第一章
高寒山地气候寒冷而风大、热量不足、辐射强、昼夜温度变化巨大,生长季只有2~6个月,年降雨量一般在250 mm以下,并多以雪的形式在夏季降落。植物在此环境中形态与生理上表现出多种适应性,如植株矮小,常呈匍匐状、垫状或莲座状,芽有鳞片,芽及叶片常有油脂类物质保护,植物器官的表面有蜡粉或毛绒,它们还能吸收更多的红外线以保持体温。而植物更重要的是生理上的适应:例如气温降至0度℃下时引起结冰,由于细胞内淀粉和蛋白质在酶的作用下不断水解成可溶性的糖类和氨基酸,增加了细胞液的浓度,提高了细胞的渗透压,使其冰点下降,细胞才免受冻害。这是在千万年中植物不断地适应环境,大量淘汰不适者,留下最适合的变异者,才成了今天我们看到的景象。下面列举我国西部的高山上植物在形态结构方面适应自然的几个实例。 卷叶性与茸毛性 此类高寒山地植物叶通常较小,叶缘常向内卷曲,叶片密被茸毛以减少蒸腾,减少劲风带来的伤害。如菊科植物绵头风毛菊(毛头雪兔子)的叶片羽状分裂,长有许多白色的绵毛,整个植株看起来像一丛毛茸,它的花在发育过程中被众多的毛被包裹,既可以防风保暖,又可以防止紫外线的灼烧,十分有利于幼嫩的花在阳光下积聚热量正常发育。当花发育成熟时便伸长到绵毛外,头状花序开放接受传粉,产生种子。多刺绿绒蒿、火绒草、小叶金露梅、头花蓼都具有卷叶和多茸毛的特征。 大苞现象 蓼科植物塔黄有很大的叶片,生长十几年后,便向上伸出一个粗达10~20厘米、高达70厘米的巨大花序。这样的花序挺立在空旷的山坡上,自是难以保持热量、抵抗夜间的低温。塔黄的适应对策是它用苞片自建了一座温室:它的苞片很大,呈淡黄色、半透明,并且每一片都向下翻卷,盖住了下方花序中的花。许多苞片都这么翻卷,就相当于一个温室。据测定,在西藏亚东,夏日正午大气温度为13℃,而“温室”内花序周围的温度是27℃~30℃,正适合花朵的发育,到了晚上气温下降为-5℃以下,而这时花序温度还有4℃~6℃,可免受冻害。 天山雪莲植物下部的叶为绿色,行光合作用;上部的叶变态为苞片,淡黄色,起温室屋顶的作用,以保护整个花序在温室中生长、发育直至开花。雪莲生长5年以上才开花,开花结实以后就结束生命。 垫状现象 在高寒山地常可见到趋同适应的现象,即一些不同科的植物表现出相同的形态,如:石竹科的蚤缀属、囊肿草属,报春花科的点地梅属,蔷薇科的山梅草属、委陵菜属,豆科的黄芪属等。这些草本或小灌木的小枝生长极度受抑制,形成了半球形的垫状体,它们的茎非常密集,叶小型且覆盖于球状体的表面,夏天落在球状体上的雪比其他不毛之地的雪融化得更快,水分渗入垫内,使垫状体获得充足的水分。垫状体的形态还可减小风的冲击力,当强风吹来时,垫状植物的贴地半球形使它具有抗倒伏的能力,垫状体背风面不易降低温度,如此则寒气不易侵入,在气温突降的夜里可免受冰冻之苦。所以这种形态能起到为植物体周围“微环境”增温、保温、减少蒸发、多储水分和抵御强风侵袭的功能。垫状为高山上多种植物的共同形态。从一株蚤缀的剖面可见,它从主根发出许多极度缩短的分支,彼此靠拢形成一个实心的半球体,分支之间有许多枯死的老叶、碎石、沙粒和泥土。 胎生现象 珠芽拳参(珠芽蓼)的部分花芽特化成了小的球茎,并且在小球茎还没有脱离母体时即已长出了几个叶片,这种不经过性细胞的结合,在母体上直接长出新一代植物体的现象称为胎生现象,当植株正在开花时,小球茎就已经长出了不定根,成了一个根、茎、叶俱全的新的植物体。