汗水可以让一些动物在酷暑中保持凉爽。咸味的分泌物还可以为沙漠灌木提供清爽的水。
阿瑟尔柽柳使用从叶子中排出的特殊选择的盐来从空气中吸取水分,研究人员 10 月 30 日在《美国国家科学院院刊。这项研究为植物为在恶劣环境中生存而进化出的巧妙化学策略提供了新的见解。
阿塞尔柽柳 (无叶柽柳)在中东沿海平原干旱、富含盐分的土壤中茁壮成长。这是因为柽柳是一种盐生植物,这种植物会从叶子的腺体中以浓缩的液滴形式分泌过量的盐。这些咸味排泄物中的水分在白天的炎热中消散,使柽柳上结满了白色晶体,随风摇落。
纽约大学阿布扎比分校的材料科学家 Marieh Al-Handawi 在开车穿过阿拉伯联合酋长国炎热潮湿的沙漠时,注意到这些晶体上凝结着水。许多植物的叶子结构适合从雾中吸收液态水。但阿尔汉达维(Al-Handawi)向大自然寻求解决水资源短缺问题的策略,他怀疑排泄盐的化学成分可能与露水有关。
为了进行调查,Al-Handawi 和她的团队录制了 Athel 柽柳植物在自然栖息地的延时视频。这些记录显示,白天排泄物形成的盐晶体在夜间会遇水膨胀。回到实验室后,研究人员发现,在 35°C 和 80% 的相对湿度下,自然结壳的树枝两小时后其叶子上会收集到 15 毫克的水,而经过清洗的树枝只收集了大约十分之一。
“这个结果对我们来说是决定性的,”阿尔汉达维说,“因为它证明盐是集水的主要贡献者,而不是植物的表面。”更重要的是,研究人员观察到当相对湿度仅为 50% 时,晶体上就会形成露水。
当科学家仔细检查柽柳盐粒的矿物质成分时,他们发现 10 多种不同类型的盐全部结晶在一起。这些晶体主要由氯化钠和石膏制成。然而研究人员还发现了一种秘密成分的痕迹:硫酸锂。这种矿物质非常善于吸水,而且湿度比氯化钠或石膏低得多。研究人员表示,虽然氯化钠和石膏吸收的水分最多,但在矿物混合物中添加硫酸锂有助于解释柽柳如何在低湿度下收集水分。
加州大学洛杉矶分校的植物生理学家和生态学家劳伦·萨克(Lawren Sack)没有参与这项研究,他说:“这篇论文对一些沙漠植物如何排泄盐并利用它从空气中吸收水分进入叶子提供了新的详细了解。” 。
他很高兴看到所涉及的盐的化学复杂性。他说,沙漠植物已经进化出了复杂的化学策略,可以从环境中榨干最后一滴水,而这些系统中的大多数都有待发现。
Al-Handawi 对此表示同意,并指出不同地区和季节的盐配方可能有所不同。她说,这让她充满希望,因为沙漠中还有其他令人兴奋的集水材料等待被发现。