聪明的植物

时间:2016.8.1
分享:小丸子
整理:簋儿

很高兴,今天能在这里和大家一起分享我平时学习观察植物的一些收获,因为不是专业选手,只是一个植物学的业余爱好者,所以来讲这样的课,感觉有点心虚。我特意邀请了上海植物园科普讲解志愿者、宝钢老干部大学花艺教师、园林工程师郑炜老师做为我的后援。讲的可能有一些不对的地方,欢迎大家指正,也请郑老师及时补正,以后一起交流学习所得。

今天给大家分享的主题是聪明的植物。在人们的眼中,植物不会动,被别人欺负了不会跑,其实科学家们却发现,植物有一些特殊的本领,它们也会用行为表达它们对事物的喜好和厌恶。

植物的伪装

大家可能觉得一些动物的伪装本领很强,什么变色龙、竹节虫。其实有些聪明的植物也会进行伪装,它们把自己伪装得普通些,可以躲过动物的眼睛;使自己长得恐怖些,可以吓退要伤害自己的生物;把自己扮得像昆虫,还能吸引昆虫过来传粉呢。

种过多肉植物的同学们肯定知道,有一种植物叫做生石花,我们一般都把它们叫做PP花,这种花的样子很奇特。

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其实这些花的家是在非洲干旱而多砾石的荒漠上,它们长得比较矮小,有两片肉质叶呈圆形,在没开花时,简直就像一块块、一堆堆半埋在土里的碎石块或卵石。这些“小石块”呈灰绿色、灰棕色或棕黄色,有的上面镶嵌着一些深色的花纹,如同美丽的雨花石,有的则周身布满了深色斑点,就像花岗岩碎块。我也种过一些生石花,有时候去浇水,确实都发现不了它们。这些小石块不知骗过了多少旅行者的眼睛,又不知有多少食草动物对它视而不见。不过这种生石花能够开花,更令人惊奇了,每年的冬春季,都会有绚丽的花朵从“石缝”中开放。盛花时,一片片的生石花覆盖了荒漠,特别好看。然而当干旱的夏季来临时,荒漠上又是“碎石”的世界了。

可惜我种的生石花,没有等到它开花的时候,水平太差。

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在非洲南部的荒漠中,还有一种奇特的伪装植物,它把自己的茎缩成半球形,表面还长着龟甲般的花纹,看上去极像一只乌龟壳,因此人们叫它“龟甲草”。

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就象这个样子。干旱时,它的枝叶全部枯死,只有半球形的短茎活着,像只乌龟趴在地上,从而可骗过动物的眼睛,使自己生存下来。当雨季来临时,在它茎的顶部很快长出枝叶,开花、结果。

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这是它长叶子的样子。由于短茎有外壳保护,可以防止里面的水分蒸发,因而可以保持它的生命。

还有一种珍稀的一级保护植物叫做龟甲牡丹,道理和龟甲草一样。2015年宁波海关在对一批申报品名为工艺品、陶瓷的进口货物进行检查时,就发现了里面实际上是装满进口多肉植物的邮包。有15株是龟甲牡丹,这种植物生长非常缓慢,百年才能长到手掌大。

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这个是龟甲牡丹,也是一种多肉。开花的样子,很漂亮。

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我听说这批花被查了以后,后来被送到杭州植物园,被当成了宝贝。

有些植物,为了避开取食者,采取更主动的伪装方式。象魔芋这种南天星科植物,它的叶柄很长,立于草丛之中,开花的样子很像一条毒蛇在仰起脖子进攻的架势,足以威吓动物不敢靠近。

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这个是魔芋开花的样子。其实这种魔芋植物在我们身边也有,我就曾经见到过,它们的花开起来并不好看
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这是我拍到的魔芋结果的样子。我觉得还是果实漂亮。不过人家开花的样子是为了伪装

有一种眼镜蛇草,产于美国加利福尼亚州北部和俄勒冈州南部的山地沼泽中,是一种十分珍贵、稀有的植物。因酷似眼镜蛇而得名,是许多玩家收藏的目标。眼镜蛇草的瓶状叶生长在根状茎上,高出地面40~80厘米,每一株眼镜蛇草都有几个至十几个瓶状叶,看上去好像一群挺起上身、高低错落的眼镜蛇,凶猛的外表令许多动物望而却步。

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样子是这样的,像不像它的名字眼镜蛇草?

