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植物的謀略

時間:2010-12-24  來源:書摘  瀏覽:1983次
種子植物的偉大變革在于它們與動物保持著種新型的關系,它們把動物變為自己授粉的媒介…花粉本來應該由植物自己來傳送…從此以后,傳粉由鳥類和昆蟲來承擔…花粉隨風飄移,這種方法對孢子植物來說,代價十分昂貴,它們與我們樣,產生出數量驚人的精子…花以其綠色的萼片當花含苞未放時筑起了堵新的保護墻…比如,森林中的橡樹楊樹及禾本科植物,實際上是那些幾乎見不到花的植物…
植物的謀略


  
  一直以來,植物為了能夠繁殖,在想方設法地吸引動物。植物世界的最后一大變革——種子植物,利用昆蟲、動物,甚至人類,以確保它們的播種。
  
  植物——昆蟲結親
  
  對動物世界來說,種子植物的出現也產生了重大的意義。種子植物有力地推動了與它們接觸的昆蟲的演變。種子植物的偉大變革在于它們與動物保持著一種新型的關系,它們把動物變為自己授粉的媒介。從此以后,傳粉由鳥類和昆蟲來承擔。
  花粉本來應該由植物自己來傳送。花粉隨風飄移,這種方法對孢子植物來說,代價十分昂貴,它們與我們一樣,產生出數量驚人的精子。自然界并不吝惜給孢子植物創造大量的雄性細胞,而它們也不會節約這些雄性細胞。因此,以風傳送花粉成了規律,直到種子植物問世。
  其實,動物并不想傳送花粉,但是它們對花粉讒涎欲滴。花粉散發出香氣,引誘著動物。甲蟲類以及不機靈但貪婪的昆蟲十分喜歡這種香氣。從某些早于種子植物的蘇鐵科植物得到證實,甲蟲類狼吞虎咽地吃了花粉,全身也粘滿了花粉,然后又飛走,把它們身上的花粉一直帶往另一朵花。植物授粉并不屬于花的一種直接戰略,而是動物捕食的結果。因為花粉正需要傳送,動物捕食只是巧合。因此,雖不能說種子植物是第一種由昆蟲授粉的植物,但是在種子植物身上,昆蟲傳播花粉成為植物授粉的一種通常的運作方式。
  植物也讓動物傳送種子,而植物的果實是種子散播的手段。如果是肉質果實,它就可以作為許多動物的食物,尤其是鳥類,它們通過消化道的另一端把種子排出,排到遠離它們嚼吃果實的地方。在球果植物中,種子會落到樹下這個可能是最差勁的地方,而種子植物的播種方法則要有效得多。
  種子植物并不是全都放棄了以風播種。在溫帶地區,20%的種子植物繼續依靠風傳送花粉。比如,森林中的橡樹、楊樹及禾本科植物,實際上是那些幾乎見不到花的植物。這些植物不利用昆蟲,也就不需要惹人注目。至于種子,風仍然是許多植物的一種擴散方法。例如,槭樹和椴樹種子從空中降落,還有隨風播種的蒲公英……甚至還有一些果實,干裂后從莢中將種子蹦出好幾米遠。種子植物的整個戰略在于運用包括傳送概念在內的授粉策略。
  
