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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    那些埋藏在地下的愛情

                    2013-03-15 15:11:52


                    / 攝影/


                    大千植物世界,有的落落大方,借風花雪月、蝶蟲飛舞演繹出一段生命的奇跡。然而,也有的羞羞答答,將生兒育女之事悄悄藏于地下。

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                    對于大多數植物來說,一般都是地上開花,地上結果。不過,普遍規律中也有特殊情況,那就是地上開花,地下結果,如花生,因其具有鉆入地下結果的特殊性又稱落花生。更有甚者,地下開花,地下結果,這就是兩型豆。

                     

                    三花兩豆

                    兩型豆,顧名思義,是指具有兩種不同豆莢的植物。所謂“兩型”,是指該種植物在同一株植株上,既有像其他豆科植物一樣的蝶形花,也有結構簡單且較為罕見的閉鎖花。蝶形花花冠純白或淡紫,小巧精致,排成一串短總狀花序,高懸于莖干葉叢。閉鎖花白色肉質,結構簡單,無花瓣,一朵小花悄悄地藏于地下,長在根莖基部,花萼包裹著雄蕊和柱頭。

                    這“地下開花,地下結果”的奇跡讓人想起了同一家族植物——落花生。落花生是一類主動埋藏“愛情結晶”的典型。它在地面開花、受精后,子房柄可不斷伸長,接近地面。這時,靠近地面的子房頂端會長出一個木質化的錐狀保護帽,俗稱“果針”。正是這枚果針,可以將受精后的幼果“推波助瀾”地扎入地面,發育為一枚圓溜溜的胖豆莢。

                    然而,兩型豆與落花生又略有不同。兩型豆的地下閉鎖花是開花、結果一輩子都在地下進行。更為奇特的是,它還有一種長在莖干上的閉鎖花,盡管“能見天日”,但依舊“閉關自守”地從不開放,也不顯露任何花的跡象,只有綠色的萼片將雄蕊和雌蕊保護起來,悄悄地完成“生兒育女”的使命。人們不禁要問:這纖細的藤蔓植物,為何要開三種花,結兩種豆呢?

                    常言說:“開什么樣的花兒,結什么樣的果?!本突ㄐ味?,地上開放花與地上或地下閉鎖花分屬于兩種類型的花。開放花有花萼、花冠和雌雄蕊,不僅顏色漂亮而且清香撲鼻。閉鎖花的結構簡單特化,沒有花瓣,只有萼片緊閉大門,忠誠地保護著里面幼嫩的雄蕊和雌蕊。兩種類型的豆莢也不一樣。開放花結普通長豆莢,豆莢為深綠色,成熟后變褐色,內含23枚種子,所以又叫三籽兩型豆。閉鎖花結短豆莢,豆莢為白色,帶一點紫,僅有的一枚種子也呈白色,樣子很飽滿。閉鎖花的花萼和豆莢是白色的,說明黑暗中的閉鎖花和短豆莢的發育并不需要葉綠素,其營養供給可通過地上部分獲得。

                     

                    黑暗中的婚禮

                    從“傳宗接代”的角度來說,兩種類型的花各司其職,各有使命。掛于莖干乃至頂端的開放花長有奇特的蝶形花冠,可吸引傳粉生物前來拜訪。同一朵漂亮花冠內的雄蕊和雌蕊,拉開距離,相互漠視,保持“冷戰”,成為“最熟悉的陌生人”。它們這樣做,只有一個目的:避免自花受精,達到異花授粉。

                    相反,埋藏于地下的閉鎖花,結構簡單,一旦成熟,雌蕊往往會“小鳥依人”般地拜倒在花藥的“石榴裙”下,花藥也會就勢靠近柱頭。在黑暗中,這場“婚禮”少了一份熱鬧,多了一份安靜。地下閉鎖花就這樣與世隔絕般地藏于“深閨”,用自花受精的方式完成了莊嚴隆重的“人生使命”。

                    從遺傳角度而言,開放花的存在自有它的道理。大家都知道,近親結婚的后代,其幸存的機會是有限的。植物似乎也懂得“近緣結親,后代單一化”的道理。因此,在漫長的進化過程中,大多數植物的演化方式都趨于異花授粉,豐富后代遺傳物質的多樣性,加強其個體適應環境的能力。對兩型豆而言,長豆莢的種子與短豆莢的種子相比,其基因多樣性要豐富得多,在“物競天擇”的自然選擇下,更易受到大自然的青睞。

                    閉鎖花自花受精,其種子基因型僅為母株的“翻版”或克隆,很難“勝于藍”。更嚴重的是,種子不能遠距離傳播,只能就地生根發芽,與母株共享棲息地,競爭資源。如此說來,我們不禁會問:閉鎖花是一個多余的“闌尾”嗎?它有存在的必要嗎?

                     

                    地下開花為了誰

                    研究發現,閉鎖花其實是植物應對不利自然條件的一種適應機制。當環境中缺乏必需的傳粉生物時,無論開放花綻放得多么絢麗多姿,也鮮有傳粉昆蟲前來拜訪。當開放花成為“無人理睬”的“壁花”,面臨“不孝有三,無后為大”的尷尬事實時,自花受精的閉鎖花就可以大顯身手,彰顯自己存在的價值了。無論傳粉者來與不來,它依舊花開花落,花落結果。閉鎖花種子雖然基因型有些單一,但生存優勢明顯。它在地下發育成熟后,即可萌發生長,而且土生土長,水土條件適宜,生存無障礙。閉鎖花種子的存在保證了植物基因發揚光大,做一個“子子孫孫無窮盡也”的完美補充。

                    當然,閉鎖花和開放花的花期相互交錯,處于不同季節。一方面可保證每種類型的花在開花結果時都有足夠的營養供給,另一方面也是植物應對極端環境的巧妙機制。當高溫或低溫來臨時,地上開放花及其種子皆受到威脅,地下閉鎖花和種子則可安然無恙地度過難關。地下閉鎖花在地下開花結果,既可防止外界動物的任意偷食,又能和某些擅長刨食地下果實的動物達成“雙贏”:我為你提供食物,你替我傳播種子。在生物漫長的進化歷史中,動植物間形成了高度的協同進化機制。說到這,不難想到一個很有意思的問題:落花生將果實藏在地下,是為了給人類取食,還是為了躲避某類動物的掠食呢?

                    其實,閉鎖花在植物界并非罕見。研究發現,目前至少有2457屬植物中有地下閉鎖花結實現象;地上、地下都有閉鎖花的植物有1334屬。鴨跖草屬植物喜歡長在水邊,一旦植株全部被水體淹沒時,就會長出閉鎖花,安然度過“非常時期”,正常繁衍后代。小巧精致的堇菜屬植物也是閉鎖花的代表。以紫花地丁來說,春季長出開放花,亮出漂亮的紫花冠;夏天開閉鎖花,毫不起眼,藏于根莖基部,唯有細看,才能覓到那些沒有花瓣的綠色花朵。名貴藥材孩兒參和京黃芩等都有閉鎖花和開放花共存的現象。不過,地上閉鎖花的果實發育行徑不一,有的閉鎖花可以像花生一樣主動地鉆到土里,有的受沙壤環境所迫,生于地表附近的閉鎖花易被沙土掩蓋。

                    總而言之,開放花高高在上,盡顯生命活力的飛舞與張揚;閉鎖花藏于地表或地下,低調行事,甘愿充當“替補隊員”。這兩種類型的花都可產生大量可育種子,保障了逆境下植物的基本繁殖和新環境下異交種子的適應能力。



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