“活化石”仙人掌的进化概要

  在仙人掌的横向发展史上进化出了更多形态独特的种类。侧牙特別短的仙人掌进化成为掌形或多节形的种类 (如仙人指即著名的圣诞仙人掌),这些种类易通过切断或自行脱落的节进行繁殖。

  匍甸生长的仙人掌生长速度特别快, 因为伏在地面上的芽会很快生根 。

  这种仙人掌可以被切成数段而毫发无伤,因为各段均生有独立的须根。利用这种繁殖方法也可以越过幼苗或茎节的无根期。

  仙人掌多肉的植株可以贮存大量的水分,属于多浆植物。因而,除干早地区以外仙人掌还占据了更广阔的生存空间。在较湿润的地区也不乏相当干燥的地方,(如岩石上)无法贮存水分的植物难以存活。所以我们经常在平坦的岩石上面发现仙人掌和其他多浆植物。

  从着生于岩石上到栖居于树木的技干上无需太大的变化。生于其他植物身上的非寄生植物称为附生植物。这种生存方式显然对小型植物十分有利,如在茂密的森林之中,附生在树冠上的小型植物可以获得较多的光照,而在不见天日的地面它们就无法茁壮成长,附生的生存方式要求植物具有快速吸收并贮存水分的能力,因为树杈上或树皮缝隙里的泥土毕竞少得可怜,水分会在短时间内蒸发殆尽,因此,附生植物通常生有气生根,以利于快速吸收雨水,虽然附生植物能够很好地贮存水分,但也只能在降水极为充沛的热带地区大量出现。

  在德国只有地衣、苔藓等低等附生植物,每次雨后虽然会干枯但并不影响它们的生存。高等附生植物无法忍受干旱,故习惯贮存水分。与寄生植物不同的是,附生植物并非一定要附子其他植物身上,许多附生植物偶尔也会着生于岩石之上。人工裁培的附生植物在花盆里同样会生长得很好,甚至比附生在树技上长得更为繁茂。原因在于树木的技干通常比附生植物生长得更快,所以即使是生在树冠位置的附生植物也经常不能获得充足的阳光。这就导致在进化过程中附生仙人掌的表面面积逐渐增大以获取更多的光照。它们的芽或呈扁平状(如叶片状仙人掌或多节仙人掌),或生得只有几毫米厚(如丝苇属或哈提欧拉属),而原本用来保护自身免受动物侵袭的浓密的棘刺也变得稀少或变为刚毛。

  虽然在这种环境中叶片(在仙人掌发展史上已退化消失了)对子植物的生长不无益处,但仙人掌并没有重新生出叶片,而是生出扁平的芽替代叶片。因为在仙人掌的发展史上，两次出现相同的遗传特征并且以相同的方式再现是不可能的。退化消失了的复杂器官(如叶片)不能再度生成,顶多会被完全不同的新器官(如扁平的芽)替代这是生物学中的一条重要定律(多罗定律)。附生仙人掌也源自普通的仙人掌,这一点在其幼苗期表现得更为明显。成年的附生仙人掌常常还留有许多梭脊与硬刺或坚硬的刚毛。仙人掌作为干旱地带的典型植物, 其吸收与贮存水分的本领都是一流的,并且能够细水长流地利用自身储藏的水分以备早时之需。这种本领使它们适合成为附生植物,因为在这种生存条件下,水分供给相对因难。

  除此之外,附生仙人掌的繁殖也较为困难。如果像普通仙人掌一样将种子散落下去,种子就会落到暗元天 日的林间地面而很难落到树枝上面。因此附生仙人掌大多生有鸟类喜食的肉质浆果而且种子本身具有占性,当鸟类在树技上啄开浆果时,种子就会黏附在技丫上。大多数的附生仙人掌保留了早期的矮小的灌木状形态,至少其基部具有木化的特征。绝大多数攀援类仙人掌与附生仙人掌相同。其细长的芽能快速向林中的高处、明亮处生长。细而瘦的仙人掌可借助其棘刺轻易地攀附于其他植物或岩石上而不会脱落。

  缠绕型生长的仙人掌攀附生长的本领则更甚一筹,因其芽组长而呈蝶旋型生长,人们常将它们称为蛇形仙人掌。这类仙人掌通常生有利于攀援的气生根。此外,气生根还具有更为重要的作用,即获取水分。因攀援类仙人掌常常生有数米长的细长茎体,根部供水难以输送到顶端。当这类仙人掌完全舍弃地下的根部时,它们也会演变为附生仙人掌,如昙花属。这种善干“爬行”的仙人掌应该是茎条最长的仙人掌种类。比如,墨西哥的量天尺属能够生长至百米之长。县花属及其近缘属清晰地体现出与附生类及攀援类仙人掌的亲缘关系 。它们与攀援蛇形仙人掌十分相似,甚至出现了这两个种属间的杂交种。

  仙人掌的进化史中多数仙人掌的形态与灌木型的原始种类相似。新品种通常由稍早一些的原始种繁育得来,而且幼苗期的形态往往保持到成年期。这种现象在动植物的进化史上相当常见。如草本植物普遍被解释成木本植物的后代。就仙人掌的进化而言,普遍的规律是,进化的过程中,木质化与分技化的特征渐渐減弱了。