植物的刺有什么用？

扁刺蔷薇的刺（扁形的刺、皮刺）（供图/张馨文）

刺是植物的一类特化器官，来自叶片、茎干或者表皮。依据发育部位的不同，刺又分为枝刺、皮刺和叶刺。枝刺是茎变态形成的刺，皮刺是由茎表面形成的一种尖锐突起物，而叶刺则是由叶或托叶转变成的刺状突起（着生在叶柄与茎的连接处）。

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植物防御的“利器”

那么，为什么植物会长刺呢？刺的主要功能是防御大型草食动物取食。因此，非洲稀树草原的许多乔木和灌木长满了尖刺。这些植物的刺往往比叶片要长得多，从而保护自己免受长颈鹿、斑马等动物的取食。

皂角的刺（带分的刺、枝刺）（供图/苏涛）

有意思的是，生长在青藏高原的壳斗科高山栎属植物，如果没有外界干扰会长成高大的乔木，具有全缘叶（没有凸凹的光滑的叶缘）。而当它被砍伐之后，新萌发枝条的叶片边缘就会长出不少尖刺用于防御。但是，目前对于高山栎叶片长刺的分子调控机制还不清楚。

此外，最近也有研究指出，植物长刺还能够有效降低自身的水分蒸发，以更好地适应干旱的环境。因此，干旱地区带刺植物的物种比例，往往比湿润地区要高得多。

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一窥刺的演化史

植物的刺是经历了漫长地质时期的演化而逐渐形成的，我们可以通过古生物化石来一窥刺的演化史。青藏高原上曾经生长着大量的带刺植物，而现在的青藏高原中部平均海拔超过4600米，是一片广袤的高寒草原，只有极少数植物能够在这样极端的环境中生存。

2017年，第二次青藏高原综合科学考察研究正式启动，中国古生物科考队在青藏高原中部的伦坡拉盆地，发现了距今约3900万年的大量植物刺化石。通过对刺的形态进行观察和比较，研究人员发现这些刺包含皮刺和枝刺，共划分为7种形态类型。

为什么带刺植物曾在青藏高原大量出现呢？通过整合化石记录、模型模拟和分子系统生物学等证据，我们得出了合理的推测：青藏高原曾经存在一个东西向的中央谷地，在谷地里生长着茂密的森林。随后，由于地势的抬升和气候变干开始出现了开阔的林地，树木的种类逐渐减少，草本植物随之繁盛，这给大型食草哺乳动物提供了更多的食物来源。与此同时，植物面临着更大的被取食压力，刺作为有效的结构防御手段而在大量植物中出现，这一过程被化石真实地记录了下来。

类似的带刺植物与哺乳动物协同演化进程也曾发生在非洲，并形成了别具特色的稀树草原（也称萨王纳），只是这一过程比青藏高原带刺植物的快速分化晚了约2000万年。

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长刺植物有妙用

相信不少人都被植物的刺扎过，所以见到带刺植物就会避而远之。然而，长刺植物并非一无是处。

有些长刺的植物在园林绿化中有很好的景观效果，例如，在中国南方热带及亚热带地区比较常见的园林绿化树种美丽异木棉，它粗壮的树干上长满了皮刺，与春天时盛开的满树繁花相得益彰。此外，带刺植物也常被栽种于院落周边当作篱笆，像马甲子、金刚纂（zuǎn）、木香花等。在中国南方的部分地区，一些芸香科柑橘属的植物因枝条密布长刺，常被用于挂晒制作萝卜干的理想工具。

刺在植物界广泛存在，是植物在千百万年地质时光里的趋同进化，是植物生存智慧的一个缩影。动物和植物在取食与防御中彼此不断进化，一直开展着生物界激烈的“军备竞赛”。当你下次再看到刺的时候，不妨走近仔细观察，领略这一结构的巧妙和精美！

本文来自《知识就是力量》杂志，原标题《植物长刺的秘密》，撰文苏涛、张馨文，有删改，原创作品转载请注明来源。

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