有些植物的伪装是为了保护自己的种子,比如像汽球果,它的果实黄绿色,卵圆形、圆鼓鼓的,既像是充足了气的气球,又像是正在生气的河豚,所以就有了气球果和河豚果的美称,非常奇特。这个植物我经常在花店见到,他们作为插花材料,看上去好特别。

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这个果子外面布满了一根根的小刺,看上去着实能够吓退一些动物,而它的种子就在这鼓鼓的小球里面,果实成熟后能自行爆裂,种子上部附生银白色绒毛,形似降落伞,风吹即飘到各处播种,故又名风船唐棉。外面看上去都是刺,其实它的刺是软的。

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这是里面的种子。是一个空心的球体
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这是它的花,很漂亮。萝藦科的

兰花也是非常聪明的花,有些植物会伪装成昆虫的样子,是为了吸引同类的昆虫过来传粉。比如有一种角蜂眉兰,样子就象是一个角蜂,有圆滚滚、毛茸茸的花的唇瓣,上面分布着棕色的花纹,酷似雌性角蜂的身躯。雄性角蜂被吸引到花朵上,并且在头上沾上了花粉块,当这只求偶心切的雄蜂又被另一朵眉兰花欺骗而故伎重演时,正好把花粉块送到了新“配偶”的枝头上。我找了角蜂眉兰和角蜂的照片,大家可以对比一下。

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图片还不能足够说明问题,骗不了人类,不过足以骗倒了昆虫。

有一些植物会伪装成自己受伤的样子。科学家在对厄瓜多尔南部热带雨林中的林下叶层植物研究后偶然发现,有一种天南星科的植物,其完好的绿色叶片常常被一种矿蛾吃掉,而长有白色斑点的叶子则免受虫害。科学家们经过进一步研究发现,有色斑的叶子“骗过了”矿蛾,让它们相信这些叶子缺少营养,因此不会在上面产卵。

“伪装”是植物在长期的进化过程中,逐渐变得“聪明”起来,形成的一项本领,这对于它们的生存与繁殖有重大意义。

植物的化学武器

有些植物在受到虫、兽侵害之后,会自行生成一种有毒的化学物质,并可以用这种自产的“化学武器”进行自卫防御。或者用释放出化学物质这种方法来传递警报,告知植物的其他部位和相邻的植物开始防御。而有些植物会散发出一些化学物质,来吸引昆虫,或者是来给自己传粉的,例如刚才讲到的角蜂眉兰,能释放出与特定传粉者性信息素相似的化学物质,使雄虫误认为是雌虫向它发出了求爱信号,因此能在一定范围内准确地判断”配偶”的位置,前往赴约。而象猪笼草、捕虫堇也是要发出一些气味,来吸引昆虫上当受骗。

有的植物在受到敌害时,不仅自己能主动御敌,还能为近邻发出“信号”,进行“联防”。例如,当毛虫危害柳树时,柳叶会分泌出一种能挥发的化学物质,给方圆60米以内的同类提供“警报”,同伴在接到报警信号后,也会分泌出一种有毒物质,使得毛虫很难轻举妄动。

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同样的情况也发生在金合欢树身上。金合欢树原产地为热带美洲。这种花树远看去像黄色的云彩,走近能看见细小的叶子和金黄色的小花球,毛茸茸的十分可爱。在每年的春秋两季开花,叶子像含羞草一样。这种树现在在我们很多地方也有引种,因为它们开起花来非常漂亮。

我在厦门植物园里看到个这种树开花的样子。

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满树金黄,非常壮观。花很可爱
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这是它们在自己的故乡生长的样子

但是这种树会产生一种味道不好的丹宁酸以阻止动物啃食自己。被啃食过的金合欢树叶子会释放一种气味,其它同类会识别出,然后在捕食者到来前释放自己的丹宁酸。这个树长劲鹿呀、骆驼很喜欢吃。但是因为它会释放出这样的气味,这些动物吃着吃着就受不了了,就需要换一棵树来吃。可是它已经发出了警报,周围的树都释放出了这样的气味了,动物跑来跑去都是这样的树,就吃不到了。不过动物也是很聪明的,它们就会反着风吹的方向去寻找别的树来吃。

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所以它们之间的斗争也是非常好玩的。

最使人惊叹不已的要算植物释放出来的激素了,它能使吞食该植物的害虫发育异常而丧失繁殖能力。如落叶松、太平洋水松、美洲梅中含有保幼酮,这种激素能使昆虫长成既不像虫又不像肾的中间型虫体,使其失去繁殖能力。蜕皮激素也是如此,昆虫吃了含有蜕皮激素的植物后,就会加速蜕皮,提早化蛹,造成发育不良而死亡。