如果天气突变,不利于花的结实,也不至于没有后代,它通过胎生产生的无性繁殖的后代——小球茎照样可以再雪被的保护下安然越冬,来年长成新植株。当然,只要环境允许,它还是要走异花传粉的有性生殖之路,因为从长远来看,种内基因的交流是种群强盛的基本保证。 具艳丽的花朵 高山上的紫外光强,寒冷,使得传粉昆虫相对减少,故花朵色彩特别艳丽,以吸引昆虫前来采蜜,花色以蓝、紫、黄、粉红色居多,如:白色的高山杜鹃,红色的红景天,蓝紫色的龙胆科植物和马先蒿,黄色的委陵菜等。而且随着海拔的升高,花色常变得更显艳丽。 畸形树(旗形树、风剪树) 由于高山垭口地区多风、风力强劲,正当发育的茎枝遭受固定方向吹来的强风压迫,风压使树木一开始便以偃卧状态接近地面,平卧生长,有的树木虽保持直立状态,但其枝条常顺风生长,只有在背风面才能得到发展,茎枝的形态和位置会发生永久性的改变,形成畸形的风剪树或旗形树。 藓类植物繁荣的现象 从终年积雪的、没有植被的永久冰雪带往下是植物生长的最高地带——流石滩。由于强烈的寒冻风化,大量的岩石不断被冰雪崩裂,植物只有在短暂的暖季获得生长的机会,在此严酷的条件下首先出现的是哪些植物呢?也就是说,哪些植物是最能忍耐极端气候的呢?这里特别应该提到的是藓类植物杰出的繁荣现象。通常认为,苔藓植物是生长在阴暗、潮湿的环境中,如墙角、林下、沟边。可是在海拔如此高的山上没有高墙,没有树林,也很少有溪沟,在这样的山坡上伴随而生的只有少量平卧于地的草本植物,可就在这样的环境里竟然郁郁葱葱地生长着一片片的苔藓植物。 引自 高寒山地植物的智慧 2 干旱荒漠中植物的智慧 我国西北部有大面积的荒漠,占国土面积的1/5。这里降水稀少、冷热剧变、风大多沙。日照强烈、强度蒸发、土表盐碱化,年蒸发量超出降雨量十倍到几十倍。这里植被稀疏,极端的地方甚至成为寸草不生的沙漠。植物在如此干旱的环境下有许多平时见不到的现象,这都是它们在严酷的环境下产生变异并在遗传过程中保留了这些有利变异的光辉范例。 根系生长极快 在新疆荒漠上普遍生长的骆驼刺,是骆驼的主要草料之一,它的地上部分仅40~50厘米,而地下部分却可深达15米。尤其在苗期,地下部分的生长比地上部分快得多。这是它能够利用深层的水分保持存活的主要原因,在面临严重缺水的情况下,无论植物顺应自然还是坚持不改,最后必然由自然选择的法则(适者生存、不适者淘汰)来决定它们的去与留 形成特有的根套 很多沙生植物的根能分泌黏液,固结周围的沙粒形成根套。具有根套的根系被风刮出沙面时,根套能保护根系免受灼热沙砾的灼伤和流沙的机械伤害,同时,能使根系减少蒸腾和防止反渗透失水。如羽毛针禾的根系在沙层表面,向四周伸长达5~6米,当晚上沙层表面结露时,它便能吸足水分。沙芦草、沙芥、沙竹等植物都具有根套,这是植物充分利用土表的水汽并防止过度日晒的巧妙适应。 自动播种的“风滚草”现象 角果藜、浆果猪毛菜、沙米、冰藜、防风、叉分蓼、展枝唐松草等植物到了秋季,在主干的近基部产生断层的离层细胞,大风吹来很容易从这里折断,于是整个植株便成为一团疏松的圆球,在风力的推动下不断滚动,在滚动中散布它的果实和种子。