今天要给大家介绍一种珍稀植物，

它长得像韭菜，

却与韭菜毫无亲缘关系，

它就是

——水韭。

长得像韭菜的国宝

水韭，是水韭科（Isoetaceae）水韭属（Isoetes）植物统称。由于长得与韭菜相似，且多生长于浅水中，故得名“水韭”。

可能很多人对水韭都是陌生的，水韭和韭菜实际上是“风马牛不相及”的两类植物，韭（Allium tuberosum）为石蒜科（Amaryllidaceae）葱属（Allium）多年生开花草本，水韭则属于石松类孢子植物。2021年国家公布的《国家重点保护野生植物名录》中，我国分布的水韭属全部物种都被列为国家一级重点保护植物。

左：韭（Allium tuberosum），右：中华水韭（Isoetes sinensis）

看似平凡，却藏玄机

水韭属植物主要生长在北半球温带的沼泽湿地。远远看去，它就是一棵不起眼的小草，只有凑近观察，才会发现它的特别之处。

水韭叶片呈线形半圆柱状，莲座状丛生于粗短的根茎或球茎上。如果你完整地摘下一片成熟的叶子，可以看到叶片基部呈白色半透明勺状，勺内有一团深色被透明膜的结构，那就是它们的孢子囊。

再仔细观察，会发现植株外部叶基的孢子囊多呈现肉眼可见的土黄色颗粒状，那是大孢子囊，里面容纳了数百粒大孢子，靠近内部叶基的孢子囊多呈现深褐色泥状，那是小孢子囊，里面容纳了数万到十多万粒的小孢子。

水韭属的植株、叶片、大孢子囊和小孢子囊

暗藏“气道”的身体结构

透过水韭叶片半透明的蜡质感表层，能隐约看见内部被分成一节一节的。如果解剖看叶片的横截面，可以看到四个分隔的气腔，维管束位于中央，截面看起来像个“田”字。也就是说，水韭的叶片内有4个纵行气道围绕着中肋，并被横隔膜分隔呈节段，隔膜上还有小孔，方便气体流通。

水韭属植物叶片横切面（右图带横隔）

往下看，它的根也很特别，是少见的多回二歧分支，有助于增加与土壤的接触面积，从而更有效地吸收水分和养分。横切面可见，根内部还有一个大大的气室，维管束分布一侧。这种独特的根、茎结构，正是水韭能在水中自在生存的秘诀。

水韭属植物根横切面

水韭的“超能力”——用根吸收二氧化碳

一般而言，贫瘠的水生环境中是难以长出密集植物群落的，但水韭却偏偏喜欢这类养分稀缺、水质干净的贫瘠环境，因为它有自己的应对办法。

一般水生植物主要通过叶和茎干吸收水中的二氧化碳，但水韭叶表面气孔很少，二氧化碳的吸收主要靠根的“超能力”完成。水底沉积物分解的二氧化碳能穿过水韭的根表面，通过气室运送给上部的叶片进行光合作用。

由于水底淤泥中微生物活动会产生大量二氧化碳，浓度比上部水体中高出好几倍，为水韭根收集和储存二氧化碳提供了良好条件。这样的方式为水韭提供了70%—100%的碳！

云贵水韭的根（I. yunguiensis）

更神奇的是，科学家在一些水韭叶片中，竟发现了类似旱生植物（如仙人掌）的景天酸代谢（CAM）特征。通常，这是植物在干旱环境中为保存水分演化出的策略：晚上打开气孔吸收二氧化碳，储存起来；白天关闭气孔，再利用这些二氧化碳进行光合作用。

但水韭生活在水中，并不缺水，它发展出这种机制，图的是什么？原来，这能让它白天黑夜都能持续吸收根部输送的二氧化碳，并且循环利用自身呼吸产生的二氧化碳，大幅提升光合效率，维持植物生长发育，堪称“节能增效”的一把好手。

人工繁育的中华水韭（I. sinensis）

水韭只生长在贫瘠的水生环境中吗？其实不是，在富营养化的水体中，水韭长势会更好。但在富营养化自然水体中，水韭常常无法与生长速度快的开花植物竞争，且受藻类的影响而生长不良被淘汰，从而在长期的适应过程中形成“水生CAM”机制，在贫瘠环境中繁衍生息。

珍贵的家族成员们

水韭属为水韭科中的独苗，全世界约有200余种。我国分布的所有水韭全部被列入国家一级重点保护植物，目前已报道14个物种被发表，分别为高寒水韭（I. hypsophila）、中华水韭（I. sinensis）、台湾水韭（I. taiwanensis）、云贵水韭（I. yunguiensis）、东方水韭（I. orientalis）、香格里拉水韭（I. shangrilaensis）、保东水韭（I. baodongii）、湘妃水韭（I. xiangfei）、隆平水韭（I. longpingii）、青锋水韭（I.fengii）、长兴水韭（I. changxingensis）、长乐水韭（I. changleensis）、福建水韭（Isoetes fokiensis）和余杭水韭（I. yuhangensis）。

湘妃水韭（I. xiangfei）

近年来，我国不断有新的野生居群被发现，越来越多的新种不断被发表，说明我国水韭科可能存在很多未知物种，需要更多科研工作者共同努力来开展研究。

水韭不是野生的韭菜，作为国家一级重点保护野生植物，可千万不能随意采挖，随便采挖可能会有牢狱之灾哦！