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植物繁衍的交配方式

從遙遠的白堊紀時代繁衍至今,當年異軍突起的被子植物已經在地球上生活了大約1.36億年,成員遍布世界各個角落。它們花開花謝,春華秋實,生老病死,繁衍生息,看似平靜無奇,實則不知蘊藏多少心思,上演過多少爾虞我詐的場面。植物的一生都在為繁衍后代費盡心血,幾乎每一種植物都有其獨特的交配方式,而它們的房事也同樣精彩絕倫……

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欲悉房事,先辨雌雄
說到房事,當然少不了紅男綠女和他們各自的生理構造。大家都知道,植物的生殖器官是花(此處主要討論被子植物),交配真正用到的是提供精細胞功能的雄蕊,以及提供卵細胞和受精場所的雌蕊。當然,和人一樣,一次成功的房事可不只是簡單地靠那兩個構件就能完成,植物其他部分也在交配中起到重要作用。

【包含花托、花萼、花瓣、雌蕊、雄蕊的花被稱為完全花,當缺少圖中任一部分則稱為不完全花。花的形態千千萬萬,但都可以與上述各部分對應。】

植物的性別有點捉摸不清甚至撲朔迷離,當一朵花里只有雄蕊我們稱之為雄性花,只有雌蕊我們稱之為雌性花,同時具備雌蕊和雄蕊的則稱之為兩性花,而把雌性花和雄性花統稱為單性花。知道這些后我們可以把植物性別大致分一下,首先是雌雄異株,指在具有單性花的種子植物中,雌花與雄花分別生長在不同的植株上,比如銀杏(Ginkgo biloba L.)。這類植物性別比較好分別,長雌花的就是母株,長雄花的就是公株。另外一種就是雌雄同株,而它又分為單性花和兩性花兩種情況。

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【南瓜(Cucurbita moschata (Duch. ex Lam.) Duch. ex Poiret)本身是單性花,雌雄蕊分別在不同的花里,但雌性花與雄性花長在同一植株上;而桃花(Amygdalus persica L.)則為兩性花,雌雄蕊理所當然的長在同一植株上。圖片來自Sara Steger/flickr】

有些植物的性別,則更為令人稱奇。蓬萊天南星(Arisaema taiwanense)在幼年時因為營養生長不夠提供結果之用,便只開雄花,此時即為公。當地下球莖逐年增大,當年能提供充足養分,就會開出兩種花,雄花在上,雌花在下,這時就亦公亦母。等再過一段時間或次年,地下球莖能足夠提供大量養分給隔年春天發芽與傳宗接代用,就只開雌花,結果累累,這時又化身為母。

【蓬萊天南星雌花、雄花、雌雄同株的三種形態,其性別轉換之飄逸,可見一斑。】

和人一樣,植物的交配也是要完成精細胞和卵細胞的結合受精,只不過它們的手段是把雄蕊花藥里的花粉傳送到雌蕊的柱頭。自花授粉的植物會將外來花粉拒之門外,僅僅依靠自己就能完成受精。在植物的進化長河中,由于交配中的精卵細胞來自同一植物,會降低族群中基因的變異,在面對環境的變動或競爭時,這類植物就可能喪失其優勢局面。

【豌豆(Pisum sativum Linn)花的雌蕊和雄蕊被兩片花瓣包裹,我們平常很難看到。當豌豆花還是花蕾時雌雄蕊便已經形成,在花蕾未打開之前,雌雄蕊雙雙同時成熟,交付彼此,完成生命里最重要的一剎那。】

當人們身處一片綺麗嬌艷,香氣襲人的花海時,總是不經心生向往,心曠神怡,其實這多多少少繼承了幫助花朵傳送花粉的基因。為了增加基因變異,提高對環境、競爭的適應,植物總是朝著異花授粉的方向發展,這時相望而不能及的雌蕊和雄蕊要想完成交配,就得尋找一個“媒婆”,自己不能親臨,找人代勞也是不錯的選擇,這些“媒婆”就是生活在植物周圍的昆蟲、雀鳥、蝙蝠等生物,甚至還有風和水。“媒婆”需要做的,就是把一朵花上的花粉帶到另一朵花的柱頭上以便它們完成交配,當然,請人幫忙總歸要付一些酬勞,所以這些花往往有著艷麗的色澤,特殊的香味,或者可口的花蜜。不過,并非所有昆蟲都喜歡香味,因此對于蒼蠅這樣口味獨特的“媒婆”,也會有植物散發臭味投其所好。