这是对地面平坦、常吹强风的荒漠环境的适应。 夏季休眠对策 一些沙生植物在干旱炎热的季节停止生长,进入休眠期。多年生的阿尔泰独尾草就是一种夏眠植物,它的根和芽饱含水分,茁壮地在沙层下面等待下一个生长期的到来。 叶片退化减少蒸腾 它们尽量缩小叶片的表面积,或将叶片退化为膜质鳞片状,以减少蒸腾面积,节约利用有限的水分,幼茎绿色,行光合作用。如:沙拐枣、麻黄、梭梭、无叶豆等。 植物体多浆汁 如猪毛菜、盐地碱蓬、琵琶柴、白茎盐生草、骆驼蓬、景天属、霸王、沙芥等。多为草本或小灌木,茎多圆柱状,肉质,叶特别肥厚,叶表常被蜡质,气孔器有不同程度的下陷,栅栏组织发达,有发达的储水组织,输导组织和机械组织都不发达,植物体常含有丰富的单宁和胶状物质。 引自 干旱荒漠中植物的智慧 16 生物(植物)入侵的危害 薇甘菊使大片森林死亡。薇甘菊是一种攀援性的草本,属于菊科,它生长极为迅速,繁殖力极强,花、果、茎、根均可长出新芽,它的种子只有一粒黄豆的四千分之一重,它和一枚五角的硬币放在一起,是如此微不足道。可就是这些种子,凭借着一圈毛,像降落伞一样,可以随风飘到几十千米之外。从南方入侵我国后,它迅速长大,沿着树干爬到顶部,蔓延开来连成一片,结果使得下面的树木因得不到阳光而死亡。 大米草和互花米草。大米草生长在潮起潮落的海滩上。20世纪70年代,政府为了鼓励农民种植,每种一棵奖励0.5元,于是不过几年时间大米草便郁郁葱葱地长起来了,盖满了整个海滩。到了这个时候人们才发现,当初海滩上盛产的经济价值极高的蛏、蛤、等贝类都没有了,以此为生的农民遭到了灭顶之灾。 凤眼莲使水产减少、航道堵塞、景观破坏。凤眼莲的叶柄基部膨大呈葫芦状,故又称为水葫芦,开花季节长出一串蓝紫色的花,甚是好看,茎叶还可以做猪饲料,为此引进我国。可是它生长极旺盛,迅速盖满了河流湖泊的表面,使得水下的各类生物——鱼、虾、水草、水蚤、贝类等因没有光照和氧气而死亡,破坏了整个水体的生态系统;到了冬天,枯死的水葫芦漂浮在水面,又成为影响景观的一大公害。 紫茎泽兰,原产中美洲,1935年由东南亚侵入我国。人们首先在云南南部发现,它排挤本地植物,影响天然林的恢复,侵入经济林和农田,占领草场,堵塞水源。 豚草,原产北美洲,1935年在杭州附近发现。它的耗水量和吸肥量是禾谷类的1.5~2倍,消耗大量肥水,导致农田大面积荒芜以致绝收。它还能释放化感物质,抑制农作物种子的萌发,对植物的生长、发育有抑制排斥作用,使粮食严重减产,还会引起过敏性的花粉病,使病者咳嗽打喷嚏不止或产生皮炎。 空心莲子草,1892年在上海附近岛屿出现,20世纪50年代作为猪饲料推广栽培。它生存能力极强、不怕旱,不怕涝,根系扎得很深,成为很难清除的田间杂草。它与农作物争夺光照和肥料使农业减产,它覆盖水面影响鱼类生存,堵塞航道影响水上交通。 飞机草,20世纪20年代作为香料引自泰国,1934年在云南南部发现,叶含有毒的香豆素,会引起皮肤红肿、起泡,误食则引起头晕、呕吐、家畜与鱼类中毒,它还会影响其他草本植物的生长。 小叶海金沙广泛分布于我国南方及西南各省,可是到了美国,由于天敌缺乏,成为南佛罗里达最具入侵性的8种植物之一。它能攀援到乔木上,形成1米多厚的植物蓆,遮蔽下面的植被,使之不能很好地生长。