  禁止亂倫
  
  現在我們來介紹一下花的功能。花以其綠色的萼片(當花含苞未放時)筑起了一堵新的保護墻。而后張開的花冠則是吸引昆蟲的廣告牌。在花心里有產生花粉的雄蕊,花中央則有雌性細胞的雌蕊。由于雄蕊與雌蕊相距不遠,所以這兩種性細胞不需要昆蟲做媒就能接觸;但雌蕊與雄蕊不夠靈活,除了在極為罕見的情況下,它們并不會相遇,就連風也不能使它們相互接觸。
  雄蕊與雌蕊不接觸,對植物是有好處的,這樣能阻止近親繁殖。但花對昆蟲具有了吸引力,昆蟲飛到花上采集花蜜,同時也粘上了花粉。然后,它停落在哪朵花上,就將花粉授到了哪朵花的雌蕊上。為了成功,接受授粉的花也必須是同一種類的花。
  現在世界上有27萬種種子植物,它們的花粉也各不相同。如同從指紋可以鑒別每個人一樣,我們能夠通過花粉可靠地辨別植物種類。此外花本身太不穩定,不可能留下許多痕跡;而植物的葉子,它們大同小異,不能說明什么問題,所以許多古植物學家正致力于花粉的研究。
  這些多彩的種子植物在短暫的時間里變得如此千姿百態,確實令人驚奇。27萬種植物創造了各種各樣的差異。以前,植物只是繁殖。伴隨著花的出現,在它們身上發生了神奇的改變:它們制定了引誘昆蟲的戰略,而這些戰略也對我們人類產生了作用。
  與昆蟲一樣,我們對花的形狀、色彩和芳香也很敏感,以至于在身上噴灑散發花香的香水來吸引別人。我們至今還不清楚其他動物是否也受花的引誘,但花對誘惑力的控制確實奇特。在巴西生長的粉蘭屬蘭花,它嬌滴滴的花朵散發出薄荷腦的芳香。于是,某些雄性昆蟲尋香而來到蘭花上,用花香灑出了一塊小小的天地。雌性昆蟲也聞香而至,在這花香撲鼻的地方,雄性和雌性昆蟲不期而遇并交尾。在這種情況下,甚至在花之外的地方,香氣都成了誘惑。
  如同女人把香水灑在身上更具吸引力一樣,花香使有些蒼蠅也停留在蘋果樹上給自己熏染香氣,在交尾前把香氣灑向它的雌性。這些昆蟲利用花香來吸引異性。但花也做一些相反的事情,就像玉蘭那樣,它們往往會喬裝打扮成雌性昆蟲,以勾引滿身粘滿花粉而企圖進行交尾的雄性昆蟲落入圈套,所作所為令人贊嘆。
  與花恰恰相反,沒有一種動物生來就散發那種討人喜歡的芳香。在化學方面,只有植物才進行深入的化學轉化;而動物在這方面是無能的,它們幾乎無所作為。人們生產的藥品中來源于動物分子的并不多。不過,動物不需要白費力氣,因為它們以植物為食,可以在植物世界里找到所需要的現成分子。動物專門生產管理體內器官相互作用的荷爾蒙,而植物則以從各個方面制造化學物質而獨樹一幟,植物不僅有某些荷爾蒙,而且還有吸引傳粉者的物質或使捕食者厭惡的物質。
  不管怎么說,芳香化學是一種植物化學。花的一切都是以誘惑為目的的,除了芳香,還有形狀和色彩。我們很少送人一枝冷杉或一棵蕨類植物。這個問題也引起了祈禱教士的注意,祈禱教士也是精神分析學家。他們對人們居然以植物性器官作為禮物贈送別人而感到驚訝,但任何人都不會在城里赴晚餐時送別人一個狗鞭。
  一億年前,種子植物就表現出了誘惑力。而植物的誘惑力早在花之間就存在了,比如衣藻屬藻類,盡管它是單細胞,長著纖毛,平淡無奇,不與任何伙伴交換染色體。但當兩個衣藻相逢的時候,用纖毛相互接觸,過了一會兒,兩個如果相愛,就會粘在一起,否則就各奔一方。在交合之后,它們停止排放能吸引對方的化學物質。兩個藻類相互引誘的活動早在10億年前就存在。其實,相互吸引就是與性別特征和選擇意識同時出現的。一旦交合結束,調情的愿望便突然中止,并永久地停止了,因為花一旦授粉就會凋謝。
  
