沙漠的生命奇迹

“大漠孤烟直，长河落日圆。”诗人王维将沙漠中的景象写得既凄凉又宏伟。作为地球上最为极端的环境之一，沙漠以干燥、高温和贫瘠著称。然而，这荒无人烟之地，却隐藏着别样的生命奇迹。在这里，动植物以惊人的适应能力挑战着极端环境，通过独特的生理结构和生存策略，在极端环境中繁衍生息，共同维系着沙漠生态系统的平衡。

“沙漠精灵”——蜥蜴

爬行动物通常被认为是脊椎动物中最能适应沙漠环境的动物。它们的足迹遍布世界上所有的沙漠地区，许多种类都因具有在这种不毛之地生存的能力而闻名。作为爬行动物中的一员，蜥蜴具有强大的适应能力和独特的生活习性，它们出色的生存本领在沙漠这样的极端环境中大放异彩。比如，生活在美国东部地区的叩壁蜥、撒哈拉沙漠中的刺尾巨蜥和澳大利亚中部沙漠的澳洲魔蜥，以及亚洲地区的绻尾沙蜥，都能在荒漠和干旱地区生存。

那么，蜥蜴为什么能在沙漠的严酷环境中生存呢？这就不得不提到蜥蜴特殊的生活习性和强大的生理结构了。作为依靠外部热源调节体温的动物，蜥蜴能够充分利用阳光的热量来使自己的温度保持稳定。面对沙漠中的高温和温差，面朝或者远离阳光，甚至身体角度的细微变化，都是蜥蜴对体温进行调节的手段。有趣的是，当地表温度较高时，铲吻蜥蜴会因为沙子“烫脚”而交替抬起脚掌，看上去就像是一名孤独的舞者。当然，铲吻蜥蜴这样做并不是为了展现舞姿，而是因为脚掌抬离沙面能够有效地减少热量传递，避免自身体温过高。而当气温进一步升高到抬脚掌也无法忍受时，铲吻蜥蜴会直接钻到比地表凉爽得多的沙土之下。它会一直待在凉沙中，直到地表温度下降后再钻出来。其他许多蜥蜴也会做同样的事情。叩壁蜥甚至能够在岩石裂缝深处保持休眠状态长达数月，以静待雨季或更适合生存的天气条件来临。

面对沙漠的高温环境，甚至缺水的困境，蜥蜴都有着自己独特的应对策略。它们的体表覆盖着坚硬的鳞片，这些鳞片具有层层叠加的结构，可以有效防止水分流失。蜥蜴的呼吸系统也有独特的适应机制，可以通过降低呼吸频率和深度，减少水分的流失。此外，蜥蜴的水分循环速度很慢，它们对关键营养物质（如蛋白质和碳水化合物）的需求非常低，这使得它们能够在其他动物（如鸟类和哺乳动物）不能生存的、食物匮乏的荒漠地区生存下去。

科学研究表明，在不适宜生存的条件下，这些动物会“重新设置”自身的温度系统，所以当它们活动时，体内温度会保持比平时的温度低1～2℃。这种调节有效地减少了体内水分的蒸发，从而有助于延长它们的生存时间。

水分的流失会导致血液中的关键元素（如钠和钾）的浓度升高，所有的脊椎动物都会调节血液中的关键元素的浓度。但是爬行动物，尤其是蜥蜴，能够适应与标准浓度相差甚大的情况。在夏季，蜥蜴血液中钠离子的浓度可以达到300毫摩尔/升，钾离子的浓度可以达到12毫摩尔/升，是人体血液中离子浓度的2倍多！这种浓度对哺乳动物或鸟类而言是致命的，但有些种类的蜥蜴能够在这种内环境紊乱的情况下存活数月。直到雨季来临，喝下雨水后，这些蜥蜴的血液便可迅速恢复电解质平衡。

“沙漠之舟”——骆驼

蜥蜴凭借着强大的适应能力成为“沙漠精灵”，在浩瀚无垠、风沙肆虐、干燥酷热的沙漠之中“翩翩起舞”。而被誉为“沙漠之舟”的骆驼又是凭借何种神奇的能力穿越在这片“死亡之海”的呢？