更严重的是,由于它的枝叶很细,当山火燃烧时,它的着火枝叶会乘着热空气飞到树木高处和很远的地方成为新的火种,引发燎原的森林大火。 引自 入侵植物 89 在地球45亿年的历史中,绝大部分时间是没有花的,只是到了1.3亿年前被子植物产生,才开始有了原始的花。今天地球上鸟语花香、万紫千红的生物世界是进化而来的。有花植物的进化很重要的一点是有赖于昆虫的传粉。据报道,蜜蜂的进化也正是在1.3亿年前的早白垩纪。这时候被子植物刚刚兴起,蜜蜂和被子植物是一对协同进化的伙伴,昆虫在传粉的过程中得到了高能量的食物(蜜汁),因而虫和花一起加快了进化的步伐。换句话说,虫媒花的进化离不开传粉昆虫对它的选择。所以谈论花色,就要看传粉昆虫是如何对花进行选择的(因为现存的黑花都是虫媒花,所以我们先不谈风媒花)。 1973年获诺贝尔生理学奖的德国生物学家冯费里希研究了蜜蜂的色觉:在一系列从白到黑的灰度不同的纸板中放一张彩色的纸,这张彩纸所反射的光波与其中的某一灰度相当,在这片彩色纸板上放一个含有糖浆的玻璃盘。也就是说,把彩色的世界变成黑白世界,就像我们看黑白电影一样,所有的物体只有灰度的不同而没有色彩的变化,唯独这张彩色的纸版是个例外。看看蜜蜂能否按照颜色的不同,识别蜜在何处,前去采蜜。如果蜜蜂是全色盲的(没有色觉),那么它必然把这张彩纸和某一种灰纸看成是一样的,因为 在飞向彩纸的同时也飞向灰度相当的灰色纸板去采蜜;如果它有色觉,那么它就很容易地区别出所有的灰纸片和这张彩色纸片是不一样的。结果发现,先期到达的蜜蜂会在几分钟后引来大群蜜蜂纷拥而至,飞向彩色纸板去吸密而不去光顾同灰度的纸片。这一实验证明了蜜蜂确实能识别颜色。 这一发现打破了人们曾经认为蜜蜂是没有色觉的色盲动物的传统观念。用不同色彩的纸片逐一进行试验,可以发现蜜蜂究竟能区别哪几种颜色,并用科学的方法测定这些颜色的波长。人们因而得知蜜蜂能区分4种色调,其光波长度为650~300纳米(注意:没有700纳米的红色和更长光波的红外线,但是却有300至400纳米的紫外线),它们所代表的颜色分别为橙、黄、绿、蓝、紫及紫外线。可见蜜蜂的可视区域比人眼更移向短波段,它们比较能感受紫外线,却看不到红色。这就好比我们到了洗黑白照片的暗房,在红灯的光照下,红色变成非常明亮的白色,这时蜜蜂是看不见的;而放在紫外线灯的光照下,蜜蜂感觉非常明亮,而我们人类就看不见了,这就是人的色觉和蜜蜂的差异。 我们如果不以蜜蜂的色觉来理解蜜蜂的行为,就会想不通。对蜜蜂来说,红色不是一种颜色而只是深灰或黑色而已,红色就好像几个叶片交叉之后在中间形成的一个深色的窟窿。因此,在大白天采蜜的蜜蜂自然就不会飞向黑窟窿(黑花)。 在大自然中,植物的变异是没有目的的、全方位的,只有经过自然选择,适者才能保留下来。我们假设黑花曾经在一次突变中产生,但蜜蜂对这种颜色的花朵不易察觉,因此拜访的机会很少。这就意味着,这朵花的授粉概率很小,它的后代在同种植物的比例中必然一代比一代少,乃至最后消失。所以今天我们见不到黑花了。 有人问:那么风媒花为什么也没有黑花呢?那是由风来选择的结果。风选择了花朵小、花被简化、花粉多而轻等一系列减少花粉在传播途中被阻挡而形成的特征,它没有驱动力来选择花色。因此,原来的植物是绿色的,花朵还是保留绿色,如野燕麦等;原来的植物是黄绿色的,花依然是黄绿色的,如麻栎等。