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趣談成語學科學(16):招蜂引蝶花為媒

春天,繁花盛開的季節,花兒們紛紛用自己的絢麗多姿形象,點綴着人們的生活環境。有了它們,我們的身邊世界才綻放出無數的五彩斑斓。

姹紫嫣紅的鮮花為什麼要春天裡盡情地展現自己的美麗?它們的心願其實隻有一個,那就是吸引傳粉昆蟲,拜托這些自然界的"愛情使者",把花粉輸送到其他同種植物的雌蕊柱頭上,去完成一年一度至關重要的"人生大事"。

一時間,好一個蜂兒忙、蝶兒醉,你追我趕繞花飛,煞是熱鬧!此刻,"招蜂引蝶"也就成了植物們無比幸福的美好時光。

花朵的結構

植物花朵,承擔着産生種子以繁衍後代的功能,花朵由雄性器官、雌性器官,花瓣、花萼和花托以及花梗組成。雄性器官指的是由花藥和花絲組成的雄蕊群,功能是産生花粉。而雌性器官指的是由子房、花柱、柱頭三部分組成的雌蕊群,子房中的胚珠受粉後,才能發育成為種子。花瓣(花冠)和構成花被,包圍着雄性器官和雌性器官,它們的共同目标都是吸引昆蟲們過來采蜜,以期達到繁育後代的美好目标。

趣談成語學科學(16):招蜂引蝶花為媒

植物花朵吸引昆蟲們光顧的重要手段之一,就是分泌出昆蟲所需要的糧食---花蜜。花蜜來自于花朵自身的蜜腺,是由植物從土壤中吸收得到的營養以及光合作用下形成的,花蜜除滿足自身生長發育的需要外,多餘的就貯存在植物體内。

到了開花季節,這些營養物質就被輸送到花朵上,一部分用來形成果實和種子。另一部分則轉化為蜜汁,貯存在蜜腺細胞中。為了達到植物的繁育使命,蜜腺細胞就會動用這些營養物質,在适宜條件下,通過蜜腺的表皮分泌到體外,吸引昆蟲們過來采蜜。

花瓣上有着一些不大顯眼的紋路,我們稱之為"蜜标"。不要小看這些紋路,開花後的一兩天,昆蟲們就會聞香覓迹,循着這些紋路,來到花朵上尋找花蜜。

當花朵中的柱頭已經成熟,就可以開始接受花粉了。此時,昆蟲們過來采蜜時,會不經意中爬過花藥,全身也就沾滿了花粉。而沾在它們身上的這些花粉,此刻就有可能被帶到柱頭上。這些幸運的花粉,于是便參與到了植物種子的孕育。

植物授粉的方式可分為兩種:一些植物的花粉可以在自己柱頭上萌發,被稱之為"自花授粉";大多數植物則需要接受另一株同種植物的花粉,才能夠完成授粉工作,這就是"異花授粉"。

當花粉一旦落到同一種植物花朵的柱頭上,就會長出花粉管,花粉管會沿着柱頭,穿過花柱,到達子房,使胚珠得以受精。花粉粒中有兩個雄性細胞,其中一個和胚珠中的卵細胞結合,分裂形成植物的胚。另一個則會和胚珠中的另外兩個細胞結合,形成胚乳。胚乳儲藏有胚生長所需要的養分。胚加上胚乳和種皮也就形成了植物的種子。

然而,我們所看到的一些植物果實,其實并不是種子,而是由保護種子的發育而成的。例如蘋果,它那香甜可口的肉質部分并不是種子,而是由原先的子房發育形成的,目的是用來保護真正的種子,也就是果核部分。除此之外,果實還有幫助播撒種子的功能,因為色彩豔麗、甜而多汁的果實,常常會吸引動物們過來覓食,進而使自己的後代走向了四面八方。

花朵的功能

在植物花朵和動物的關系中,植物之是以用自己婀娜多姿的花朵去迎合動物們的不同嗜好,目标是相當明确的。但面對五彩缤紛、芬芳無比的花朵,你可否知道昆蟲們采蜜時各自的喜好?

昆蟲在采蜜過程中往往有一些特殊的嗜好,尤其都會光顧同一植物的花朵,對周邊的其他植物花朵視若無睹。這一嗜好有利于保證同一種植物通過互相間的異花傳粉,繁育出屬于自己的純正後代。那麼,植物們是如何讓昆蟲面對外面的花花世界無動于衷的呢?又是如何保證昆蟲們的口味專一,進而達到固定植物種群主要特征的目的呢?

