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你见过哪些长得比较逆天的植物?这里有一种非洲白鹭花

作者:植物科普日记

传说我是一种食肉植物。

其实真相往往令人意外。

我是Hydnora africana,来自非洲干旱和半干旱地区,从安哥拉(Angola)南部,沿着开普(Cape)海岸,环绕Cape东部和KwaZulu-Natal南部,都有我的地盘。

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Hydnora在非洲和阿拉伯半岛的分布 / Elijah, M.M. et al.2021

我的中文名应该叫非洲白鹭花吧,虽然我也不知道中国人为什么要赐给我这样的名字。不过按照字面翻译,我觉得我也可以叫非洲菌花。

为什么叫菌花呢?因为人们发现我的时候,只看见一团红色的类似花球(最后证实确实就是我的花),似乎是突然从土壤里蹦出来一样。当时的人们都认为我可能就是某种真菌,因为真菌都喜欢在某个雨天之后突然出现,而且全身都没有叶绿素,比如那些蘑菇,红伞伞白杆杆不是也以这样的方式出现的吗?

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Hydnora africana

你见过哪些长得比较逆天的植物?这里有一种非洲白鹭花

不过,植物学家们最后证实我不是真菌,而是实实在在的被子植物。所以,植物学家们给我取了Hydnora的属名,就是“类似真菌”的意思。又因为我出现在非洲,所以属名后面的种加词用了africana,就是“非洲的”意思。属名Hydnora +种加词africana就是我的学名了。我的名字在不同的国家叫法不一样,同一个地方对我的称呼也可能不一样,所以不管人们习惯叫我什么名,想证明它们说的确实是我就请认准我的拉丁名Hydnora africana,国际标准认证的唯一学名。

以前我属于菌花科(Hydnoraea)大家族,但现在菌花科被取消了,菌花科下级的所有属菌花属(Hydnora)(也就是我所在的属)和Prosopanche属一起被归到了马兜铃科(Aristolochiaceae),我们是被子植物中唯一完全没有叶状结构的两个属,甚至连鳞片都没有。

我的宿主植物

有人很好奇,我是怎么突然从够土里蹦出来的呢?是不是和中国神话里的齐天大圣一样有什么特殊的本领?

你们还真说对了,我就是有一项特殊的本领,那就是“寄生”。

“寄生”这个词大家都不陌生,在生物学专业术语里,“寄生”指的是“两种生物在一起生活,一方受益,另一方受害,后者给前者提供营养物质和居住场所,这种生物的关系称为寄生”。通俗一点,就是霸占别人的身体,偷取别人的养分。动物之间的寄生关系大家都不陌生,因为你们人类体内有时候也会有寄生虫。

我们植物之间也有寄生关系。比如我,就是全寄生植物,自己不生产养分,全部靠偷取。因为我自身没有叶绿素,不能进行光合作用,所以我只好从我的宿主大戟属植物那里偷来养分,供我生长。

目前发现我的宿主有10种左右,都是大戟属植物,其中比较有名的一个宿主就是美杜莎大戟Euphorbia caput-medusae。提起美杜莎,你们一定忘不了这位希腊神话中的美女,被雅典娜施了魔法,头发变成了很多蛇的怪物吧。我的宿主美杜莎大戟的主干侧生出来很多枝干,真的就像神话中的美杜莎一样,太神奇了。

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Hydnora africana 和 Euphorbia caput-medusae

我的名字“caput-medusae”在拉丁语中就是“美杜莎的头”(“Medusa’s Head”)的意思。美杜莎大戟原产地为南非开普敦,在中国因为不常见,所以成了一种比较高端的多肉植物。

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美杜莎大戟

我是怎么偷取美杜莎大戟的养分的呢?我坦白了吧。

完整的我由营养结构和生殖结构组成的,我的营养结构完全生活在地下,而且高度退化,特征很不明显,无法区分茎、根和叶部分,它看起来确实很像根这个器官,但是又没有根的结构和组织,所起我暂且把它叫做根茎(rhizome)。

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Hydnora africana的根茎 / Williams V. L. et al.,2011

我们菌花属家族的根茎表面有很多疣状突起。我的根茎表面的突起比较有规律,排列形成5-6条脊。我们的根茎鲜活时一般都呈砖红色或红粉色,坚硬,肉质,能渗出粘稠的红色体液;干燥时呈深棕色,木质化。

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Hydnora africana的根茎及其宿主的根

一旦探测到我们宿主的根,我们就会分泌出一种酶,溶解掉宿主根部的硬组织以便把自己吸附进去,这个过程由我们的吸器完成,吸器一旦接上宿主的根,我们就能够依靠宿主提供的营养生活并迅速发展出一个比宿主的根还大得多的地下根茎,并从中产生花蕾,最终露出地面。

我是食肉植物?这不是真相

以前人们认为我是食虫植物,甚至给我描绘成了一种张大嘴长满牙的夸张形象。其实,那不是真的,是你们自己恐怖片看多了臆想出来的吧,你们人类真有意思。

我确实囚禁过一些昆虫,但我不是要吃掉它们,我只是想让它们帮我跑个腿,替我完成传宗接代的任务而已。至于为什么要把它们关起来,这得从我的生殖结构开始说起。

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Hydnora africana (右下角那条细根是宿主的根)

我的根茎上有休眠芽,在合适的条件会发育形成花蕾,经过一年左右的孕育,特别是在一场雨后,成熟的花蕾便破土而出,花朵在地面上开放了。

花的结构也很简单,大部分露在地面上,一部分还藏在土壤里。露在地面上的有花被,或者还带着一部分花管。我的花被通常3裂,但花被裂片尖端仍生在一起,形成一个椭圆球状,是你们从外面看到的样子。

