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在美国加利福尼亚州沿海地区的红杉树林里，生长着郁郁葱葱的蕨类植物和高耸的树木，时常还能闻到湿润的泥土芬芳。这里的红杉树林看起来似乎不缺水，但事实上，它们也必须面临干旱的夏季。因此，为了生存，生长在这里的加州红木（Sequoia sempervirens）特化出了叶状枝（形如叶状并执行叶子功能的茎），这种结构能够有效汲取空气中的水分。
众所周知，包括红杉在内的多种植物都是通过叶子汲取水分的，然而，“从未有人真正弄清楚水分是如何运输到叶片的。”美国加利福尼亚大学戴维斯分校的生态学家阿兰娜·陈（Alana Chin）说道。但是，叶片暴露在潮湿环境中也会产生不利的影响：即使是一层薄薄的水膜也能阻挡二氧化碳气体进入叶片的气孔，进而妨碍植物的光合作用。
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为了探究红杉等树木是如何化解这一两难困境的，阿兰娜·陈和同事在红杉不同高度处（也就是说在不同的气候区）剪下相应的小树枝。回到实验室后，他们用加湿器产生雾，然后测量这些叶状枝吸收的水量。他们还仔细检查了叶片的表面和横切面，然后通过模拟水分子运动，试图找出影响水分吸收的植物特征。
结果发现红杉有两种截然不同的枝条——骨干枝（axial shoot）和外围枝（peripheral shoot）。其中，骨干枝就像芦笋成簇的叶状枝一样，它们只占树林冠层的一小部分，但吸收水分的速率却是常见的外围枝的3倍。研究团队预计，一棵高大的红杉在潮湿环境中，将在一小时内吸收多达约5万立方厘米的水。同时，分布在外围的叶片具有密集的气孔，而且表面附有蜡质疏水层，因此主要负责进行光合作用。相关研究发表于《美国植物学期刊》（American Journal of Botany）。
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研究发现，相比于美国北方地区，位于更加干燥的南方地区的红杉拥有更多的骨干枝，而且这些枝条的位置更靠上一些，从而有助于南方的红杉从夏雾和小雨天气里吸收更多的水分。阿兰娜·陈表示，其他树种中可能也存在类似特化的枝条，例如，松树也有两种枝条，或许与红杉的类似。美国韦克福里斯特大学的生态学家卡特·贝里（Carter Berry，未参与这项研究）指出，植物结构的多样性在气候变化背景下是至关重要的。“随着地球变得更加干燥，”贝里表示：“从空气中获取水分来补给水资源的能力将变得更加重要。”
撰文：乌拉·克罗巴克（Ula Chrobak）
翻译：赵欢
审校：石云雷
引进来源：科学美国人
本文来自：中国数字科技馆
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