以蜜蜂為例,當不同形态的花朵分别分布在不同區域,蜜蜂就會持續選擇一種花朵來采蜜。但不同形态的花朵要是均勻分散到同一個區域那就糟啦,蜜蜂們有可能會出現一股懶惰勁,變得不那麼挑剔。當然,蜜蜂在作出選擇之前往往有4-5秒鐘的考慮時間。如果這個時間段内蜜蜂發現了相同的花朵,那麼它就一定會選擇那些相同的花兒。

蜂兒同樣也有自己的記憶效應,蜜蜂和熊蜂更具有較強的學習能力,它們會把之前采集花蜜的經驗運用到後續工作中。可是,即便有了工作經驗的積累,有時候也難免會來點偷懶。是以,為了"投其所好",同一品種的植物們就大片大片地集中開花了。

趣談成語學科學(16):招蜂引蝶花為媒

蝴蝶傳粉(作者攝)

趣談成語學科學(16):招蜂引蝶花為媒

攝自上海昆蟲博物館

顔色的貢獻

花兒們為什麼有着數不清的奇特絢麗色彩?達爾文的自然選擇 學說是這麼解釋的:昆蟲活動在其中起到了相當重要的作用,因為在億萬年前,裸子植物剛剛在地球上出現,昆蟲數量還不是很多。花朵顔色也比較素淡,那時基本是靠風力給植物們傳粉的,這些植物是以被稱為"風媒花"。

後來出現了被子植 物,昆蟲品種也随之增多。被子植物的花朵更分化出花萼和花冠(合稱花被)。花瓣也不再隻見綠色,而是出現了比較顯眼的黃色、白色等顔色。形狀也開始變大,有的還長了蜜腺來分泌蜜汁,有的更能散發出芳香,這些靠"色誘"昆蟲過來傳粉的植物,就是今天所說的"蟲媒花"。正是由于"蜂争粉蕊蝶分香"的緣故,今天的昆蟲逐漸成為了植物界花朵傳粉授精的主力軍。

可以想象,假如當初有一種植物,它的花朵顔色微紅,在一片綠色的襯托下一定很顯眼,很容易引起昆蟲們的注意,那它獲得傳粉的機會就更多了。在漫長歲月中,這些植物通過不斷強化這種優勢,直至其後代也漸漸進化形成純一、顯著、鮮豔的紅色花朵。可以說,正是因為昆蟲參與下的自然選擇,形成了形态各異的各種植物,也造就了五彩缤紛的花朵。

要知道,不同動物對顔色的喜好也是有所不同的:鳥類對紅色比較敏感,蜜蜂對黃色和藍色的花朵情有獨鐘,蛾類則喜歡白色。可見,花朵之是以能針對傳粉者釋放特定的顔色信号,與植物渴望吸引不同動物的視覺有着相當大的關系。

芬芳的功勞

從生理需求上來看:花朵的香氣并不隻是專供人們來陶醉的,而是為求取昆蟲幫助傳粉的一種氣味"語言",是以花香又被稱作"異種資訊素"。此外,花中芳香油的彌散,還可減少花瓣上水分的蒸發,使它不至于因日曬而枯萎;或者因寒冷而凍壞。從物質基礎上來看,大部分散發香氣的花瓣中都有一種油細胞,能分泌出香味濃烈的芳香油,這些芳香油分子很容易揮發,帶來香氣四溢。當然,也有部分花香并不生成芳香油,而是因為花朵中存在有一種配糖體,配糖體經過分解,同樣也能散發香氣來。

不僅如此,有時有些植物甚至為了迎合一些傳粉者的小嗜好,使它們在傳粉工作中與自身保持專一性。例如黃色的臘梅就專為喜歡聞香的蜂類準備了香甜的氣味(那是酯類化合物的特有味道)。雖然這樣的手段顯得有點兒粗糙,但在很大程度上足以保證所傳遞花粉的品質了。

花朵們在植物收獲的季節來臨之前,借助五彩缤紛的色彩和芬芳的氣味,邀請動物們前來作客,動物們則通過自己的辛勤勞作,在幫助植物們完成種群延續的使命過程中,同樣獲得豐收,這就是自然界天賦的雙赢。

本文曾刊發于《科學24小時》2018.4,這裡有所修改。

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