不靠葉子呼吸！水韭長(zhǎng)得酷似韭菜，沒有花和果，靠根呼吸二氧化碳

在農(nóng)村的塘邊淺灘、山溝淤泥旁，或是靜謐的沼澤濕地里，常常能見到一種纖細(xì)的小草——它葉片細(xì)長(zhǎng)、色澤鮮綠，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，和咱們餐桌上常見的韭菜長(zhǎng)得一模一樣，可千萬別被這“偽裝”騙了！

它不僅和韭菜毫無親緣關(guān)系，更是碰不得、挖不得的“寶貝”——國(guó)家一級(jí)保護(hù)野生植物水韭。

哪怕只是隨手割1棵，都可能觸犯法律，面臨牢獄之災(zāi)。

01

形似韭菜非韭菜，竟是3億年“活化石”

水韭，是水韭科水韭屬所有植物的統(tǒng)稱，因葉片形態(tài)酷似韭菜，且常年扎根于淺水中、淤泥里，故而得名“水韭”。

中華水韭

別看它長(zhǎng)得不起眼，身世卻十分顯赫。

在2021年國(guó)家公布的《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》中，我國(guó)分布的所有水韭屬物種，均被列為國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物，地位堪比植物界的“大熊貓”。

更值得一提的是，水韭是地球上極為古老的孑遺植物，其演化歷史可以追溯到距今3-4億年的石炭紀(jì)和泥盆紀(jì)，是現(xiàn)存最古老的維管植物之一，見證了地球的滄桑變遷，被譽(yù)為植物界的“活化石”。

全世界范圍內(nèi)，水韭約有200余種，而我國(guó)目前已知道的水韭物種有14個(gè)，分別是：

高寒水韭、中華水韭、臺(tái)灣水韭、云貴水韭、東方水韭、香格里拉水韭、保東水韭、湘妃水韭、隆平水韭、青鋒水韭、長(zhǎng)興水韭、長(zhǎng)樂水韭、福建水韭和余杭水韭。

湘妃水韭

其中，中華水韭主要分布于長(zhǎng)江中下游地區(qū)，臺(tái)灣水韭為我國(guó)臺(tái)灣特有物種，高寒水韭則多見于高海拔寒冷濕地，各自有著獨(dú)特的生存習(xí)性。

很多人會(huì)把水韭和韭菜混淆，畢竟二者外形太過相似，但從植物分類學(xué)來看，它們完全是“八竿子打不著”的兩類植物。

韭菜

韭菜屬于百合科蔥屬，是我們熟悉的多年生宿根草本植物，依靠種子繁殖，葉片扁平、有明顯的蔥蒜味，是餐桌上常見的蔬菜。

東方水韭

中華水韭

而水韭屬于水韭科水韭屬，是多年生水生蕨類植物，一生無花無果，依靠孢子繁殖，葉片呈半圓柱狀，沒有絲毫蔥蒜香氣，二者的“血脈”淵源可謂風(fēng)馬牛不相及。

02

獨(dú)特生理結(jié)構(gòu)，藏著生存大智慧

水韭的外形雖像韭菜，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻十分獨(dú)特，每一處細(xì)節(jié)都藏著它適應(yīng)水生環(huán)境的大智慧。

它的葉片呈線形半圓柱狀，像一把把細(xì)小的翡翠吸管，蓮座狀叢生于粗短的根莖或球莖上，整齊有序，自帶一種清雅的美感。

若是你小心翼翼地摘下一片成熟的水韭葉片，就能發(fā)現(xiàn)它的小秘密：

葉片基部呈白色半透明的勺狀，這個(gè)“小勺子”里，藏著一團(tuán)被透明薄膜包裹的深色結(jié)構(gòu)，那便是水韭的孢子囊——相當(dāng)于它的“繁殖器官”，也是蕨類植物區(qū)別于種子植物的典型特征。

再仔細(xì)觀察，還能發(fā)現(xiàn)植株外部葉基的孢子囊，多是肉眼可見的土黃色顆粒狀，這是大孢子囊，里面容納著數(shù)百粒大孢子。

而靠近內(nèi)部葉基的孢子囊，則呈深褐色泥狀，是小孢子囊，里面竟藏著數(shù)萬到十多萬粒小孢子，大、小孢子相互配合，才能完成水韭的繁殖過程，十分精巧。

透過水韭葉片半透明的蠟質(zhì)感表層，還能隱約看見它的內(nèi)部被分成一節(jié)一節(jié)的，仿佛被精心裁剪過一般。

若是對(duì)葉片進(jìn)行解剖，觀察其橫截面，會(huì)發(fā)現(xiàn)里面有四個(gè)分隔的氣腔，中央是纖細(xì)的維管束，整個(gè)截面看起來就像一個(gè)小小的“田”字。

這意味著，水韭的葉片內(nèi)有4個(gè)縱行氣道，圍繞著中央的中肋分布，并且被橫隔膜分隔成一個(gè)個(gè)節(jié)段，隔膜上還布滿了細(xì)小的氣孔，方便氣體在葉片內(nèi)部流通，為它的光合作用和呼吸作用提供保障。