也就是说当没有一股力量来选择它的花色时,植物体仍然维持其原来的颜色。 有人说:野生的天南星科某些花的佛焰苞接近于黑色,这怎么解释呢?这些黑花的进化与蜜蜂无关,而与某些蝇类相关。或许黑色更接近于腐败的物质的颜色,也或许黑色与其他颜色形成鲜明的对比易于被发现,总之蝇类主要是被特殊的臭味和腐败物的颜色吸引过来的。 引自 黑花为何少见? 104 睡莲白天盛开的花朵浮在水面,到了傍晚就纷纷闭合,甚至低下头去,见不到花了。合欢白天张开它的叶片,接受阳光照射,进行光合作用,到了晚上,则双双闭合。美国马齿苋的花上午9、10点钟开放而到了夜晚它的花朵萎谢了,叶片也贴向茎。含羞草叶柄或叶片基部的叶枕有10~20层皮层薄壁细胞,称为运动细胞,这些细胞能发生可逆的膨胀、收缩变化(称为膨压)。运动细胞吸水后膨胀,叶片张开;排水后收缩,叶片闭合。很多植物能感受到夜晚的来临,进行叶片的开合运动,我们称之为感夜性。如皂荚、大豆、花生、四季豆、合欢、郁金香等植物的叶片白天呈水平展开,夜间合拢或下垂。 睡莲、郁金香和金盏菊的昼开夜合是一种生长性的运动,在白天温度升高时,适合花瓣内侧生长,儿、而外侧生长很少,花朵开放;夜晚温度降低时,花瓣外侧生长而使花朵闭合,这样随着每天内外侧的昼夜生长,花朵增大。光对其影响很小,主要是花瓣的内外侧对温度的反应不同而引起的差异生长。这种生长是属于感温性的生长,与上面谈的可逆的感夜性是2个范畴。 引自 晚上去看植物的夜态 111 粉叶羊蹄甲的生活能力极强。它的嫩枝坚挺,可以伸向四周,从叶腋里各长出一条卷须,幼嫩的卷须钢丝般坚韧,一旦靠到上方较硬的枝条便勾住它。风力的抖动,愈加给了它信号,于是卷须不断增粗,更牢地把攀附物“抓住”而不至于滑跌下来。 植物的卷须加粗,被称为“向触性生长反应”。它的可能的机理是,卷须的表皮细胞壁较薄,细胞原生质膜受到机械刺激后产生动作电位,并迅速传递,影响离子和水的不均匀分布而使接触一侧和背测细胞的膨压发生不同变化,进而引起不均匀生长。也有人认为,这是由于生长素的不均匀分布所致。 茜草科的钩藤也有类似的情况,它的条形的不育花序的总花梗弯曲成钩,也能够加粗,便于牢牢抓住高处的树枝,以便攀爬,不致滑落。 引自 粉叶羊蹄甲用弯钩攀缘向上 116 芭蕉的整个茎都是由叶鞘重重叠叠地包围而成,老的叶鞘在外面,它们最新的叶片就是在中心向上抽出来的,一般茎所具有的表皮、皮层,形成的层、髓等结构它都没有,所以我们把这段仅称作假茎。其实,芭蕉也是有茎的植物,不过它的茎生长很慢,而且节间很短,在一株生长多年的老芭蕉的基部,就可以看到真正的茎。每年从茎的中心伸出新叶,然后慢慢地从假茎中心抽出并展开它的新叶。 引自 芭蕉的“假茎”是真的吗? 119 在闷热的天气或在清晨,如果走到草丛中,你的鞋、裤腿一定很快就打湿了。低头一看,许多草的叶片先端都有一滴晶亮的水珠,你一定会认为这是露水,其实这是植物从体内排出的水分,植物学上称它为“吐水”。吐水现象是植物普遍具有的。 光合作用是植物生长的根本,光合作用需要的无机盐是靠泥土里不断地往上输送的水溶液来提供的,所以植物体内始终存在一股向上的水流,晚上也不停息,其向上的动力来自两股力量:一是根压,一个是蒸腾,。