  命中注定的花
  
  植物一旦交合,它們的命運就會變得悲慘。所以一般地說,我們不會為發情的藻類或熱戀中的癩蛤蟆動情。但是,花仍然是個啞謎。這就是花令人驚奇的魅力。惟有植物新近創造的無限嬌媚、極其有效的花,才能達到爐火純青的程度,因為有些花以絕對非同凡響的方式擺布著昆蟲。花有時也像名副其實的劊子手,把昆蟲殺死。
  這些吞食昆蟲的花就屬于食肉植物,它們用自己的葉子將昆蟲吞噬。植物的花從來不食肉,而是它們的葉子食肉,但自然界中也存在著惡毒的花,像擬態蘭花對昆蟲運用騙術。蘭花的花瓣中有一片模擬成雌性,雄性昆蟲被吸引過來,試圖與其交尾,目的當然達不到,因為花瓣不具有相應的器官。但當昆蟲在頭上粘滿了花粉要飛走前,受到刺激,射出了精液。食肉植物具備很強的迷惑性。
  昆蟲喜歡尋歡作樂,并不只是植物惡毒。如若植物的雌性知道有這樣的一個競爭者,大概不會高興。在這其中,蘿蘑花的戰略更是無可爭議的殘酷,因為花成了陷阱,它用可怕的夾子能把昆蟲捉住。海芋也同樣:它們豎起一個綠色或白色或紅色的大花瓣,花瓣并不像許多人想像的那樣是一朵花,而是像一個小號、一只漏斗。在花瓣下有一個管子,管子深處的一個花室里布滿了纖細的小花。蒼蠅飛進去,一旦把花粉從一朵花移動到另一朵花上,就會被卡在里面而死亡。昆蟲為它們服務,但它們卻對昆蟲不懷好意。更有趣的是,因為蒼蠅擋不住爛肉的引誘,有些花還以難聞的氣味來勾引昆蟲。還有的花呈紫紅色,顏色甚至外形都像爛肉,它們還長毛,與尸體沒什么兩樣。而這一切都對蒼蠅產生了強烈的誘惑力。
  并不是所有的種子植物都能產生令人陶醉的香味。某些植物發出的氣味甚至令人作嘔。像雙旋角花屬,意大利撒丁島南部的一種植物,散發出的氣味絕對令人恐懼。在那兒,被吸引的昆蟲來采花粉,飛進圓錐形花室的深處,為花授粉,結果被監禁三天。然后,花室開啟,滿身花粉的昆蟲頭暈目眩,在空氣中才感到有點清醒。它飛出花室,攜帶著花粉飛往另一棵植物,又落入另一個花室。這一次,它又重復著同樣的錯誤,精疲力竭,窒息而死。昆蟲和人一樣,多次重復著同樣的蠢事。
  
  無花果樹的神秘之花
  
  無花果樹的發現,為人們研究是否存在一種能將雌、雄性器官都包圍在一起的植物結構提供了更廣闊的研究空間。其實,這種可食用的并被稱為無花果的東西并不是一種果實,而是一個含有大量小花的花托,既有雌蕊,也有雄蕊。這些花產生細小的果實,當你嚼食這些果實時,它們的小核在牙間格格作響。無花果的小花雖然被花托所包,但它仍會在果柄對面留有一個秘密通道,一個幾乎看不見的小洞,通過它,昆蟲就可以鉆進去,隨意進行傳粉。因為這個小孔很狹窄,所以只有一些超級專業化的昆蟲可以通過小孔。它們在無花果里產卵,其幼蟲在里面發育,從一朵花爬到另一朵花,成為授粉的經紀人。
  植物對性器官過度保護,也可能會使授粉愈來愈困難。而這又可能導致植物繁殖能力萎縮。但任何人都不可能描繪出1000萬年以后的情況,因為從現在到那時,人類或許會把植物世界折騰得亂七八糟,糟蹋得什么都沒有了。在歷史上,植物為了生存,似乎把賭注全都壓在了繁殖上來拯救物種,而它們好像并沒有發展單個的確有競爭力的防御手段。但當昆蟲和動物不停地吞食它們,氣候變化造成它們大量死亡的時候,植物發展了防御能力,如植物身上長出的荊棘。它們尤其在自己擅長的方面,以化學物質來保護自己。許多植物是有毒的,或者至少是不能食用的。
  人們看不到植物是如何阻止蝗蟲,毛毛蟲侵襲的,好像一直是人類在幫助植物抵抗外敵。其實,即使沒有人的介入,襲擊最終也會停止,我們不是見到了成千上萬條死的毛毛蟲嗎?美國阿拉斯加的白色野兔通常每隔10年繁殖,并咬嚙了90%的楊樹苗和榿木苗,后來楊樹和榿木就能長出排異樹枝,野兔即使饑腸轆轆也不敢碰它們。
  美國新罕布什州達莫斯學院的I.T·鮑德溫和J.C·舒爾茨給這種現象做出了解釋。他們在20世紀80年代初期發現,當人們毀掉了楊樹、槭樹或橡樹的一部分樹葉的時候,樹木的其他部分就會奮起反擊,產生一些食草動物不能食用的濃縮物質,特別是丹寧。
  這個現象的確令人驚訝。但它并不能說明昆蟲或動物就放棄咬嚙未受傷害的植物。研究人員在分析鄰近未受傷的樹葉時驚愕地發現,它們的丹寧濃度也以同樣的比例增加。惟一合乎情理的解釋是:受傷的樹木向其他樹木發出了警報信號。
  
