DESERT

PART-1

环境

土壤严重沙化，以沙丘和沙滩为主，由于大颗粒的沙粒难以留存水分和营养，导致植物难以扎根生长。在缺少了植物的遮挡和蒸腾作用后，太阳的能量直接照射在沙地上，进一步导致了地表高温和干燥，植物更难以生存。地球上的沙漠主要分布于南北纬15?-35?之间，南半球主要在澳大利亚和非洲西部，北半球则从撒哈拉一直蔓延到中东和亚洲。

其实，很多人印象中的沙漠并不准确。首先，沙漠并不是一点水都没有。沙漠地区也是有降雨的，甚至在某些特殊的时间段内的降雨还是相当的多的。但是由于气温和土壤，水分难以长久保留，所以才导致了大面积的干旱。其次，沙漠地区也是有植物的，最典型的就是沙漠绿洲，除此之外也会有零星的植被分布，只不过它们相对其他地区而言的确很稀少，而且和一般的植物长的不怎么像罢了。

PART-2

挑战

#高温：沙漠的年均温度均可达到30?以上，而且昼夜温差极大，白天地表可高70?，而夜间温度可低至10?左右。即便对于恒温动物而言，两者都很不友好。

#缺水：不同地区的沙漠略有区别，但由于高温干燥，水分很难以流动的方式长时间存在于地表。这直接导致了生物们永远没有喝水自由。

#缺食物：缺水提高了沙漠植物的生存难度，在缺乏生产者的生态系统里，食物链注定不会延伸太长，因此对于动物们来说，“晚上吃什么”的确是一个需要思考的问题。

#平坦：在沙漠的部分地区，没有沟壑纵横，放眼望去全是平坦的沙地。因此这里的风力会比我们想象的要更强，甚至达到飓风的等级。同时，平坦也意味着缺乏掩体，大型动物难以找到一个合适的栖息地。

（注：每章的策略部分开始前，我都会把前言中提到的普适压力放在这里方便大家查找）

#生存压力：食物、水、代谢、栖息地、防御

#繁殖压力：脱单、交配、生殖、抚养

#对策一：当心针刺！

提到沙漠中的植物，所有人的第一反应想必都是仙人掌（CactaceaeJuss），而提到仙人掌，所有人的第一反应都是它密密麻麻的尖刺。的确，尖刺结构在沙漠植物中出现的频率远高于其他地区，而其背后，是沙漠植物对于缺水和防御的适应。

如果我们耐心地把一株仙人掌的刺全部拔干净，那么它就只剩一个光秃秃的球体或扁片（像下图这样），而这个球就是仙人掌的茎，这堆刺就是它的叶子。相比于我们常见的植物，仙人掌的茎更加“肥大”而叶子则很“瘦小”。事出反常必有妖，这里的“妖”就是沙漠地带严酷的环境。

仙人掌：这是人干的事么

首先，从外形上就能看出来，尖刺可以让动物们打消靠近自己的念头，更别提吃了，这就从根本上解决了防御的问题，或者准确来讲，是绝大部分。因为生存，骆驼还是进化出了能吃仙人掌的本领，但这毕竟是少数。

更重要的是，这种结构变化带来的生理变化。经常逛公园的人知道，在相同的天气下，公园草坪附近要比大街上凉快，这是因为植物的蒸腾作用在帮忙降温。当植物在根部吸收了大量的水分之后，这些水分并不是都留存在植物体内，其中的95%以上都会顺着植物茎里的导管一路向上，最后从叶子表面的气孔蒸发到空气中，这一过程称为“蒸腾作用”。蒸腾作用并不是在浪费水，它可以帮助植物给叶片降温，并且拉动根部吸收的其他必需元素向植物的上端运输（顺便促进自然界的水循环），对植物的正常生长具有重要的作用。但是对于仙人掌等沙漠植物而言，蒸腾作用的代价太大了——毕竟有95%的水都会被浪费掉，这可遭不住。于是仙人掌在慢长的进化路上，给自己的叶子减肥再减肥，直到瘦成一根针。没有表面的气孔，水分没有出路可以蒸腾了，于是都老老实实地存在膨大的茎里面了。再加上地下庞大的根系所提供的吸水能力，仙人掌可以搜刮地下的任何一滴水并将其锁在自己的手里。

凭借这一招，仙人掌的水分利用率得到了大幅的提升，克服了缺水这一难题，成功占领了沙漠的大部分地区。

对策总结

降低叶片面积从而减少了水分蒸腾，同时针刺化的叶子还可以起保护作用，储水和防御一举两得。

#对策二：瘆人的“仓库”

