
高山植物简介
高山植被是指能够生长在森林线以上的高山地带的植物。在年平均气温低于10℃的高寒地区,树木不易生长,森林中所能达到的最高海拔称为林线。地貌学常把海拔3000米以上的山称为高山地带,而植物地理学喜欢用树线作为山的起点。因为随着山海拔的升高,温度在降低,到了一定海拔,树木,严格来说上不去;再往上走,风大又冷,树很难成活。因此,通常以树木在某一山区所能生存的最高海拔作为树线。在这个高度以上,只有草本植物和最多一些矮灌木能够存活;海拔5000米以上,连草药都极其稀少。常年积雪的地区,根本没有植物,有些石头最多只看到地衣。因为纬度越高,气候越冷,所以高纬度地区的高山树线比低纬度地区低。高山地区由于常年低温、地势陡峭、表土稀少、风大、烈日炎炎等自然环境因素,不适合树木的生长,所以高山植物多为矮灌木或草本植物。由于生长季节短,动物媒介少,高寒平原的植物大多有鲜艳的花朵或果实吸引动物媒介传播花粉和种子。
从这个角度来看,吉林长白山,虽然最高峰只有2700多米,不超过3000米,但也有高山带和高山植物。陕西省太白山最高海拔3767米,3350米以上(北坡)为高山带,有草甸和灌木。云南的玉龙山和西藏的山,因为地势高,平地达到了4000米,大多是高山。中国五大名山(东岳泰山、南岳恒山、西岳华山、北岳恒山、中岳嵩山)因为海拔最多在2000m以下,只能算是中山。在国外,如日本的富士山、欧洲的阿尔卑斯山、北美的落基山脉、非洲的乞力马扎罗山、南美的安第斯山脉,都有高山地区。
高山植物生长在高山上,一般体型矮小,茎叶多毛,有的还长在膝盖上或像垫子一样铺在地上,成为所谓的“垫状植物”。“垫状植物”是植物适应高寒环境的典型形态之一。它们生长在青藏高原海拔4500-5300米的高山上。长满苔藓的重楼,高3 ~ 5厘米,有些较大的只有10厘米左右高,直径20厘米左右。一团团的垫子像运动器材里的铁饼,散落在高山的山坡上。其流线型(或铁饼状)外观,生长在地面上,可以抵御强风和寒风。此外,它生长缓慢,叶片小,可以减少蒸腾,节约耗水,以适应山区缺水的恶劣环境。
高山植物特点
高寒气候恶劣,大风大雪天气如同家常便饭;而且气温低,昼夜温差变化大,晚上往往在零度以下,但白天可升至30℃,部分地区还缺水。植物如何在这样的条件下生存?然而,就是在这种恶劣的环境下,高山植物经过多年的适应,练就了各种独特的生存技能,逆境生存能力惊人!
如果你爬到一座山的高山地区,你会发现那里的植物,如果灌木必然矮小丛生,那么草本植物也是如此。它们生长在地面上,枝条细密,整株植物就像一个垫子,可以减少强风对它的冲击,降低能耗。如报春花科小草本植物东北石竹,原产于西藏、云南、四川、甘肃、新疆、青海等地,生长在海拔4000-5300米的裸露沙石或高山草甸上。尤其是在西藏定日县,嘎布拉冰川海拔5000多米的草甸上,裸露的岩石被它们装点得像一块块白色的圆饼;因其花为白色,有五个裂片,因白梅触地而得名。
还有高山植物的奇种,如蓼科大黄属的塔黄。常见于西藏南部、云南西北部、四川西部海拔4000 ~ 4900米的高山草甸或砾石滩。这种植物的形状是一个窄尖的宝塔,不到1米高。奇怪的是,它的植株中上部有很多苞片,又大又下垂,上面盖了一层,就像瓦片一样。下雨的时候,雨水进不来。不要小看它的苞片!因为苞片上覆盖着花朵,不让雨水和寒气空气体侵入花朵,所以里面的温度比外面高,就像一个天然的温室,吸引了很多小昆虫钻进去取暖!
