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植物奥德赛--种子的传播之路

http://www.deepworld.com.cn   2007-8-8   《DEEP中国科学探险》
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    魅惑伎俩

    即使是应验丰富的植物学专家也可能遭受药用芍药的戏弄,那是一种在法国南部得到保护的花卉。每年,这种芍药都会结出一种荚果,而这些荚果到了成熟的时候会自动裂开,显露出鲜红的内壁以及乌黑亮泽的种子……这些种子之所以长成这样完全是为了吸引鸟儿。这些特点让我们相信药用芍药一定和它的表亲们一样,是一种“鸟类播种”的植物,也就是说它的种子是通过鸟类的吞食来传播的。“只不过有一点”,法国蒙彼利埃生态机能与演化中心(CEFE)的研究员艾米丽解释道,“这些鸟类似乎并不愿意这么做。”


    2004年,艾米丽注意到了这一出人意料的事实。正如当初她在评估“周围风景对于植物种子传播的影响”时所做的实验一样,艾米丽把芍药籽分别放置在一个封闭的地区(一片树林)和一个开放的地区中(一片草场),然后设法跟踪那些对这批植物样本有着浓厚兴趣的动物。实验结果显示,在封闭环境中,芍药籽被啮齿动物偷吃了一小部分,而在那片开放的地区中,芍药籽几乎没有引起任何动物的兴趣……其中包括鸟类。这究竟是怎么一回事情呢?“可能芍药籽更适合于某种如今业已消失的散播者。”我们甚至可以说,这是“渡渡鸟症候群”的一种表现。事实上,当年渡渡鸟(产于非洲毛里求斯,由于遭到16至17世纪来此的欧洲人的大肆捕杀而灭绝)在留尼汪岛的灭绝就已经为众多特殊的植物敲响了丧钟:由于失去了这种鸟类的消化作用,某些植物的种子将无法萌发。


    “芍药并非‘鸟类播种’的植物,它只不过是模仿了这种繁殖模式。”这是另一种具有可能性的假设。CEFE的科学小组研究表明,包裹在芍药籽外的果肉中并没有多少营养。对于芍药来说,想要具备“鸟类播种”植物的那种诱惑力实在是一种奢望。


    药用芍药实际上只是一种拟态植物,它的播种策略建立在鸟类可能将其种子与其它富含营养的种子混淆在一起的事实之上。但为什么没有鸟类上当呢?“因为如果这种策略想要成功的话,附近的环境中就必须有那种真正富有营养的‘鸟类播种’植物存在。这就是药用芍药时常与诸如血红山茱萸或棠棣这样的‘鸟类播种’植物伴生的原因,”艾米丽说道。

    漂泊上路

    在椰壳上安装GPS定位系统,然后针对它在海洋中漂流的情况进行实时监控——这是意大利巴勒莫大学研究员尼亚奇奥的研究计划。他的目的是为了更好地了解椰子树的播种方式,从而有朝一日能够搞清该物种的起源。由于椰子壳在持续数月的海上漂流过程中能够始终保持完好的状态,因此椰子树几乎征服了所有的热带海岸,其中甚至包括那些不久前刚形成的珊瑚岛。这是一场成功的扩张,但却使椰子成为了一种国籍难定的“无根”植物!


    椰子树是个极端的例子,不过它的确代表了一种生存策略。实际上,一棵存活了多年的植株更愿意将后代送向远方,以避免和自己争夺有限的养料、水分以及阳光。这也解释了为何在演化过程中,许多植物选择了这样的播种策略。在这样的繁殖模式中,果实相当于植物的“卵巢”,而藏身其中的种子就是“受精卵”,通常来说,这些果实需要具备惊人的适应能力才能完成整个传播过程。当然,植物有时候也会亲自执行播种的任务,例如喷瓜能够将自己的种子向四周喷射到数米之外的地方:它那装满种子的果实中充满了压力,一旦成熟,种子就会四散纷飞以释放果实内部的压力。


    然而在大多数情况下,种子的传播过程都需要一定的外部媒介:风、水流或是动物。鸡毛掸子(蒲公英)或是翅膀(槭树)一般的造型将有利于风的运输,而球体的外形则更适宜于水流的传播。为了能在动物这里搭上“便车”,种子们还会改变自己的结构用来钩住它们的羽毛或绒毛。在成熟的时候,有的种子还会为自己裹上厚实的果肉并饰以艳丽的色彩,以吸引可能的消费者。有时候,种子只有在经历了动物的消化过程之后才会发芽,这是因为它们的内壁过于坚硬厚实,只有动物消化器官中的酸性消化液才能够将其破坏,从而使种子的发芽成为了可能。因此,对于某些种子来说,被动物摄入并运输到其它地方已经逐渐成为了萌发的一条必由之路。

    休眠之旅

    在法国北部的一片海滩上,一位年轻的研究员开辟了一块实验田。她在两根标杆之间的沙地上放置了许多蓝色的果实,随后静静地坐在那里等待海水涨潮。“我对这些种子通过海水传播的方式很感兴趣,”来自法国里尔第一大学的克莉丝汀解释道,她是植物遗传及演化实验室的研究员,“我为这些海甜菜果实上了色,这类植物通过对于两种繁殖策略的交叉使用,彻底征服了大西洋的欧洲沿岸。”这一实验首先是为了研究海甜菜籽的传播方式,其次还为了验证它们的休眠能力。“这是有史以来首次对于该物种所进行的全方位观察。”对于普通植物来说,值得研究的无非就是种子的传播情况,要不就是它们随着时间慢慢发芽的过程,但对于海甜菜来说,这两点都足以引起人们的兴趣。


    根据木栓层的不同结构,这些海甜菜籽被分成了2~8组。它们会聚在一起构成了一个个直径为几毫米的球形果实。每年海甜菜树都会结出数以千计的果实,而当它们成熟的时候就会坠落到地面。从1990年代起,我们已经了解到这些果实可以立即生根发芽,或是暂时休眠,然后在一段时间以后恢复活力。这种个体的变异性是由于包裹在种子外的木栓层厚度发生了变化。木栓层的厚度直接影响了种子的休眠能力以及果实的漂浮能力。“这些种子的休眠能力越强,就越有可能被潮水带离父母的脚下。”克莉丝汀做出了上述评论。


    2004年,另一位学者指出:在两周时间内,对于所有置身于某个海水循环系统中的种子来说,有大约50%的“幸存者”能够继续漂流;其中甚至有一部份能够坚持62天。但超出了这个时间上限的话,种子就再也不会发芽了。因此。对于海甜菜籽来说,休眠与萌发是息息相关的。眼下,克莉丝汀又开始重新考虑那些被铺放在沙地上的蓝色果实了,她想:20%的果实被海浪卷走,然后随着水流一路漂浮,直到抵达某处的海岸。浮力和洋流甚至有可能让种子到达英格兰……当然不只是海甜菜籽。


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