据有关报道,1981年美国北部的橡树里出现了一种舞毒蛾,它们贪食成性,很快便把1000万亩橡树的叶子啃得精光。可第二年舞毒蛾却突然销声匿迹了,而橡树则又蓬蓬勃勃地长出了新叶。科学研究发现,在遭受舞毒蛾咬食之后,橡树叶中的单宁酸含量便会大量增加,舞毒蛾吃了含有单宁酸的叶子后,单宁酸和舞毒蛾胃中的蛋白质结合即可生成一种有毒物质,从而使舞毒蛾失去活力,结果不是病死,就是被鸟类吃掉。

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有些植物的根部会散发出一种化学物质,让周边的植物无法生存,比如一种叫做斑点矢车菊的植物,矢车菊的根里面包括了一种化学物质,名叫儿茶酚,这种菊的根部会释放儿茶酚。它似乎能杀死很多本地植物,允许矢车菊占领并保留大片的土地,通过释放化学物质来伤害邻居。进而控制领地,接着将那里的资源为自己所用。科学家们做了一个实验,就是将一部分本地植物单独种植,其它的和矢车菊一起种植,一段时间以后,科学家们发现,自己单独种植的植物,可以长得很大,但是和矢车菊一起种植的植物,比正常最起码小50倍。

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这种花在很多国家是明确写着是有害物种

关于这个,推荐大家看一部片子叫做环球纪录《聪明的植物(下)》,很遗憾,我只找到下,没有找到上。大家也可以帮我找一下。

还有我们比较常见的加拿大一枝黄花。这种植物花形色泽亮丽,常用于插花中的配花。

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1935年作为观赏植物引入中国,是外来生物。引种后逸生成杂草,并且是恶性杂草。主要生长在河滩、荒地、公路两旁、农田边、农村住宅四周,是多年生植物,根状茎发达,繁殖力极强,传播速度快,生长优势明显,生态适应性广阔,与周围植物争阳光、争肥料,直至其它植物死亡,从而对生物多样性构成严重威胁。

它的根部会分泌一种物质,这种物质可以抑制糖槭幼苗生长,也抑制包括自身在内的草本植物发芽。所以如果要消灭这种花,是非常复杂的,连根拔了以后,是没有用的,还要进行焚烧。

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但是这种植物实在是太让人头痛了,我看到村里如果有这种植物,有些人干脆就把地直接不种了,因为他们说种起来也没有什么用,都让它给消灭了,加拿大一枝黄花已导致30多种乡土植物物种消亡。

其实植物释放化学物质的现象是非常多的,我们人类就领教了植物的这种化学物质的厉害了。例如荨麻能像蝎子和马蜂一样螫人,它们的叶子背面布满了含有蚁酸、醋酸、酪酸等混合毒液的刺毛,当人和动物触及刺头时,刺头被折断,刺尖扎入皮肉,管内汁随即注入,就会出现斑状红肿,痛痒难忍,有的甚至引起儿童和幼畜死亡。例如这种裂叶荨麻,碰过它的手就变成了这样了。

 

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例如 “见血封喉”又名箭毒木,是迄今已知的最毒的树木,它含有一种乳白色的剧毒树汁,能使中毒者心脏麻痹,血液凝固。人们把这种毒汁涂在猎兽用的箭头上,中箭的野兽只能行走三五步便倒毙。所以叫做见血封喉。

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这是我在辰山植物园里拍到的见血封喉。其实这个树也很珍贵,植物园都当作镇园之宝了,像杭州植物园里也有,不过我还没有找到。

这些都是植物保护自己的方法,所以我们要知道植物的属性,在野外的时候,有些不认识的植物,不能随便去摸,去吃,去闻。

从外表看不出来它有这么强的毒性,和别的树没有什么两样。所以说在野外,你不去摘花,挖花,既是保护植物,也是保护自己。就象夹竹桃的花就不能随便摘,还有漆树、荨麻、乌头。因为你也不知道这种植物的哪一个部位会释放出这样的化学物质,是吃有害,还是摸有害,还是闻闻有害。

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夹竹桃
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漆树
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乌头
植物的动物保镖

植物和动物之间的关系非常密切,我们最常见的就是植物寻求动物来给自己传粉,花儿为昆虫提供花蜜和花粉作食物,虫儿们在“挨家挨户”大快朵颐。也有植物是通过动物来给自己传播种子。例如松鼠等啮齿动物有贮存食物的习惯,它们把吃不完的松子、栗子等埋在土里,然后又忘了取食,结果到了第二年种子就发芽了。植物通过给松鼠一些吃的,损失一些种子,来实现自己的传宗接代。不过有些植物也需要寻求动物的保护,寻找动物来做它们的保镖。

