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史軍:植物圈裡的「仙鶴高仿號」!鶴望蘭的跨界奧秘是什麼?

五四青年節來啦!《知識就是力量》特別策劃「青年科學家趣談科學」系列內容,我們將從航空航天、生命科學、化學、人工智慧、動植物、物理天文等領域挑選青年科學家,一方面帶領大家認識中國優秀的青年科學家群體,另一方面,這些青年科學家將帶領大家讀科學、知科學、愛科學。

現如今,

跨界已成了一種風潮,比如:

唱歌的去演電影了,

說相聲的去演電視劇了,

生產空調的去研發手機了……

而植物圈的跨界現象就更多了,

小的像荷包花,大的像紅唇花,

還有些花朵乾脆長出了

類似速食麵的模樣(巴拿馬草)。

當然,也少不了一些賣萌的動物模仿者,

比如,長著一張萌臉的猴面小龍蘭,

渾身長毛的角蜂眉蘭,

還有長相如蝴蝶的醉蝶花。

今天,青年科學家史軍則將為我們揭開

植物界的「仙鶴高仿號」——鶴望蘭的跨界奧秘!

史軍植物學博士,「玉米實驗室」創始人,科學松鼠會成員,兒童科普圖書策劃人。中國植物學會蘭花分會理事,中國科普作家協會會員,教科版小學科學課本核心作者。畢業於中國科學院植物研究所,主要研究方向為蘭科植物繁殖和保護。著有《植物學家的筷子和銀針》《植物學家的鍋略大於銀河系》《花花草草和大樹,我有問題想問你》,還是《Lonely Planet》旅行叢書的譯者之一。同時,擔任《改變世界的中國植物》、《水果傳》、《風味人間》等多個紀錄片科學顧問。

天堂鳥:天堂花朵變鳥頭,純屬偶然

撰文/史軍

鶴望蘭的花朵不僅色彩艷麗,模樣上更是讓人嘖嘖稱奇,有嘴、有眼,甚至連「鶴的頭冠」都惟妙惟肖—無論是在庭院中,還是在花店裡,鶴望蘭都是吸引人目光的焦點。鶴望蘭為何長成這般模樣,難道它們與仙鶴真有說不盡的情緣嗎?

繪圖/子鵺坊


南非飛出的鶴望蘭

今天,我們在世界各地都能看到鶴望蘭(Strelitzia reginae)的身影,但是這種花朵並不是全球廣布的植物,它們的老家在南非,隸屬於旅人蕉科鶴望蘭屬(Strelitzia)的植物一共只有4種,但是這並不妨礙這個家族成為世界園藝界和鮮切花交易的寵兒。

雖然這4種鶴望蘭的個頭和花朵顏色各有不同,但是它們花朵的基本形態是一致的。我們看到的一個「鳥頭」,其實並不是一朵花,而是由很多朵花組成的一個花序。像鳥嘴的綠色部位其實是花序總苞,花朵在開放之前都包裹在其內;藍色的鳥眼睛其實是鶴望蘭的花瓣,這大概是花朵上最明顯的部位;至於黃色的頭冠,其實是宿存的沒有脫落的花萼。如此這般,就組成了一個鳥頭一樣的花序。

鶴望蘭

鶴望蘭的拉丁學名跟其形狀和產地都沒有關係,大概是探險家為了討好英王喬治三世而取的。鶴望蘭的拉丁屬名就來自於他的皇后夏洛特(Mecklenburgh-Strelitz)。這種植物在1773年由英國植物學家約瑟夫·班克斯爵士引入英國皇家植物園(邱園,Kew Garden)之後,奇異的花朵就吸引了公眾的目光,並從此開始了巡遊世界的探索之旅。當然,愛屋及烏的夏洛特皇后也沒少照顧邱園,並且得了個植物學皇后的美譽。

今天,鶴望蘭已經成為世界各地熱帶、亞熱帶及暖溫帶植物園的必備物種,更重要的是它們已經成為重要的鮮切花物種,甚至有「鮮切花之王」的稱號,在花店佔據了重要位置。那麼問題來了,這些奇怪的花朵在自然界扮演的是何種角色呢?