高山植物的一大特点是茎粗、叶厚、根深。它们的茎、叶和根富含糖和蛋白质,其中一些可达干重的25%。这是因为植物在高山生长缓慢,消耗的养分较少,但光合作用积累的养分较多。粗壮的茎叶还储存空气体,抵御山区缺氧的恶劣环境。例如,千里光杜鹃(一种杜鹃花)是一种高山小灌木,树枝细而密,但不到一米高,叶子厚。如果把刀片切开,放在显微镜下观察,会发现刀片上有很多空的缝隙,储存着空气体。千里光杜鹃分布在青海和川西北的高山灌丛地区,海拔4800米。
此外,高山植物的根系发达,这是因为强壮的根系能深入地下沙空缝隙,吸收深层水分和养分,供给植物充足的养分;而且植物牢牢地固定在地上,颇有“千锤百炼,任东西南北风”的精神。
高山花卉
高山植物通常有艳丽的花朵。中国有三种世界著名的高山花卉:杜鹃花、报春花和龙血树,分别属于杜鹃花、报春花科和龙血树属。有很多种,花常在山中争奇斗艳。为什么高山植物的花那么好看?科学家深入研究发现,山中紫外线强,容易破坏花瓣细胞中的染色体,阻碍核苷酸的合成,对花朵本身有害;但长期的适应使花瓣产生大量的类胡萝卜素和花青素,可以吸收紫外线,保护染色体。类胡萝卜素能使花瓣变黄,而花青素能使花瓣变红、变蓝、变紫。海拔越高,紫外线越强,花瓣中的上述两种物质就越多,花瓣的色彩也就越丰富。
还有独特的西藏波罗花,属于紫薇属。人们常常认为山太“苦”了,植物开不了花,但事实恰恰相反。许多高山植物,如西藏波罗花,可以开出大而红色的花。它们的花好像是直接从土里钻出来的。花是斜的,贴近地面。它们出生在西藏海拔5400米的高山草甸上,也可以在山中的石滩上看到。
高山植物的魅力
高山植物中除了美丽的高山花,还有很多药用植物,比如雪莲。雪莲属于菊科风毛菊属,种类繁多,其中以雪莲最为著名。
对雪莲最早的记载是清代赵学敏所著的《本草纲目》一书,书中说:“雪莲形似莲花”,“比莲花略薄,花瓣薄而窄,可达三四寸,绝似笔”;又有云:“寒地之雪,春夏不散,雪中有草,似莲花,单茎,纤薄雪中可爱。”赵字中的“花瓣”是花序外的总苞叶,乳白色,花序被雪映衬,形似莲花,故名“雪莲”。清代学者纪昀(纪晓岚)在《岳薇草堂笔记》中正式使用“雪莲”这一名称。他说:“塞外有雪莲,生于崇山之雪,形似今之洋菊,名曰莲耳”。人们常说的雪莲就是这个物种。
但有一个误区,采摘雪莲时,是“雪莲”长在雪地里,是“石莲”长在石缝里。其实,并不是所有的雪莲都出生在雪地里,它们也可以生长在缝隙里。所谓“石莲”就是雪莲。雪莲一般生于高山雪线以下2000-3500米之间的冰冻地带。
雪莲是著名的中药。具有通经活血、散寒除湿的作用,对风湿性关节炎、妇科疾病有很好的疗效。其他种类的雪莲,即著名的雪莲,分布于西藏、云南西北部和四川西部海拔3500-4500米的高山草甸和岩石滩。这种植物看起来有点像雪莲,苞片很大,但叶子是黄色的。藏医以此种代雪莲,全草入药,功效与雪莲相同。
在高山药用植物中,还有一种大家熟知的“红景天”,属于景天属红景天。该属植物有90余种,中国有70余种,其中西藏有32种。该属植物地上部分和地下部分的提取物不仅可以作为特殊环境下从事特殊工作人员的保健药品;也是抗疲劳药,有强身益智的作用。其功效与人参相近,优于人参。高山红景天由于没有人参的副作用,在航天、军事、运动医学中被用作保健药品。有些品种还能治疗多种疾病,如大花红景天,藏医常用它来治疗肺结核和心血管疾病。
在陕西太白山,有一种贝母叫“太白贝母”,属于百合科贝母属,为多年生草本植物。地下有鳞茎,可入药,有润肺化痰止咳的作用。它是治疗呼吸系统疾病的重要药物。当地的民歌对这种野外贝母的鉴别和采摘有一套诀窍:“花如灯笼,叶如韭菜。它们五月开花,六月停,我们要采贝母,走在岩石上。”
还有一种草药,当地叫太白米。人们认为它是一种健胃的药。其实属于百合科,也是多年生草本植物。它出生在海拔3000米以上的高山草丛中。它的鳞茎叫太白米,根叫太白蒜。鳞茎和根入药,有健胃、止呕、止痛、止咳的作用。还有一种“太白菊”,属于菊科,生于太白山山顶的高山草甸带。全草入药,有止咳明目的作用,是治疗肺病的良药。
高山植物保护与研究
高山植物不仅作为花卉供我们欣赏,而且其独特的药用价值是一种重要的财富资源。此外,它们还是高山和高原野生动物不可或缺的食物供应来源。可见,保护高山植物是维护大自然生态平衡的重要一环。所以保护高山植物,也就是保护高山地区的野生动物,对于当地的水土保持也是非常重要的。
高山植物耐低温、耐阳光,是生长在树线以上至雪线的一种山地植物。揭示高山植物适应环境的形态结构特征和内在机制,对于研究全球气候变化下植物对环境的响应和适应具有重要的理论意义。然而,我国对高山植物功能生态学的研究相对薄弱,现有的研究主要集中在青藏高原高山植物的报道上。结合国外高山植物的相关研究报道,从形态和解剖结构两个方面综述了青藏高原高山植物的研究进展,重点介绍了高山植物的形态解剖结构及其对环境的适应性。该地区高山植物的形态结构特征是植株矮小(有的呈垫状),叶片小而厚,栅栏组织多层,机械组织发达,虫媒花,线粒体多,叶绿体基粒片层少。高山植物形成上述结构的特异性是高山地区特殊的综合生态环境长期作用的结果。同时也是高山植物对高山环境的高度适应。最后,讨论了该领域存在的问题以及未来研究的重点和方向。旨在引起国内研究者的重视,促进我国高山植物功能生态学的研究和发展。
高山植物垂直分布
高山植物的垂直分布既不是水平的,也不是垂直的。而是一种梯度分布。
对“植物垂直分布”的理解有两个模糊之处:一是群落存在垂直分层。第二种是有海拔梯度的垂直分布。影响它们的生态因子有:决定地上层化的环境因子主要是光照、温度、湿度和空气体;环境梯度一般包括海拔、温度、湿度、土壤、风和光等因素,就动物群落而言,还包括植被梯度因素。如果海拔不算生态因素(直接因素)。高山(山坡)植物垂直分布的主要(最重要)原因是温度。群落垂直分层(垂直分布)的主要原因是日照。