这两股力量把水分从土壤里提上来,经过茎直接送到叶片进行光合作用。白天蒸腾作用很强,把植物利用过的水,以气体的形式用蒸腾的方式从气孔排出体外,所以人们看不到有吐水现象。只有在夜间,没有了阳光的照射,蒸腾作用减弱,叶面的气孔不足以排出水分时,水分就靠水孔来吐出了。在植物生长旺盛的时期,或者天气闷热水分不易排出时,吐水现象就更明显。尤其在沉水植物中,也照样有吐水现象,只是由于看不到而常被忽略了,在水中蒸腾不能进行,吐水便成为沉水植物叶片取得无机营养的重要手段。 吐水是植物通过叶片上的分泌结构——排水器将体内已被利用过的水分排出体外的现象。排水器通常存在于叶尖或叶缘的锯齿先端。排水器由3个部分组成:水孔、通水组织和管胞。水孔是一种变态的气孔,它也有两个保卫细胞,但是已经丧失了气孔关闭的功能,所以气孔始终是张开的;通水组织是一群薄壁细胞,缺乏叶绿素,细胞排列疏松,因此呈球形,有较多的细胞间隙;小叶脉的末端以管胞的形式通向通水组织的细胞间隙。吐水的过程就是水分从管胞出来经过通水组织向水孔排放的过程。许多植物,如禾本科的多数植物、旱金莲、圆白菜、番茄、草莓等都有吐水现象。 你是否注意到,一个植株上吐出的水珠大小都是一致的,这是为什么呢:这一现象说明了2个问题:1.植物吐出的水都是在同样的环境下从水孔里往外排出的,因此它们之间都是等量的,不可能有大有小。2.我们曾经给将要吐水的植物喷上水,看它能否如吐水一样留下大小相同的水珠,实践证明这是不可能的。这事反证了一件事:大小相同的水珠只可能是植物吐出的水,而不是外加的。 引自 植物为何要吐水? 127 你有没有注意过植物的体表有许多变化,有刺、毛、腺体等,它们各有自己的作用,是长期适应环境的产物,例如:有的是为了排除体内的盐分,使体内的电解质保持平衡;有的可能是为了让食叶昆虫觉得其叶片不可口儿转向别的植物,这样这株植物就能从事食动物口中逃脱;有的植物经常遭到动物的咬噬,于是产生苦味的个体被咬噬得较少,动物浅尝辄止,又去挑选别的植物了,这种带苦味的个体就存活下来了;有的植物叶片被咬噬破碎时会以自身特有的腺毛释放出特殊的气味,而专吃这些昆虫的天敌(如瓢虫)闻到这种气味,就会飞过来吃掉这些昆虫(如蚜虫);有的长有黏性的毛可以黏住小虫,但它们不是抓来吃的,二是把它黏死,不让它爬上花枝,如花叶滇苦菜、鹤草花柄上的腺毛就有这种作用;食虫植物专门有一种黏性的毛用来抓虫,以获取自身必需的氮素营养;有的分泌糖液是为了捉住贪嘴的小虫,如茅膏菜;有的长满白毛能够防寒,并且吸收阳光以保暖或反射阳光;有的密毛可以保持水分,避免水分的过度蒸发,如毛蕊花;有的植物身上常有蜇毛,动物若去吃它,便会被刺的眼皮、耳朵疼痛难忍,于是就转身他顾,如白蛇麻、焮麻;有的长成钩、刺,可以用来攀援,如茜草、葎草;有的叶缘长有角质的锯齿,可以很锋利的割破动物的口、舌,以减少动物的咬噬。 引自 植物体表毛被中的生存智慧 138 花朵开放以后,雌雄蕊总是固定在一定的位置上不再移动。这里展示了一种雄蕊能够上下翘动的情况:一朵花开放以后它的雄蕊会慢慢地上翘,两三天后再向下弯曲。这就是旱金莲,它的叶片像一片片小小的荷叶,可是它的花却完全不像荷花,花橙红色或黄色,花萼向后都长着一条腿,这条腿植物学上称为“距”,是植物储藏蜜汁的地方。 