植物的尖刺叶子即可以给自己提供防御，也可以给一些其他的小动物提供庇护。但是，也有的尖刺上可能会挂满小动物的尸体。

蜥蜴：我裂开了

究竟是谁制造出了如此令人毛骨悚然的景象呢？也许叶子上的羽毛能给我们透露一些关于这位神秘杀手的信息。

荒漠伯劳（Laniusisabellinus），又名屠夫鸟，恐怕并不觉得自己的食物仓库有何不妥，毕竟这是它赖以生存和繁衍的重要手段。这种娇小的鸟利用尖刺挂住并肢解自己的猎物，正如屠夫使用尖钩挂肉一样，因此得名。

雷克顿表示很赞

那么，荒漠伯劳为什么要动用如此瘆人的手段呢？我们都知道，食物长时间暴露在空气中会“长毛”，如果是在野外它甚至会长蘑菇。这些都是生态系统中分解者的“工作”，它们会将失去生命体征的有机物消化分解成无机物回归自然。但在食物短缺的沙漠中，动物眼中分解者的这种浪费行为无疑是很不受待见的。将猎物挂在叶子上可以确保其远离地面的食腐动物和其他分解者们不会和自己抢吃的，再加上沙漠里干燥的气候不容易让微生物得逞，伯劳发明了一种存储食物的方法，在一定程度上解决了自己“吃了上顿没下顿”的窘境。

更重要的一点是，存粮不仅可以供自己吃。在育雏期间，幼鸟的食物来源是一个重要的问题。但是有了这个办法，伯劳甚至可以提前数周就开始自己的存粮计划，以备不时之需。待幼鸟破壳之后，伯劳就有充足的食物确保后代的成活率，从而允许亲代伯劳下更多的蛋。由于每一个子代都有亲代50%的基因（详见《埃及神话中的生物学》中的内容），这一做法也侧面提高了荒漠伯劳的基因传递能力，给自己的繁殖行为加了不少分。

对策总结

巧妙利用植物的刺作为悬空的仓库，解决了食物的长期供给，提高了繁殖效率。

#对策三：想喝水？

不但要技术，还得有战术

我们前面说过，仙人掌等植物可以通过减少水的散失来达到节水的目的，但是动物们还面临着更严峻的问题——它们可没有发达的根系来帮自己找水喝。即便水的耗散为0，没水喝依然不解决任何问题，因此动物们还要另辟蹊径。

尽管有些沙漠可能几年都不下雨，但大部分沙漠都能以某种形式保有少量的水源，关键在于你能不能得到它。纳米布沙漠位于非洲西南部，紧贴大西洋。每当黎明时分，附近大西洋上方的潮湿空气经过冷却后会吹向内陆，形成一片笼罩沙漠的流动雾层。这些雾气中蕴含着大量的水汽，但是它们位于沙丘顶端，而且在太阳升起之后就会被迅速蒸干了。这些珍贵的水源就在眼前，但很多动物却只能喝到西北风。

纳米布沙漠中的“云海”

不过纳米布拟步甲（Stenocaragracilipes）可不这么认为。每天早上，这种只有手指甲大小的甲虫会赶在雾气到来前爬上多米的沙丘顶部，然后面向雾气开始倒立！它这么做的目的并不是在耍杂技，而是为了增大自己与对流空气接触的面积。拟步甲的背部甲壳上有很多微小的凸起，上面还有一层蜡质用于防水。如此一来，雾气在温差的作用下更容易在这些小突起上凝结成水珠，然后流到身体两侧的凹槽里，最终通向口部。利用这个方法，拟步甲可以在太阳升起来之前喝掉约自身体重40%的水，足够它一天使用。

生灵有倒～悬～之急

这一招并不是拟步甲的专利，沙漠中还有一些动物也有类似的技能，比如阔指虎（一种蜥蜴）。甚至连人类都在它们的启发之下，设计了专门用于沙漠地区的集水器，很大程度上缓解了当地人们的生活用水问题。

然而，事情到这里还没结束，纳米比亚变色龙也在觊觎这片雾气，可惜它既没有力气爬上沙丘，也没有独特的身体结构来凝结水珠。变色龙一想：那既然我动不了这片雾气，那我就搞能动这片雾气的人！于是乎，每天清晨纳米比亚变色龙都会跟在拟步甲身后出门，然后在拟步甲下山的路上蹲点埋伏。凭借自己的捕猎技巧，每天逮它几只喝的圆滚滚的甲虫，照样能满足自己的水分需求。

拟步甲虽然有出色的取水技能让它足以在干旱的条件下生存，但是如果没有合适的策略来应对天敌，再高的技术也会成为别人的盘中餐。

对策总结

利用特殊的甲壳结构引导水汽的凝结，但是“钱越多越怕打劫的”。

#对策四：防晒

高达30?以上的年均气温，绝对可以让沙漠稳居“最热生态系统”的榜首。在旱季的正午时分，太阳的能量无情地射向沙地，甚至可以形成局部80?的高温。如果没有合适的防晒措施，“热死了”绝对不是一句玩笑话。