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当欧洲玉米遭到毛虫进攻时,玉米植株就会释放出易挥发的石竹烯来吸引寄生蜂。寄生蜂会在毛虫体内产卵,这样就减缓了毛虫的进食速度。几周之后,寄生蜂的卵孵化,毛虫随之死亡。欧洲玉米还可以在地下释放石竹烯,来抵御根虫的攻击。这些挥发性物质通过土壤的孔隙传播,告诉根虫的天敌:食物准备好了,快来美餐一顿吧!

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这种现象也发生在烟草和棉花身上,它们在遭到毛毛虫啃食时,都会产生这样的化学物质,吸引寄生类黄蜂前来。寄生类黄蜂会将自己的卵放入啃食植株的毛毛虫体内,然后毛毛虫将死去,并养活黄蜂的幼虫。

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有一种叫做颠茄的植物,果实艳红、叶片多汁、花朵鲜艳,这些特征让食草动物垂涎三尺。但它果实有毒,虽不一定致命,却为它阻挡了大部分“天敌”。这还不算,若是有动物咀嚼了它的叶片,叶片“伤口”不会像其他植物那样很快愈合,而是分泌出蜜汁,吸引蚂蚁到来。此时,若是有鼻涕虫、甲虫幼虫等再试图侵犯它,就会遭到这些蚂蚁“保镖”的攻击。实验显示,这些“保镖”能令颠茄叶受损减少50%。

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植物还有很多很特别的技能,是我们人类无法想象的。比如像捕蝇草,我们都知道它是吃虫子的,但是它的捕虫技术非常奇特。它是依靠猎物碰到它的触毛来引发捕捉行为的,为了避免干扰,同一根触毛需要在一定的时间内被触碰两次,才能引发它的捕捉机制,如果在约30秒内,同一根触毛被再次碰触,或者有另一跟触毛被碰触,那么“扳机”就会被触发,捕虫夹迅速关闭夹住猎物。如果超过30秒没有第二次碰触,那么捕蝇草就会“忘记”第一次计数,重新开始。

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捕蝇草和它的触毛

BBC植物王国之食虫植物,这个记录片拍得非常清晰,推荐大家看一看。虽然只有3分钟的片子,但真是非常完善的展现了捕蝇草的技术。

还有一些植物,会利用它们叶子上的影像,或者是光线接收器,它们可以感知它们的光线被旁边的邻居挡住了,作为应对,它们会向不同的方向长得高点儿,并获取光线。有些植物的花开起来总是低着头,特别是一些高海拔地区,象这种高原上的铁线莲总是低着头,是为了防止紫外线,伤害里面的雄蕊和紫蕊。而像昙花在晚上开放且历时短暂,是为了避开炎热的气候。还有某些品种的无限花序,花朵次第开放以防某一阶段的恶劣气候影响繁育,还有同一批种子播种之后总会有部分在第二年甚至第三年才会萌发。

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对于群居的动物来说,它们需要掌握的一个技术是认识家族成员。动物之间需要亲缘识别,是为了两件事情,认识它们的亲属,避免亲属之间进行交配,以及在社会活动中,对它们的亲属进行帮助。例如,当有捕食者靠近的时候,它们需要发出信号,告诉它们的亲属。

植物也会进行亲缘识别,科学家们发现植物的根对自己物种的根和对其它物种的根的表现形式是不一样的。科学家通过对海南芥进行种植实验,海南芥是一种有着淡紫色花朵的小小野草。科学家在实验中将一些发自同一母株的亲属海南芥,种在一起,其它的则和非亲属种在一起,几周以后,科学家把这些植物根挖出来,去掉泥土,进行称重比较,会发现,亲属种在一起的,它们的根部并没有那么伸展。

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关于这个实验,刚才介绍过的关于矢车菊的这个纪录片里也有。

植物的世界也非常丰富多彩,有很多东西还是需要我们多观察。它可以让我们在这个物质的社会中慢下来,慢下来,细细观察一朵花的开放,去留意身边的美丽。

作者小丸子是微信公众号草木有语的主编,热爱自然的她将身边观察到的一草一木都细心地记录下来。里面有大量的自然笔记内容,值得推荐。欢迎大家关注,请扫下列二维码。

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