观察一朵将开而未开的花,会发现雄蕊的花丝都是聚集在一起,指向前方。一旦花朵开放,所有的花丝都进一步往向下方,唯有这一枚雄蕊的花丝挺直,它的花药也上翘90度,是花药处在距的开口的前方。在3~5天之内不断有雄蕊上升。在它生长的南美洲,它是由蜂鸟传粉的鸟媒花。先期上升的雄蕊的花粉被蜂鸟颈部的羽毛擦去,花粉散完以后又慢慢下降。 当8个雄蕊的花粉全部散完之后,我们却可以看到另一样东西。就是原来并不显眼的花柱却高高地挺了起来,它的顶部3叉,每一叉的顶端都有一小滴黏液。这时从正面看去,所有的雄蕊都下降了,并且靠向两侧,为柱头的上升、接受蜂鸟带来的花粉腾出了空间。到这个时候,花朵才真正完成了它的使命:给出了花粉,也接受了来自其他花朵的花粉,于是花朵萎谢,果实开始长大。整个开花过程需要5至7天。 旱金莲的雄蕊不是同时成熟的,而是逐个地先后成熟,这对它有什么好处呢?它的意义在于延长了蜂鸟从花上可以带走花粉的时间。8个雄蕊连续向蜂鸟提供花粉的时间,比单个雄蕊延长了几倍,这就保证了花粉的来源。也就是说,如果8个雄蕊一起成熟,一起上升,那么这朵花给出花粉的时间将缩短到原来的几分之一。 旱金莲是五基数的花,各部分都应该是5或5的倍数,在中线上两枚雄蕊和雌蕊相互重叠,最好的解决方法就是保证雌蕊的上翘路线而两枚雄蕊让路,因此雄蕊只有8枚。 引自 旱金莲雄蕊为何七上八下? 213 桔梗开花前花蕾像个小小的蓝色“气球”,剖开这个“气球”便可见到中央有一枚花柱,花柱表面长满了密密的毛绒,外面有5枚雄蕊与它紧靠,花药成熟时向内开裂,花丝的基部膨大,肉质,边缘有许多绒毛把它们连成一体,盖在分泌蜜汁的花盘上方,花盘下面是下位的子房。 开花初期花药极易开裂,把所有的花粉全都粘在毛茸茸的花柱上。这时花药传出花粉的机能即已完成,空瘪的药室随即倒下。此时受鲜艳的花朵吸引而来的昆虫,又受到蜜汁的香气引诱,知道蜜汁在下方。于是,昆虫便低下头去,从花丝的毛绒间插下口器吸取蜜汁。做这个动作时它的身体就必然搽到柱头外部堆得满满的花粉,所以完成吸蜜的同时也完成了带走花粉的任务。这一动作全部在子房以上进行,对花朵不构成伤害。 经过昆虫几次三番的来访,不断地把花粉带走,花柱也在不断的伸长。最后,花柱顶端的5裂柱头张开,但并未反卷,进入这一阶段的桔梗便可以接受昆虫带来的花粉了。至此,桔梗异花传粉目的已经达到,开始结果。 桔梗开花、结果的关键是要有昆虫来访,如果这时候很少有虫飞来,那么桔梗花柱上的花粉还留着。既然昆虫不来,靠昆虫的异花传粉就无法进行了。此时桔梗还有另一手:它的柱头继续伸长、翻卷,以至于碰到花柱下部,这样它便可以利用花柱上残留的花粉进行自花传粉,以保证后代的延续。 引自 桔梗花不可思议的动作 226 三籽两型豆的主要特点是花有两种类型:一种是普通花,和一般的豆科植物的花一样,有花萼和花瓣,雄蕊10枚,雌蕊一枚,3~5朵花组成总状花序;另一种是闭锁花,即从不开放而能结出种子的花,它单独着生在下部叶腋中。 使人感到奇怪的是,下部的叶腋中常常不见开花,却能见到一个个豆荚长大。拨开只有3~4毫米长的萼筒时,发现了这种奇特的雌、雄蕊:它的10枚雄蕊大部分发育不良,常常只有1~2枚雄蕊的花药发育良好地躺在雌蕊的半腰处,它的雌蕊长度只有正常花的1/7,柱头弯向花药,两者靠得很近,萌发的花粉管很容易到达柱头。 