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植物的谋略

2004-12-01 17:07:00 来源:书摘 〔法〕让―玛丽•佩尔特 等著 陈志萱 译  我有话说

一直以来,植物为了能够繁殖,在想方设法地吸引动物。植物世界的最后一大变革――种子植物,利用昆虫、动物,甚至人类,以确保它们的播种。

植物――昆虫结亲

对动物世界来说,种子植物的出现也产生了重大的意义。种子植物有力地推动了与它们接触的昆虫的演变。种子植物的伟大变革在于它们与动物保持着一种新型的关系,它们把动物变为自己授粉的媒介。从此以后,传粉由鸟类和昆虫来承担。

花粉本来应该由植物自己来传送。花粉随风飘移,这种方法对孢子植物来说,代价十分昂贵,但它们与我们一样,产生出数量惊人的精子。自然界并不吝惜给孢子植物创造大量的雄性细胞,而它们也不会节约这些雄性细胞。因此,以风传送花粉成了规律,直到种子植物问世。

其实,动物并不想传送花粉,但是它们对花粉谗涎欲滴。花粉散发出香气,引诱着动物。甲虫类以及不机灵但贪婪的昆虫十分喜欢这种香气。从媒些早于种子植物的苏铁科植物得到证实,甲虫类狼吞虎咽地吃了花粉,全身也粘满了花粉,然后又飞走,把它们身上的花粉一直带往另一朵花。植物授粉并不属于花的一种直接战略,而是动物捕食的结果。因为花粉正需要传送,动物捕食只是巧合。因此,虽不能说种子植物是第一种由昆虫授粉的植物,但是在种子植物身上,昆虫传播花粉成为植物授粉的一种通常的运作方式。

植物也让动物传送种子,而植物的果实是种子散播的手段。如果是肉质果实,它就可以作为许多动物的食物,尤其是鸟类,它们通过消化道的另一端把种子排出,排到远离它们嚼吃果实的地方。在球果植物中,种子会落到树下这个可能是最差劲的地方,而种子植物的播种方法则要有效得多。

种子植物并不是全都放弃了以风播种。在温带地区,20%的种子植物继续依靠风传送花粉。比如,森林中的橡树、山毛贿榉、杨树及禾本科植物,实际上是那些几乎见不到花的植物。这些植物不利用昆虫,也就不需要惹人注目。至于种子,风仍然是许多植物的一种扩散方法。例如,槭树和椴树种子从空中降落,还有随风播种的蒲公英……甚至还有一些果实,干裂后从荚中将种子蹦出好几米远。种子植物的整个战略在于运用包括传送概念在内的授粉策略。

禁止乱伦

现在我们来介绍一下花的功能。花以其绿色的萼片(当花含苞未放时)筑起了一堵新的保护墙。而后张开的花冠则是吸引昆虫的广告牌。在花心里有产生花粉的雄蕊,花中央则有雌性细胞的雌蕊。由于雄蕊与雄蕊相距不远,所以这两种性细胞不需要昆虫做媒就能接触;但雌蕊与雄蕊不够灵活,除了在极为罕见的情况下,它们并不会相遇,就连风也不能使它们相互接触。

雄蕊与雌蕊不接触,对植物是有好处的,这样能阻止近亲繁殖,花因此也变得对昆虫具有了吸引力。昆虫飞到花上采集为它特意酿造的花蜜,同时也粘上了花粉。然后,它停落在哪朵花上,就将花粉授到了哪朵花的雌蕊上。为了成功,接受授粉的花也必须是同一种类的花。

现在世界上有27万种种子植物,它们的花粉也各不相同。如同从指纹可以鉴别每个人一样,我们能够通过花粉可靠地辨别植物种类。此外花本身太不稳定,不可能留下许多痕迹;而植物的叶子,它们大同小异,不能说明什么问题,所以许多古植物学家正致力于花粉的研究。

这些多彩的种子植物在短暂的时间里变得如此千姿百态,确实令人惊奇。27万种植物创造了各种各样的差异。以前,植物只是繁殖。伴随着花的出现,在它们身上发生了神奇的改变:它们制定了引诱昆虫的战略,而这些战略也对我们人类产生了作用。