忽地笑


【“媒婆”雀鳥和蜜蜂的傳粉工作進行中,對于服務對象和“媒婆”,這是一種“我出花蜜,你傳粉”的雙贏行為。下圖:“媒婆”們快活的進食完后,花粉也就落在了柱頭。】

“媒婆”們受到色澤、氣味的吸引,來到花朵前,食用或帶走自己的酬勞–花蜜(花粉),這個時候花朵就會把花粉悄悄撒落在它們身上,當它們前往另一朵花時,在忙碌的進食過程中,它們攜帶的花粉就會自然而然的落到柱頭上,這樣一次互贏的交易就正式完成。不過,“媒婆”們又不會去分門別類花粉的來源,植物們怎么知道這些花粉是來自他人還是自己,如果沾染上自己的花粉完成受精,豈不是又成了自花授粉,增加變異機會的意義不就蕩然無存了嗎?其實,植物進化至此,我們想到的它也已經想到,為了避免和自己的花粉結合,它們可著實下了功夫,包括讓雌雄蕊成熟時間不同,長度不等,有些植物還會識別自己的花粉,更有甚者花粉對自身有毒。

植物的世界:誘惑,欺騙,交易
不同的昆蟲會有不同長度的口器,植物為了適應傳粉者,會長出一個特殊的結構—–花距,花蜜就儲存在其中。花距同時還起到了選擇的作用,一般花距都有特定長度,如果花距很長,那些口器很短的家伙就只能各自退散了,這樣就會建立特定傳粉者為特定植物傳粉的機制,比起廣撒網,這種機制當然對穩定性起了重要作用。

【為了適應傳粉者,也為了選擇傳粉者,一些植物進化出特殊的花距結構。不過,那些不按路數出牌,暴力弄破花距盜食花蜜的也大有人在。】

在植物和傳粉者的組合中,最有名的一對當屬大彗星風蘭(Angraecum sesquipedale)和非洲長喙天蛾(Xanthopan morganii praedicta)。1862年,達爾文在其《蘭花的傳粉》一書中,推測應該有一種口器也是20cm的昆蟲為這種距長足達20cm的蘭花傳粉,當時無人相信,直到1903年,人們才發現并觀察到這種為其傳粉的天蛾,印證了達爾文的推測。

【大彗星風蘭和非洲長喙天蛾,不同于喜歡夜晚出來撒歡的蛾子,后者樂于白天活動,并因體型酷似蜂鳥常遭誤認。】

雖然大多數植物的花冠距里都帶有花蜜,但也有一些會耍心眼。當見到這種帶有無花蜜花距的花時,昆蟲也會誤以為有花蜜而來拜訪,當其發現無花蜜時卻已經幫植物完成了授粉。在這種赤裸裸的欺騙領域里,大名最為遠揚的就是蘭花家族,它們往往是請人干活不付錢的家伙,蕙蘭(Cymbidium faberi Rolfe)、兔耳蘭(Cymbidium lancifolium Hook. f.)就會通過模仿百合花瓣斑點來對昆蟲進行食源性欺騙。

蘭科家族中那些性的誘惑往往更加讓昆蟲們不能自拔。角蜂眉蘭(Ophrys speculum)的花像極了一只雌性的胡蜂,同時它還會模仿雌性胡蜂特有的氣味,這讓雄性胡蜂真心毫無抵抗力,當饑渴的雄性胡蜂抱著撲倒的心態沖上前,翻云覆雨間就會帶上角蜂眉蘭的花粉,當它下一次尋求合歡之時也就幫其完成了授粉。角蜂眉蘭的這種色誘手段真可謂登峰造極。

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【花瓣上的斑點,在蜜蜂等昆蟲吃貨看來,就代表有花蜜可食,蕙蘭等蘭科植物就習得這種伎倆勾引昆蟲義務勞動。右圖:角蜂眉蘭將花朵偽裝成雌性胡蜂,甚至連胡蜂身上的根根絨毛都在花瓣上偽裝了出來。】

既然可以有那么多傳粉者代勞,為什么有些植物非得進化成只讓一種傳粉者授粉呢?其實,多授粉的植物雖然能被昆蟲將更多的花粉拿走,但大部分都會丟失,不是落在地上,就是落在錯誤的蘭花品種上,而采用性欺騙的蘭花能得到專業的授粉,使相同品種的蘭花之間更直接地授粉,減少運輸過程中的花粉損失,效率反而更高。

前面講了這么多異花授粉,它們科學進化,為什么仍有那么多植物進行自花授粉呢?來看看這種植物——黃花大苞姜(Caulokaempferia coenobialis (Hance)K? Larsen?),花開之時,其花藥的花粉囊同時開裂,油質液漿狀的花粉從花粉囊溢出成球形,很快鋪滿于花藥面,慢慢流向柱頭。此后,花粉陸續流到柱頭的喇叭口,實現自花傳粉。黃花大苞姜采用這種“花粉滑動實現自花授粉”的機制,則是其長期適應高度潮濕、缺乏傳粉昆蟲的生境的結果,正是適者生存法則的生動演繹,這也是自花授粉進化存在的一個原因。

百日菊 百日草


【黃花大苞姜生活在我國廣東、廣西的亞熱帶季雨林中,生存環境高度潮濕,鮮有與傳粉昆蟲打交道的機會。】

世界上的被子植物大概有400多科30多萬種,浩瀚的植物世界精彩紛呈,其奇妙處其實又何止上述這些。至少,在這個幾乎所有生物都要為下一代奮斗的世界,植物們用自己獨特的行為告知我們,它們的房事,也可以很精彩。

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