要想成功穿越沙漠地区，动物的体内不仅必须具备充足的水分，而且还得具备极强的耐渴能力。骆驼拥有一套卓越的耐渴机制。首先，骆驼饮水迅速且量大。例如，一头双峰骆驼能在短短10分钟内饮下114升水，这些水分随后被储存在胃中。因此，即便数天不饮水，骆驼的生命也不会受到威胁。其次，骆驼的节水能力令人惊叹。骆驼的鼻孔中有许多弯曲微小的气道，这些气道会形成一层硬膜，就像是一层过滤网，能在骆驼呼气时留住肺内的水分，再在吸气时将水分送回肺部，有效防止体内水分的散失。到了夜晚，当空气中的湿度增加时，骆驼的鼻孔能留存住空气中的冷凝水，并随吸气送入体内。骆驼身上汗腺极少，其肾脏还能防止过多的水分随汗液和尿液排出，进一步为节水作出贡献。

骆驼还拥有高耸的驼峰，这是其独有的法宝。当食物充足时，骆驼会在驼峰中以脂肪的形式储存大量养分。一旦食物短缺，这些储存的养分就会被释放出来。因此，在出发前，骆驼会大量进食，以便在驼峰中储存足够的养分。进入沙漠后，一旦缺水缺粮，这些脂肪就成了骆驼的“救命法宝”。驼峰中的脂肪不仅是骆驼长途跋涉的营养来源，而且其氧化过程中产生的代谢产物还能满足骆驼生命活动的需要。这是骆驼在沙漠中长途跋涉时能量消耗的物质保障，在不进食的情况下，骆驼依靠驼峰中储存的能量可存活一个月之久。

“绿色战士”——仙人掌

仙人掌不仅为沙漠增添了一抹生机，还是诸多沙漠动物（如骆驼）的食物来源。仙人掌表面覆盖着能够减少水分蒸发的角质薄膜，有发达的根系以汲取稀缺水分，而粗壮的茎部则能储存大量水分，以备不时之需。仙人掌的叶子退化成刺状，大大缩小了蒸腾面积，使体内的水分不易散失。每到晚上，仙人掌便会打开气孔吸收二氧化碳。而到了白天，仙人掌则会在封闭气孔以防止水分散失的同时，用晚上收集的二氧化碳进行光合作用，这样就可以大大减少白天因蒸腾作用而损耗的水分。

此外，仙人掌也有着属于自己的“驼峰”，肥厚多汁的茎部储存着大量水分，以应对长时间的干旱。仙人掌的肉质茎不仅储水，还能进行光合作用，满足植物的生长需要。仙人掌强大的繁殖能力也保证了种族的延续，它们可以利用母株上产生的子球繁殖，这些子球一旦落入地面即可生根继续生存。仙人掌的子球含有足量的水分和营养，即使脱离母体还能存活数月。

仙人掌是墨西哥的国花之一。墨西哥境内的仙人掌科植物的数量几乎占了全世界的一半。它们在墨西哥历史上有着举足轻重的地位，甚至被印在墨西哥的国旗上。有意思的是，虽然仙人掌可算作沙漠的“代言人”，但在我国广袤的沙漠地区很少见到仙人掌的踪迹。这是因为仙人掌主要生活在热带和亚热带的沙漠中，处于这两种气候带中的沙漠虽然有着昼夜温差，但是整体的环境温度比较高，夜间的最低温度也有7～12℃。仙人掌的特点是耐高温能力强，但是对低温的耐受能力比较弱。以我国的塔克拉玛干沙漠为例，那里的气候有着明显的冬夏之分，夏天的最高气温高达67℃，而冬天的最低温度则低至-20℃。尤其是冬季，当温度降到冰点以下，仙人掌内的水分开始结冰并形成锋利的冰晶，这些冰晶足以将其组织细胞刺破，因而仙人掌根本不能在此存活。

