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快来围观,这里正在上演“黑武士”大战“外星人”

中科院格致论道讲坛

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2022-06-30 13:42:31

为了适应不同的生态环境,植物们长成了千奇百怪的样子。例如会“猴变脸”的猴面小龙兰、有着“烈焰红唇”的嘴唇花……这些千奇百怪的植物,你们见过吗?

出品:格致论道讲坛

以下内容为中国科学院植物研究所研究员王强演讲实录

大家下午好!我是王强,一名植物分类学科研工作者,来自中国科学院植物研究所。今天我要和大家分享的主题叫《植物大变身》。

这里我想先问一个问题:植物和动物是怎么区分的呢?早在2000多年前的古希腊,伟大的哲学家、博物学家亚里士多德对地球上的生物做了一个初步的划分,并对其下了定义:动物是可以动的、异养的生物;而植物是不能动的、自养的生物。当然,他并不知道光合作用,但是他发现植物不吃东西,就依据这两点进行区分。

那么植物怎么变身呢?这很奇怪,因为它们不能动。是像《西游记》里孙悟空的72变?还是像变形金刚一样可以变出4个轮子?下面,我就给大家介绍一下植物变身的技能。

高原上的“眼镜蛇”

首先要从森林中的一条“眼镜蛇”说起,大家请看第一张图。

大概是2018年,我去喜马拉雅山区考察植物,在海拔3000多米的森林里寻找一种名叫鼠尾草的植物。采集标本的时候,我突然发现草丛上有一个“蛇头”立起来,它吐着信子,身上还有鳞片状的斑纹。我吓了一跳,第一反应是扭头就跑。但是我的潜意识告诉我:不能跑!你还是研究植物的,要是跑了,那就丢人丢大了。

为什么呢?因为这10多年来,我每年都会在喜马拉雅考察植物的多样性,常识告诉我,高原地区是很少看到蛇的,更不用说眼镜蛇了。唯一能够看到蛇是什么蛇呢?大家可以关注一下中科院成都生物所的动物学家李家堂教授,他的研究工作告诉我们:高原上偶尔可见的蛇是温泉蛇。只有在有温泉的地方,才能有蛇——因为高原地区太冷了,而蛇是变温动物,温泉蛇可以借助泉水的温度让自己保持活力。

▲ 藏南星 Arisaema propinquum Schott

等到恢复逻辑之后,我探下身抓起了这个小家伙。它长这个样子,实际上这是一种植物,叫做藏南星。大家看到的像蛇一样的结构被我们称之为佛焰苞,而在“蛇”的口部有一个肉穗状的花序,里面有很多的小花。所以我就佯装镇定,又抓起了两条“眼镜蛇”,很开心地跟它们合了影。这是第一个故事。

长在花里的鸟与蜂

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可能有些朋友会觉得:老师,您说变身,但是我看它没变,只是你想象力很丰富而已,是你把这个植物的佛焰苞想象成了眼镜蛇头。好吧,算作我的想象力丰富。不过下面我将展示的这些小家伙,一定会彻底颠覆大家的想象力。

▲ 蝴蝶兰 Phalaenopsis aphrodite Rchb.f.

大家请看左边这张图片,看到它的第一眼,那绝对是一只和平鸽呀。实际上,它的名字叫做蝴蝶兰,这是一个局部放大。我们看到的“鸽子头”是兰科植物雄蕊和雌蕊合生在一起的位置,植物学上的术语是合蕊柱。

▲ 蜂兰 Ophrys apifera Huds.

右图:“黑脸”的蜂兰

这个小家伙看起来就像一只非常开心的、咧着嘴笑的小蜜蜂,它生活在欧洲地中海沿岸和高加索地区,叫做蜂兰。它长成这样是为了吸引真正的蜜蜂访问,顺便帮它传下粉,接着就可以传宗接代了,这是一种欺骗性的策略。但是,你别看蜂兰每天咧着嘴很开心,如果你惹它不高兴,它也会黑脸的。

▲ “小黑哥”有什么悲惨遭遇?