三籽两型豆的无瓣花就这样实现了自花传粉,结出了种子。它生长在阴湿的山坡林下、草丛或岩石缝隙中,花小,白色,又不起眼。普通花的传粉常常得不到保证,于是就产生了不用传粉的闭锁花。尽管它是自花传粉,可能引起种性的衰退,但能结实。 这两种花是互相补充的。普通花能够通过不同植株间的传粉,进行种内基因交流,使得植物充满活力,没有它们,物种就必然因长期近亲繁殖而不断退化,最后导致灭亡。闭锁花则能够保证下一代的种群数量,没有它们,物种就可能因个体过少而得不到传粉的机会。 也就是说,它们主要以闭锁花繁殖后代,普通花随机地进行基因交流。这样既保证了该物种的种群数量不至于太少,又保证了有一定的基因交流,保持其生命活力,两者缺一不可。 引自 不开花也能传粉的启示 250 金鱼藻是池塘、水族箱里的常客,它终年碧绿,叶片轮生,二歧式细列,在水中微微飘动,十分惹人喜爱。但是,若要问它的花是怎样的,可能见过的人很少,对它的传粉知道的人就更少了。 其实,它的花是单性花,雌雄同株,没有花被,所以不引人注意。花开在叶腋,雄花的总苞在下,其上长有10~16枚雄蕊,雌花的总苞上方只有一枚雌蕊,里面有一颗胚珠,柱头不分支,仅是长长的一条细线。 金鱼藻的传粉方式是非常特殊的。它的雄花中所有的雄蕊不是同时成熟而是一个个的分别成熟,雄蕊将成熟时花药背部形成很多小气室,产生向上的浮力使雄蕊一个个脱离母体并且背面气室朝上而浮于水面。此时,2个花药向下裂开很大的口子。于是,花粉就从花药中散出在水中。由于花粉数量很大,柱头虽然没有羽毛状的结构,也能够得到充分的机会接受花粉。最后结出有3~4枚长刺的坚果。 金鱼藻适应水生生活。作为沉水植物,它有几个特点。首先,水的浮力使得它的机械组织极度退化,不像陆生植物因要在空气中、在风中挺立,而必须有发达的机械组织,金鱼藻的叶片分裂至细丝状有利于它在流水中生活。其次,它的花粉囊必须在水面洒下花粉,所以它的雄蕊背部有气囊便于上升至水面,花粉囊开口很大有利于一旦成熟便将所有的花粉都散出。最后,值得一说的是,它的果实常具有有长刺,便于夹在乱草中散布。 引自 水中的伞兵——金鱼藻传粉 262 植物开花后要结子,就得把花粉通过各种渠道传给雌蕊,否则花朵就不会结子。现在问题来了:一朵花内如果有许多胚珠,就需要有许多花粉给它授粉,那么会不会出现花粉不够的情况呢?事实上,大自然早就想好了办法,那就是用集团运送的方式把花粉带过去。 马利筋有着鲜艳的副花冠,上面长着花粉块。花粉块是由大量花粉集合而成,它能固定在昆虫腿上,随蜜蜂飞行而被带到另一朵花上。这样就可以一次传粉而使无数胚珠受益,一个蓇葖果里便可解出大量种子。可以说,这是一种传粉时节省能量与时间的好方法。 与此类似的花粉集结传播的还可以举出美丽月见草,它的花粉粒相互间有粘性的丝相连,到了开花后期柱头叉开,便是在迎接蜜蜂下降时所留下的从其他花上带来的花粉。此时留下的不是零星的花粉,而是呈带状互相连接的成十上百的花粉,可见美丽月见草虽然没有花粉块,也同样能够靠昆虫集团运输花粉到达另一朵花。 引自 马利筋花粉的集团运送 283
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