“沙漠勇士”——胡杨

我国的塔克拉玛干沙漠虽然不是仙人掌的宜居地，却是善于与风沙、干旱抗争的胡杨的主场。由于生存环境恶劣，沙漠中的植物通常以矮小的灌木、小灌木和草本植物为主，唯有胡杨高大挺拔，具有王者风范，因而有“沙漠之王”的美誉。胡杨树高十几米，在乔木家族中只能算中等个头，但在缺树少草的沙漠里，却犹如巨人，在黄沙漫卷的天地间展现桀骜不驯与坚韧不拔的气质。

新疆维吾尔族流传着胡杨“三千岁”的传说，即“活一千年不死，死一千年不倒，倒一千年不朽”。其实，一株胡杨树的寿命一般为100～300年。所谓的“千年不倒”，是由于胡杨为了寻找水源生就了十分强大的根系，其主根能深入地下5～6米，甚至10米以下，侧根更是密织如网，可深入地下100米，扩大了找水和吸水的范围。庞大的根系让胡杨能牢牢抓住脚下的沙土而屹立不倒，具备防风固沙的强大功能。“不朽”的奥秘则是源于沙漠地区的干旱环境。在干旱的沙漠里，微生物的活动微乎其微。缺乏微生物参与分解，那么有机体自然难以腐烂，保持不朽的状态。

作为干旱地区的古老树种，胡杨的祖先在1.35亿年前就出现了，是世界古老珍稀树种之一。在6500万年前，胡杨渐渐成为我国西北河岸林中最主要的建群树种。胡杨随河流改道以及随土质沙化屡屡迁徙的痕迹，展示了我国西北地区走向荒漠化的进程，可以说胡杨与沙漠是共生共长的。在这一漫长的过程中，胡杨作了诸多改变以适应沙漠环境。比如，胡杨从根部直接萌生幼苗，并随水流所到之处不断萌发。胡杨的水平根有很强的萌生力，树长根，根生树，形成一片一片的树林。与此同时，庞大的水平根系和强大的垂直根系，广揽水源，使得胡杨能在干旱的沙漠中安身立命。

除了强大的根系，胡杨还采取其他的生存策略来适应沙漠环境。与一般的乔木植物不同，胡杨的树叶会根据不同生长阶段对水分的需求改变叶片的形状，如在幼苗期树叶细长如柳叶，至成年后叶形成为椭圆形，盛年后又变化为圆形。因此，胡杨又有“异叶杨”之称。胡杨的叶片上还覆盖着厚厚的蜡质，有按气温高低启闭的气孔，能最大限度地保存体内的水分。

胡杨之所以能生长在高度盐碱化的荒漠地区，主要是因为胡杨的树根、树干、树皮和叶片本身就含有相当数量的盐碱，而且，胡杨的生理结构使它能够通过叶面和树干的褶皱处，将体内多余的盐碱排泄出来。这些多余的盐碱会顺着树干往下滴，如泪液一般，这就是人们常说的“胡杨泪”。

新疆维吾尔自治区的塔里木河是我国胡杨的主要分布区。位于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州轮台县的塔里木胡杨林国家森林公园，总面积100平方千米，有着世界上面积最大、分布最密、存活最好的天然胡杨林，也是1200个世界森林公园中唯一的沙漠胡杨林公园。

这些沙漠生物，不仅让我们感受到了生命的强大，也让我们感受到了环境的脆弱。随着全球变暖的加剧，沙漠化问题日益严重，沙漠生物的生存环境面临着前所未有的挑战。我们必须采取行动，减少对环境的破坏，保护这些脆弱的生态系统，以确保这些沙漠中的生物能够继续在地球上繁衍生息。多种一棵树，就能挡住一寸沙；节约一滴水，就能灌溉一棵苗；少用一度电，就能增添天空一片蓝……保护沙漠的奇迹，就是保护人类的奇迹。为了地球上所有生命的未来，也为了我们共同的家园，让我们共同努力。

致  谢

感谢国家自然科学基金项目（42177123、42042054）、中国矿业大学教学研究项目（2023ZDKT03-102、2022ZX01）、全国煤炭行业高等教育教学改革研究课题项目（2021MXJG179）的支持。