植物園裡的鶴望蘭


鶴望蘭與仙鶴沒關係

在人類欣賞鶴望蘭花朵的時候,首先想到的就是這東西是不是跟鳥有關係?還真是有關係,但並不是跟鶴有關,而是跟一種叫南非織雀(Ploceus capensis)的小鳥有關。這種小鳥有高超的搭建巢穴的技能,擅長在樹上編織鳥巢。當然,它們飛到鶴望蘭的花朵上並不是為了收集搭建鳥巢的材料,而是找吃的。沒錯,這些小鳥的食譜中不僅包括種子、昆蟲,還有花蜜。

在鶴望蘭的花朵上有一個精妙的瓣膜狀構造,這個構造由藍色的花瓣形成。花瓣合生形成了一個劍鞘模樣的瓣膜構造,套在雄蕊之上。在沒有受到外力擠壓的時候,這個「劍鞘」處於閉合狀態。當南非織雀來鶴望蘭上找花蜜的時候,它們的爪子就會緊緊地抓住藍色花瓣,再把它們的嘴伸到花瓣的基部去吸蜜。這樣一來,花瓣「劍鞘」就向兩側分開,「吐出」內藏的花粉滿滿的雄蕊,並給食客的腳來個花粉沐浴。雙腳沾滿了花粉的南非織雀再去下一朵花吸蜜的時候,花粉就會落在花瓣先端那個黏糊糊的柱頭之上,這樣就為鶴望蘭完成了傳播花粉的工作。

南非織雀

更有意思的是,釋放花粉的部位和存放花粉的部位配合得簡直天衣無縫。飛來采蜜的南非織雀根本不用挪動身體,就可以享受完這頓花蜜大餐。

這鶴望蘭的服務意識為啥這麼強呢?其實這還是為了鶴望蘭自身著想。

對大多數植物來說,最頭疼的事情莫過於自花授粉產生的浪費了,消耗了花粉胚珠尚且不說,導致後代孱弱才是大問題。於是大多數花朵都有避免自花授粉的一套機制。

對於鶴望蘭來說,避免自交有兩大絕招:其一,就是花朵次序開放,每個花序上通常只有一朵花在開放,這也是很多植物的策略;除此之外,鶴望蘭還有一個絕招,讓食客安安穩穩地吃飯,別挪腳,這樣一來,花粉就不會沾到柱頭之上了,這一招堪稱避免自花授粉的高級技巧。

如此奇特的傳粉行為,雖然保證了鶴望蘭花粉和胚珠的高效使用,但同時也帶來了一個大麻煩,那就是特化的花朵往往需要特殊的傳粉動物與之配合,遷居他處之後很可能因為傳粉動物的匱乏而無法正常繁育後代了。

鶴望蘭


沒了南飛織雀,誰來傳粉?

時至今日,鶴望蘭已經遍及全球,但是除了老家南非,其他地方就很少有鶴望蘭結果了。這也難怪,在世界的其他角落很難找到南非織雀這個好夥伴了。

有意思的是,在美國的加利福尼亞,竟然有大片的鶴望蘭結出了果實,有些結果率甚至超過了80%。

人們通過觀察發現,黃喉地鶯(Geothlypis trichas)可以幫助鶴望蘭傳播花粉,這種小鳥完全承擔了南非織雀的工作。它們在鶴望蘭花朵上的行為與南非織雀如出一轍。這個發現對於植物遷地保護具有重要意義。

黃喉地鶯

小小的鶴望蘭,承載的卻是大故事,不僅是植物與動物之間的故事,也是植物與人類之間的故事,更是植物與自然界的故事。


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