而从里面看,我的花好像一座房子,有上下两个房间,上层房间叫雄蕊室,下层叫雌蕊室。雄蕊的3片花药互相连接形成花药环,犹如雄蕊室的地板,把这两个房间隔开,中央留有一个孔口,成为花粉和访花者在两个房间之间穿梭的通道。

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Hydnora africana的花一起纵切面

柱头也是3瓣的,在下层的雌蕊室基部,形成一个垫状结构,柱头表面在整个花期都保持又潮又粘的状态。雌蕊室再往下就是子房的位置了,将来会发育成为果实。

当我刚开花时,在10米远的地方你们就能闻到一种类似腐肉的刺鼻气味,这种恶心的气味是花被片里面的一个叫做osmophore的结构散发出来的,它凹陷进花被片的内表面,不仅在外观上长得像海绵状的布丁,而且尝起来也是布丁的味道。

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Hydnora africana花被片上的osmophore结构 (白色部分)

因为osmophore是白色的,所以植物学家们称它们为 “white bodies”,而有的植物学家则喜欢叫它们“bait bodies”。人们检测发现,osmophore散发出来的腐肉气味含有二甲基二硫化物(dimethyl disulfide)和二甲基三硫化物(dimethyl trisulfide),这两种化合物在天南星科的“尸花” Helicodiceros muscivorus中也有检测到。

当花刚开时,花被内表面是橘红色的,osmophore是白色的;几个小时之后,花被内表面橘红色加深,而osmophore却变成了灰色。

这么惹眼的花,加上这么独特的味道,我自然成功地吸引了一批“臭味相投”的访花者。

许多鞘翅目昆虫尤其是甲虫,它们被我的味道吸引前来。它们落脚在花被片上,然后穿过花被裂片中间类似毛状体之间的缝隙进入花内,爬到臭味的源头osmophore结构时,它们就会掉入花室。雄蕊室光滑的内表面和陡峭的倾斜让它们无法逃脱,它们则通过花药环的中央孔,进入了下层的雌蕊室中,但花药环却闭合了,又把它们困在来雌蕊室中。就这样,我把它们囚禁了。

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Hydnora africana的花药

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甲虫访花

在数小时之后,有的需要一天以上的时间,花药才会开裂并释放花粉。这时候开始,雄蕊室的内壁组织呈点状变暗,表面出现纹理,不再光滑。被困的甲虫终于可以逃脱了,但它们的身上已经换上了一层粘性的花粉外衣。

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A:花纵切面,标尺= 1 cm;B:访花昆虫与花药环;C:访华甲虫毛发上的花粉,标尺= 20um. ;D:甲虫全身沾满花粉

当花粉释放之后,我传宗接代的任务基本上完成了,腐肉气味就开始消失了。一般这种强烈的气味能维持2-5天。

花期过后大概1-2年,我的果实就成熟了,我的果直径有7–12cm大。我们菌花属的果和根茎全部在地下生长,不过我的亲戚H. abyssinica曾经被发现它的果暴露在地面上,而且它的果成熟较快,一般只需要5个月左右。

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Hydnora abyssinica露在地面上的果实 / Williams V. L. et al.,2011

菌花属的其他成员

菌花属里我还有其他7个兄弟姐妹,它们和我长得差不多,但也有一些差异,给你们看一下它们古怪的长相吧(有一位缺席了)。

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(a) Hydnora arabica (b) H. visseri (c) H. abyssinica (d) H. esculenta (e) H. africana (f) H. triceps (g) H. johannis

我们菌花属的宿主不多,只有大戟科类(Euphorbiaceae)、豆类 (Fabaceae)和火炬木(Burseraceae) ,我们从它们的根上开始安家,和它们共同成长。

我们在非洲民间传说中是可以用来治疗腹泻、痢疾、肾病和膀胱疾病以及其他疾病,在非洲市场上有时也会看到我们的身影,有一些商贩专门去寻找我们,然后拿到集市上当药材卖。

虽然我们的花味道恶心得很,但我们的果实不仅没有毒,而且还很美味。一些动物包括豺、狒狒、犀牛、大象、豪猪和小型哺乳动物都喜欢拱地找我们美餐一顿。当然站在食物链顶端的你们人类也嘴馋,也偷吃过我们的果实,还说我们的果实尝起来很美味,甚至有点草莓牛奶味。但我们的种子很难被消化,这样我们就能随着动物们的四处移动和随地排泄来一场远程旅行了。

目前你们人类就发现了我们8种菌花,我觉得我应该还有其他的兄弟姐妹,这个需要你们继续探索,也许过不了多久,我的第九个、第十个弟妹就被发现了呢。

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Hydnora arabica / JAY F. B. 等,2018

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Hydnora tricepsd的果实 / Maass E. &Musselman L. J.,2004

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Hydnora abyssinica / 摄影:Ottmar Kullmer

参考文献:

[1]Thorogood C . Hydnora : The strangest plant in the world?[J]. Plants People Planet, 2019, 1(1):5-7.

[2]Bolin J F , Maass E , Musselman L J . Pollination Biology of Hydnora africana Thunb. (Hydnoraceae) in Namibia: BroodSite Mimicry with Insect Imprisonment[J]. International Journal of Plant Sciences, 2009, 170(2):157-163.

[3] Hydnora africana