众所周知我们的身体主要由蛋白质构成，而且还有一些蛋白质作为酶起到生化反应催化剂的作用。蛋白质的基本单位是氨基酸，它们在脱水缩合反应的作用下连成一条长链（又称肽链），这就是蛋白质的一级结构。在此基础上，肽链就像兜里的耳机线一样，在分子间作用力的帮助下“有序地团成一坨”，就形成了蛋白质的高级结构。在大多数情况下，只有稳定的高级结构才能作为酶去发挥作用。

左：蛋白质的高级结构；

右：耳机线的高级结构bushi

只可惜，酶有一个要求，就是温度不能太高。当温度过高时，维系高级结构的分子间作用力（如氢键）会被破坏，蛋白质就会散成一根长长肽链，从而失去了催化的作用。因此，高温对生物的直接伤害就在于此。没了酶的催化作用，我们身体内的绝大多数代谢反应都会减速甚至中断，时间一长则直接威胁生命。每当我们发高烧的时候觉得浑身难受，就是出现了这个过程。

另一方面，沙漠的高温还有另一个危害——紫外线。经常出去玩的朋友应该或多或少都经历过晒伤，这就是因为太阳光线中的紫外线部分对我们的皮肤产生了损害。相较于可见光，紫外线的能量更大，更容易穿透到细胞核内部对DNA造成伤害，甚至诱发基因突变。晒太阳晒多了会导致皮肤癌就是这个道理。

沙漠中的生物们同样面对着这些难题，并且开阔平坦的地形让它们无处遁形。既然硬刚不现实，那么聪明的动物就学会了避其锋芒——钻地和夜行。前者的思路是，没有阴凉地我自己挖一个；后者则是我惹不起还躲不起么，干脆直接上夜班。

金毛鼹很好地贯彻了这两个方案。这个小家伙为了躲避毒辣的太阳，白天在地下休息，到了晚上也是以地道战为主要活动方式，极少在地表露面。为了适应黑暗的地下世界，金毛鼹做出了很多改变：首先，它是真-没长眼睛，反正地下什么也看不到。其次，它的前爪十分有力，方便它轻松在地表之下来去自如。

金毛鼹：是什么蒙蔽了我的双眼

不过真正厉害的是，它虽然视力为0，但是却有异常发达的听力，甚至可以感知到低至4分贝的声音（这比你身边人的呼吸声还要小5倍）。如此强大的听力源于它骨骼结构的变化。三块听小骨是哺乳动物产生听力的重要结构之一，其目的是负责感受并传导来自鼓膜的震动。锤骨是最靠近鼓膜的听小骨，在人体中它的质量仅占全身的百万分之八，而在金毛鼹中这一比例高达千分之一，而且这块骨头十分膨大。如此的结构带来的问题就是，它的重心更加偏离了它的转轴，因此即便是鼓膜上一点轻微的扰动也会导致锤骨偏离其平衡位置，从而产生听觉。正式这个结构的改变让金毛鼹拥有了雷达般的听觉。

凭借这个能力，金毛鼹可以在地下感知周围的一切。一旦探听到猎物（一般是白蚁）的声音，它便可挥舞自己有力的前爪挖到猎物的脚下，然后突然钻出将其吃掉，或者让其陷入沙坑（这波啊，这波是雷克塞地听术接R）。

对策总结

钻地和夜行躲避阳光，爪子和听力适应地下，金毛鼹完美解决了晒伤的问题。

#结束语

在一个几乎没有水的世界里，生物多样性能够如此繁荣发展堪称奇迹。在沙漠中生存需要依靠经历数百万年的进化，以发展出多种生存的策略。比如本章中我们所见到了沙漠地区生物所独有的储水、储粮和防晒技能，它们的使用者都是自然选择中的优胜者，也是我们学习技能的好榜样。

然而我们的地球一直在改变，在人类的干预下，沙漠变得面积更大，更热，也更干燥，而且这种变化的速度比以往任何时候都快。目前地球上的土地正在以每年5万平方千米的速度退化成荒漠，而每消失一片绿洲，就会有无数的伯劳鸟无家可归，成片的仙人掌枯萎凋零。在未来，生命将会如何应对这种变化，会进化出什么新的手段应对人类活动的后果，仍然有待观察。而人类也应该及时反思并停止自己的“暴行”，否则我们甚至将没有机会再去观察这些进化大道上的丰碑。

排版｜Wifi

作者｜捞月