的根须之后，这些枯萎的桫椤叶子看起来也像是腐烂的植物介质，这可能就是一代又一代的植物生物学家未能注意到这一奇特现象的原因。这是一种真正新颖的组织再利用策略，与迄今已知的其他蕨类植物的生存策略截然不同。

对此，美国新罕布什尔大学的植物学家艾琳·西格尔指出，从未听说过任何其他蕨类植物或陆生植物有这样的机制。一些蕨类植物会长出接触地面的叶子或新芽，以维持新生幼株的生长，但从未发现过能重新配置死亡组织来为母株提供营养物质的植物。

名词卡片

维管束：指维管植物（包括蕨类植物、裸子植物和被子植物）的维管组织，由木质部和韧皮部成束状排列形成的结构。

孑遗性：指某些生物种类在地质历史上的远古时期曾经非常繁盛，但在后来的地质变迁中大部分灭绝，只有极少数生存下来。这些生物被称为“孑遗生物”或“活化石”，具有很高的科研价值。

气生根：指植物茎上长出的暴露在空气中的不定根，一般呈无根冠和根毛的结构，能吸收气体或支撑植物体向上生长，有保持水分的作用，常见于多年生的草本或木本植物中。

菌根真菌：与植物根系形成菌根共生关系的真菌。

完

文 / 李忠东

来源 / 《科学24小时》

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