与昆虫一样,我们对花的形状、色彩和芳香也很敏感,以至于在身上喷洒散发花香的香水来吸引别人。我们至今还不清楚其他动物是否也受花的引诱,但花对诱惑力的控制确实奇特。在巴西生长的弹粉兰属兰花,它娇滴滴的花朵散发出薄荷脑的芳香。于是,某些雄性昆虫寻香而来到兰花上,用花香洒出了一块小小的天地。雌性昆虫也闻香而至,在这花香扑鼻的地方,雄性和雌性昆虫不期而遇并交尾。在这种情况下,甚至在花之外的地方,香气都成了诱惑。

如同女人把香水洒在身上更具吸引力一样,花香使有些苍蝇也停留在苹果树上给自己熏染香气,在交尾前把香气洒向它的雌性。这些昆虫利用花香来吸引异性。但花也做一些相反的事情,就像玉兰那样,它们往往会乔装打扮成雌性昆虫,以勾引满身粘满花粉而企图进行交尾的雄性昆虫落入圈套,所作所为令人赞叹。

与花恰恰相反,没有一种动物生来就散发那种讨人喜欢的芳香。在化学方面,只有植物才进行深入的化学转化;而动物在这方面是无能的,它们几乎无所作为。人们生产的药品中来源于动物分子的并不多。不过,动物不需要白费力气,因为它们以植物为食,可以在植物世界里找到所需要的现成分子。动物专门生产管理体内器官相互作用的荷尔蒙,而植物则以从各个方面制造化学物质而独树一帜,植物不仅有某些荷尔蒙,而且还有吸引传粉者的物质或使捕食者厌恶的物质。

不管怎么说,芳香化学是一种植物化学。花的一切都是以诱惑为目的的,除了芳香,还有形状和色彩。我们很少送人一枝冷杉或一棵蕨类植物。这个问题也引起了祈祷教士的注意,祈祷教士也是精神分析学家。他们对人们居然以植物性器官作为礼物赠送别人而感到惊讶,但任何人都不会在城里赴晚餐时送别人一个狗鞭。

1亿年前,种子植物就表现出了诱惑力。而植物的诱惑力早在花之间就存在了,比如衣藻属藻类,尽管它是单细胞,长着纤毛,平淡无奇,不与任何伙伴交换染色体。但当两个衣藻相逢的时候,用纤毛相互接触,过了一会儿,两个如果相爱,就会粘在一起,否则就各奔一方。在交合之后,它们停止排放能吸引对方的化学物质。两个藻类相互引诱的活动早在10亿年前就存在。其实,相互吸引就是与性别特征和选择意识同时出现的。一旦交合结束,调情的愿望便突然中止,并永久地停止了,因为花一旦授粉就会凋谢。

命中注定的花

植物一旦交合,它们的命运就会变得悲惨。所以一般地说,我们不会为发情的藻类或热恋中的癞蛤蟆动情。但是,花仍然是个哑谜。这就是花令人惊奇的魅力。惟有植物新近创造的无限娇媚、极其有效的花,才能达到炉火纯青的程度,因为有些花以绝对非同凡响的方式摆布着昆虫。花有时也像名副其实的刽子手,把昆虫杀死。

这些吞食昆虫的花就属于食肉植物,它们用自己的叶子将昆虫吞噬。植物的花从来不食肉,而是它们的叶子食肉,但自然界中也存在着恶毒的花,像拟态兰花对昆虫运用骗术。兰花的花瓣中有一片模拟成雌性,雄性昆虫被吸引过来,试图与其交尾,目的当然达不到,因为花瓣不具有相应的器官。但当昆虫在头上粘满了花粉要飞走前,受到刺激,射出了精液。食肉植物具备很强的迷惑性。