  非洲羚羊的神秘之死
  
  在進行科學研究、有人提出了一個問題時,往往會發現別人也在搞相同的研究。在同一個時期,南非比勒陀利亞大學范·霍芬教授也在力圖弄明白,以刺槐葉為食的一種羚羊——非洲羚羊為什么會在這種樹旁餓死。囚禁時的緊張并不是一個令人滿意的解釋,因為場地雖然被圍,但仍很寬闊。范·霍芬教授在對死亡動物的尸體解剖中發現,由于丹寧含量很高,它們的胃里有大量不消化的樹葉。
  有關這個問題的實驗仍在進行。有人帶了一組學生,拿著棍子敲打刺槐的矮樹枝,敲碎樹葉,每隔一刻鐘對樹葉進行一次分析,他們發現丹寧的數量有規律地增加。在遭受了兩個小時的虐待后,丹寧的含量達到了起初的兩倍半。遭到襲擊后的100個小時,刺槐樹葉里的丹寧比率才恢復正常。于是,研究人員又重新開始實驗,赦免了幾棵樹。這些樹位于一棵挨揍的樹半徑三米的范圍內,它們產生的丹寧也都增加了。這說明樹木之間必然通過傳播媒介存在某種聯絡。
  有人預計,傳播媒介首先是由根部傳送化學信息的。但是,任何實驗都沒能證實這一假設。鮑德溫和舒爾茨對此做出了解答,他們發現,植物間的聯絡是通過一種十分簡單的氣體,這種氣體只包含兩個碳原子:乙烯。這是一種貨真價實的氣體荷爾蒙,從一棵植物散發出來,對鄰近植物產生影響。人們已經知道,乙烯在水果成熟過程中發揮著作用,因為蘋果在成熟時大量散發的乙烯居然會加快附近的綠香蕉變黃。
  乙烯能加快水果的成熟,促進葉子產生丹寧。我們確定乙烯為一種聯絡的媒介,它至少起到了傳送信號的作用。在1994年,有人發現乙烯與最近發現的植物氣體荷爾蒙——一種甲基結合,它能促使煙草幼株使用專門的基因來防御寄生蟲。
  植物是很有經驗的化學家,它們不但運用乙烯,還利用其他的氣體來傳播信息。我們現在知道,受毛毛蟲攻擊的玉米植株會散發出雞尾酒的氣味,吸引胡蜂來消滅毛毛蟲。當卷心菜遭到有名的菜粉蝶啃咬時,也有類似的戰略:它們發出一種能吸引小胡蜂的氣味,于是,胡蜂在粉蝶的幼蟲中產卵,將部分幼蟲消滅。
  
  瓢蟲的戰術
  
  我們可以從以上的例子中得出這樣一個結論:植物始終操縱著昆蟲。但是,有些動物在我們之前就了解了植物是如何自衛的。例如,墨西哥的瓢蟲。它在吃西葫蘆前就小心翼翼地在葉子里咬出一個圈,只留出幾個狹窄的附著點,圖形有點像一張郵票。于是,它呆在圈中央,悠閑自在地吃起來。這樣,信息就很難通過被分割成一半的葉子進行傳遞,分割的葉子需要更長的時間才能變得有毒。第二天,瓢蟲重新開始玩弄它的伎倆,不過是在另一片葉子上,而且距第一片葉子6米多遠。
  食草動物的習性也可說明,某些像非洲羚羊這樣的食草動物大概也明白這一點。非洲羚羊從來不久久地呆在草地的同一個角落或對同一棵樹的葉子猛吃。它們好像小口小口地吃,從一個地方吃到吃一個地方,一副漫不經心的樣子。只要還有它們覺得是開胃的草或葉子,它們決不會在開始用餐的地方結束這一餐飯。也許它們領教過植物的反擊機制。當它們在同一棵樹上猛吃,或者在同一地方的草上吃得時間太久,植物就會產生大量的丹寧或蛋白質。
  植物進化的歷史并沒有因此結束,它們仍在繼續,而人類也還有許多要向它們學習的東西。這使得野生的或馴養的植物種類的加快消失更富有戲劇性,因為耕種植物也同樣面臨著威脅。我們正在對耕種植物進行冒險的基因實驗,今天任何人都不可能評估出它的長期后果。
  (摘自《植物之美:生命源流的重新審視》,時事出版社出版,定價:48.00元。社址:北京市海淀區萬壽寺甲2號,郵編:100000)
  

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