有很少数的植物(或其特殊生态型)具有对某种重金属元素的专性适应,这些植物被称为重金属植物(metallophyte)。它们吸入并储存的重金属离子可达0.5—8g/kg(个别达25g/kg),超过正常痕量元素浓度的数百倍(表2-8)。
表2-8 最高矿质含量(据Larcher,1980)
有些种类分化为若干专化生态型,能忍受数种有毒物质,如细弱剪股颖(Agrostis tenuis),羊茅(Festuca ovina),蝇子草等对Zn、Cu、Cr、Ni、As等皆有抗毒能力。
引人注目的是羊茅和细弱剪股颖在通电的围篱保护下,不到30年就能适应富锌的生境,这点可解释为它们的正常基因库中偶然出现的耐金属变异接受了特殊生境选择而分化出来,但此生态型在正常生境竞争力弱,难以存活。
中亚里海低地土壤含硼量高达n×10-2,白蒿(Artemesia maritima)干物质含硼0.176%,多毛猪毛菜(Salsola lanata)为0.089%,因此它们体态表现畸形。但相邻生长的禾本科植物躯体化学成分比较稳定,含硼量仅1-2×10-4%。
牧用草场中,饲草含有毒元素过多可导致牲畜患病或死亡,必须给予重视。
三、沙生植物与石生植物
土壤机械组成的性质,影响土壤多种理化性质以及着生其上的各种植物,具有重要的综合性生态意义。这一属性的极端状态,即松沙土和裸露基岩(包括碎石堆)是特殊的生态环境。适应其地的植物分别称为沙生植物与石生植物。
(一)沙生植物
松散的沙土不仅出现于荒漠气候区,在其他气候条件下海岸、湖滨、河边乃至高原、山坡等处均有可能分布。厚层沙土(或地表的上层)的水分条件很差,每当干热季节,干土层深达50cm或更多。干沙的比热小,极易升温与冷却,中亚沙漠地表最热可达70—78℃,超过当地气温约30℃,因此更促进地面蒸发。宁夏腾格里沙漠的沙丘表面曾有含水量1.2—4.6%的记录,但沙生植物(在此多为旱生类型)完全能够适应,甚至可以忍受低于1%的含水量。例如籽蒿(Artemisia sphaerocephala)当土壤含水量低到0.45%的才开始死亡。沙地中另一些乔灌木则利用深根吸取地下水面以上的毛管水来存活。
沙土的第二个特点是贫瘠,十分缺乏氮素和矿质营养。沙生植物常属于贫养类型。
流动的沙土,受风力搬运,可在短期内堆积加厚,把植物掩埋起来,也可能土层被侵蚀而将根系暴露于地面。沙生植物根系非常发达并多为侧根广泛分布的浅根性植物,如沙竹(Psammo- chloa villosa)的地下走茎长达20余m。特别是各个部位被沙掩埋后都能迅速萌发不定芽。如齿叶白刺(Nitraria robarowskii)被沙覆盖后,受到沙上刺激而生长加快,在根颈处或被埋枝干上长出许多枝条。在甘肃西部常常出现一株齿叶白刺固定的高1—3m、长3—6m沙丘。但各种沙生植物耐沙埋能力是有差异的。
能够耐风的植物种类较少。中亚沙漠中生长的银沙槐(Ammodendron conollyi)被风吹露的根上生出侧根,有雨时便迅速扎入地下。更多的沙生植物具有所谓沙套,即在根的外层由分泌的液体粘结沙粒成套状,可以避免风沙打击和磨擦伤害。
沙生植物的果实和种子的传播通常借助风力。果实轻巧富于弹力,可随流沙一起移动。沙拐枣的果实具刺毛状附属钩,在风力不足1m/s时就能以20—30m/min的速度滚动;秋季被流沙埋起,次年遇雨时即可萌发。
(二)石生植物
这是一群适应石壁和碎石堆等特殊生境的植物。由于各地气候条件的差别、具体生境中水分条件的优劣不同,它们的生态特征也不尽一致,但基本上属于贫养类型。这类乔灌木的根系常能沿石隙伸展,并分泌酸类溶蚀基岩。草本植物在此或成为变水植物,或成为其他生态类型,受石壁湿度条件影响甚大。