昆虫喜欢寻欢作乐,并不只是植物恶毒。如若植物的雌性知道有这样的一个竞争者,大概不会高兴。在这其中,萝蘑花的战略更是无可争议的残酷,因为花成了陷阱,它用可怕的夹子能把昆虫捉住。海芋也同样:它们竖起一个绿色或白色(在新娘的茶束中)或红色的大花瓣,花瓣并不像许多人想像的那样是一朵花,而是像一个小号、一只漏斗。在花瓣下有一个管子,管子深处的一个花室里布满了纤细的小花。苍蝇飞进去,一旦把花粉从一朵花移动到另一朵花上,就会被卡在里面而死亡。昆虫为它们服务,但它们却对昆虫不怀好意。更有趣的是,因为苍蝇挡不住烂肉的引诱,有些花还以难闻的气味来勾引昆虫。还有的花呈紫红色,颜色甚至外形都像烂肉,它们还长毛,与尸体没什么两样。而这一切都对苍蝇产生了强烈的诱惑力。

并不是所有的种子植物都能产生令人陶醉的香味。某些植物发出的气味甚至令人作呕。像双旋角花属,意大利撒丁岛南部的一种植物,散发出的气味绝对令人恐惧。在那儿,被吸引的昆虫来采花粉,飞进圆锥形花室的深处,为花授粉,结果被监禁三天。然后,花室天启,满身花粉的昆虫头晕目眩,在空气中才感到有点清醒。它飞出花室,携带着花粉飞往另一棵植物,又落入另一个花室。这一次,它又重复着同样的错误,精疲力竭,窒息而死。昆虫和人一样,多次重复着同样的蠢事。

无花果树的神秘之花

无花果树的发现,为人们研究是否存在一种能将雌、雄性器官都包围在一起的植物结构提供了更广阔的研究空间。其实,这种可食用的并被称为无花果的东西并不是一种果实,而是一个含有大量小花的花托,既有雌蕊,也有雄蕊。这些花产生细小的果实,当你嚼食这些果实时,它们的小核在牙间格格作响。无花果的小花虽然被花托所包,但它仍会在果柄对面留有一个秘密通道,一个几乎看不见的小洞,通过它,昆虫就可以钻进去,随意进行传粉。因为这个小孔很狭窄,所以只有一些超级专业化的昆虫可以通过小孔。它们在无花果里产卵,其幼虫在里面发育,从一朵花爬到另一朵花,成为授粉的经纪人。

植物对性器官过度保护,也可能会使授粉愈来愈困难。而这又可能导致植物繁殖能力萎缩。但任何人都不可能描绘出1000万年以后的情况,因为从现在到那时,人类或许会把植物世界折腾得乱七八糟,糟蹋得什么都没有了。在历史上,植物为了生存,似乎把赌注全都压在了繁殖上来拯救物种,而它们好像并没有发展单个的确有竞争力的防御手段。但当昆虫和动物不停地吞食它们,气候变化造成它们大量死亡的时候,植物发展了防御能力,如植物身上长出的荆棘。它们尤其在自己擅长的方面,以化学物质来保护自己。许多植物是有毒的,或者至少是不能食用的。

人们看不到植物是如何阻止蝗虫,毛毛虫侵袭的,好像一直是人类在帮助植物抵抗外敌。其实,即使没有人的介入,袭击最终也会停止,我们不是见到了成千上万条死的毛毛虫吗?美国阿拉斯加的白色野兔通常每隔10年繁殖,并咬啮了90%的杨树苗和桤木苗,后来杨树和桤木就能长出排异树枝,野兔即使饥肠辘辘也不敢碰它们。

美国新罕布什州达莫斯学院的I?T?鲍德温和J?C?舒尔茨给这种现象做出了解释。他们在20世纪80年代初期发现,当人们毁掉了杨树、槭树或橡树的一部分树叶的时候,树木的其他部分就会奋起反击,产生一些食草动物不能食用的浓缩物质,特别是丹宁。

这个现象的确令人惊讶。但它并不能说明昆虫或动物就放弃咬啮未受伤害的植物。研究人员在分析邻近未受伤的树叶时惊愕地发现,它们的丹宁沈度也以同样的比例增加。惟一合乎情理的解释是:受伤的树木向其他树木发出了警报信号。