除了葉片，水韭的根也十分特別，它長(zhǎng)著少見的多回二歧分支，像一個(gè)個(gè)細(xì)小的分叉網(wǎng)絡(luò)，這種根系結(jié)構(gòu)能最大限度地增加與土壤的接觸面積，從而更高效地吸收水底淤泥中的水分和少量養(yǎng)分。

若是觀察水韭根的橫切面，還能發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部有一個(gè)大大的氣室，維管束分布在一側(cè)，這個(gè)氣室就像一個(gè)“儲(chǔ)氣囊”，能儲(chǔ)存從水底吸收的二氧化碳，為葉片的光合作用源源不斷地提供原料。

正是這些獨(dú)特的根、莖、葉結(jié)構(gòu)，讓水韭能在缺氧、貧瘠的水生環(huán)境中穩(wěn)穩(wěn)扎根、自在生長(zhǎng)。

03

反向操作！靠根吸二氧化碳

通常來說，貧瘠的水生環(huán)境中，很難長(zhǎng)出密集的植物群落，因?yàn)樗子倌囵B(yǎng)分稀少，難以滿足植物光合作用的需求。

云貴水韭的根

但水韭卻偏偏“反其道而行之”，格外偏愛這類養(yǎng)分稀缺、水質(zhì)干凈的貧瘠水生環(huán)境，這背后，全靠它獨(dú)有的“生存絕技”。

我們都知道，一般的水生植物，主要通過葉片和莖干吸收水中的二氧化碳，用于光合作用。

但水韭的葉片表面，氣孔卻十分稀少，很難高效吸二氧化碳，于是它進(jìn)化出了一項(xiàng)“超能力”——主要依靠根部吸收二氧化碳。

水底沉積物在微生物的作用下會(huì)分解產(chǎn)生大量二氧化碳，這些二氧化碳能輕松穿過水韭根部的表皮，進(jìn)入根部的氣室，再通過氣道輸送到上部的葉片，為光合作用提供充足原料。

而水底淤泥中的二氧化碳濃度，比上部水體高出好幾倍，這就為水韭的“根吸收策略”提供了得天獨(dú)厚的條件，讓它在貧瘠環(huán)境中也能“自給自足”。

04

為什么會(huì)演化出“旱生植物的技能”？

更令人驚嘆的是，科學(xué)家在對(duì)一些水韭物種的研究中，竟發(fā)現(xiàn)了一個(gè)反常的現(xiàn)象：

水韭的葉片中，存在類似旱生植物（如仙人掌、景天）的景天酸代謝（CAM）特征。

余杭水韭

景天酸代謝是旱生植物為了適應(yīng)干旱環(huán)境、減少水分蒸發(fā)而演化出的生存策略——它們會(huì)在夜間打開氣孔，吸收空氣中的二氧化碳并儲(chǔ)存起來；白天則關(guān)閉氣孔，避免水分流失，同時(shí)利用夜間儲(chǔ)存的二氧化碳進(jìn)行光合作用。

可水韭常年生活在水中，根本不缺水，它為什么會(huì)演化出這種“旱生植物的技能”呢？

經(jīng)過深入研究，科學(xué)家終于揭開了謎底：這種機(jī)制能讓水韭打破時(shí)間限制，白天黑夜都能持續(xù)吸收根部輸送的二氧化碳，同時(shí)還能循環(huán)利用自身呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳，大幅提升光合效率，最大限度地利用有限的資源，維持自身的生長(zhǎng)發(fā)育，堪稱植物界“節(jié)能增效”的一把好手。

也正是這種獨(dú)特的代謝方式，讓水韭能在貧瘠的水生環(huán)境中脫穎而出，歷經(jīng)億萬年而不衰。

05

結(jié)語

它不是田間的野生韭菜，不能采來煎雞蛋、做菜肴；它是億萬年的孑遺珍寶，是國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物，是地球演化的“見證者”，更是具有極高科學(xué)價(jià)值的“活化石”。

在此提醒大家，今后若在水邊見到這叢“似韭非韭”的綠意，請(qǐng)駐足欣賞，默默守護(hù)，千萬別去采摘——因?yàn)槊恳恢晁拢际堑厍驅(qū)懡o未來的一封綠色情書。

參考文章

[1]《中國(guó)水韭屬植物的分類與保護(hù)現(xiàn)狀》，張憲春、王青鋒，植物分類學(xué)報(bào)，2018年

[2]《孑遺植物水韭的生理生態(tài)適應(yīng)性研究進(jìn)展》，李建科、趙艷，西北植物學(xué)報(bào)，2020年

[3]《中國(guó)蕨類植物圖譜》（水韭科專章），陳心啟、吉占和，科學(xué)出版社，2019年

[4]《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄（2021年版）》，國(guó)家林業(yè)和草原局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部，2021年