非洲羚羊的神秘之死

在进行科学研究时,有人提出了一个问题时,往往会发现别人也在搞相同的研究。在同一个时期,南非比勒陀利亚大学范・霍芬教授也在力图弄明白,以刺槐叶为食的一种羚羊――非洲羚羊为什么会在它们拒吃的树旁饿死。囚禁时的紧张并不是一个令人满意的解释,因为场地虽然被围,但仍很宽阔。范・霍芬教授在对死亡动物的尸体解剖中发现,由于丹宁含量很高,它们的胃里有大量不消化的树叶。

有关这个问题的实验仍在进行。有人带了一组学生,拿着棍子敲打刺槐的矮树枝,敲碎树叶,每隔一刻钟对树叶进行一次分析,他们发现丹宁的数量有规律地增加。在遭受了两个小时的虐待后,丹宁的含量达到了起初的两倍半。遭到袭击后的100个小时,刺槐树叶里的丹宁比率才恢复正常。于是,研究人员又重新开始实验,赦免了几棵树。这些树位于一棵挨揍的树半径三米的范围内,它们产生的丹宁也都增加了。这说明树木之间必然通过传播媒介存在某种联络。

有人预计,传播媒介首先是由根部传送化学信息的。但是,任何实验都没能证实这一假设。鲍德温和舒尔茨对此做出了解答,他们发现,植物间的联络是通过一种十分简单的气体,这种气体只包含两个碳原子:乙烯。这是一种货真价实的气体荷尔蒙,从一棵植物散发出来,对邻近植物产生影响。人们已经知道,乙烯在水里成熟过程中发挥着作用,因为苹果在成熟时大量散发的乙烯居然会加快附近的绿香蕉变黄的速成。

乙燃能加快水果的成熟,促进叶子产生丹宁。我们确定乙烯为一种联络的媒介,它至少起了传送信号的作用。在1994年,有人发现乙烯与最近发现的植物气体荷尔蒙――一种甲基(JASMONATE)结合,它能促使烟草幼株使用专门的基因来防御寄生虫。

植物是很有经验的化学家,它们不但运用乙烯,还利用其他的气体来传播信息。我们现在知道,受毛毛虫攻击的玉米植株会散发出鸡尾酒的气味,吸引胡蜂来消灭毛毛虫。当卷心菜遭到有名的菜粉蝶啃咬时,也有类似的战略:它们发出一种能吸引小胡蜂的气味。于是,胡蜂在粉蝶的幼虫中产卵,将部分幼虫消灭。

瓢虫的战术

我们可以从以上的例子中得出这样一个结论:植物始终操纵着昆虫。但是,有些动物在我们之前就了解了植物是如何自卫的。例如,墨西哥的瓢虫。它在吃西葫芦前就小心翼翼地在叶子里咬出一个圈,只留出几个狭窄的附着点,图形有点像一张邮票。于是,它呆在圈中央,悠闲自在地吃起来。这样,信息就很难通过被分割成一半的叶子进行传递,分割的叶子需要更长的时间才能变得有毒。第二天,瓢虫重新开始玩弄它的伎俩,不过是在另一片叶子上,而且距第一片叶子6米多远。

食草动物的习性也可说明,某些像非洲羚羊这样的食草动物大概也明白这一点。非洲羚羊从来不久久地呆在草地的同一个角落或对同一棵树的叶子猛吃。它们好像小口小口地吃,从一个地方吃到吃一个地方,一副漫不经心的样子。只要还有它们觉得是开胃的草或叶子,它们决不会在开始用餐的地方结束这一餐饭。也许它们领教过植物的反击机制。当它们在同一棵树物上猛吃,或者在同一地方的草上吃得时间太久,植物就会如此大量地产生丹宁或蛋白质。

植物进化的历史并没有因此结束,它们仍在继续,而人类也还有许多要向它们学习的东西。这使得野生的或驯养的植物种类的加快消失更富有戏剧性,因为耕种植物也同样面临着威胁。我们正在对耕种植物进行冒险的基因实验,今天任何人都不可能评估出它的长期后果。

(摘自《植物之美:生命源流的重新审视》时事出版社出版,定价:48.00元,社址:北京市海淀区万寿寺甲2号,邮编:100000)

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