前面说到,10多年来我一直在喜马拉雅地区考察植物的多样性。2020年,我曾经在格致论道讲过一期《雪域精灵》(在雪域高原,有的花是“开”在石头上的 | 王强),内容就是高原上各种各样、千姿百态的植物,它们非常漂亮。但是因为常年在高原工作,高原上的太阳辐射很强,我也被紫外线晒得黝黑,外号“喜马拉雅小黑哥”就是这样来的。

▲ 西藏对叶兰 Neottia pinetorum (Lindl.) Szlach.

当时我在西藏墨脱的雨林里考察,遇到了另一种可以模仿蜂类的植物——西藏对叶兰。不过它模仿的不是蜜蜂,而是另外一种野山蜂西藏对叶兰的花呈淡绿色,有像一对小翅膀一样的唇瓣,让一群野山蜂以为它是自己的同伴,在它的周围玩耍。所以我采它做标本时吃尽了苦头,被一群野山蜂围着叮、叮得满头包,好不容易采集出来。这就是我的“悲惨”遭遇。

▲ 飞鸭兰 Caleana major R.Br.

这个植物就很可爱了,它叫飞鸭兰,也是一种兰花。但在我们国家没有,它生长在澳大利亚和新西兰地区。大家看,是不是跟展翅飞翔的鸭子长得一模一样?澳大利亚人非常喜欢它,还把它印到自己的邮票上面。

▲ 白鹭兰 Pecteilis radiata (Thunb.) Raf.

大家都记得杜甫的《绝句》,“两个黄鹂鸣翠柳,一行白鹭上青天”。在植物界也有这样的白鹭,它就是分布在我们中国、朝鲜半岛、日本、俄罗斯等地的白鹭兰,在日本也被称之为日本鹭草。大家看它像不像展翅飞翔的白鹭?我非常怀疑杜甫当时描述的不一定是白鹭,可能是咱们的白鹭兰。一行白鹭组织起来多难!白鹭会的,白鹭兰都会,它非常漂亮。

长在花里的鸟与蜂

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下面这个小家伙叫做猴面小龙兰,顾名思义,看到它的第一眼就是一张猴子的脸。

▲ 猴面小龙兰 Dracula simia (Luer) Luer

小龙兰是一个大家庭,大概全球共有130多种,主要生长在墨西哥、厄瓜多尔、秘鲁、哥伦比亚及中美洲诸国。如果大家以后去中美洲旅游,你们还会看到很多猴面小龙兰的兄弟姐妹,比如短毛小龙兰、墨线小龙兰、豪敦小龙兰、毛瓣小龙兰等等,它们都在给你“猴变脸”。

▲ 上左:短毛小龙兰Dracula velutina (Rchb.f.) Luer

上右:墨线小龙兰Dracula vampira (Luer)Luer

下左:毛瓣小龙兰Dracula hirsuta Luer& Andreetta

下右:豪敦小龙兰Dracula houtteana (Rchb.f.) Luer

大家知道,猴子家族中最漂亮的一种在哪里吗?没错,是我们中国特有的一级保护动物——川金丝猴,它也被称为“最美猴哥”。我们植物学家也希望在小龙兰家族中找到一张与川金丝猴一样的脸庞,寻找到最美的“植物猴哥”。

▲ 意大利红门兰 Orchis italica Poir.

上图中的这个家伙叫意大利红门兰,是一种兰花。它来自于意大利,也长在地中海地区的其他国家。远远看去貌似没什么特别的,好像有点类似于风信子。

▲ 意大利红门兰 Orchis italica Poir.

如果凑近一看,看看它长成了什么样?这里是头,这里是手,还有两只脚,其他的部位我就不方便描述了。这种花有一个英文名,叫做Naked Man Orchid,顾名思义就是裸男兰。这是非常奇怪的一种兰花,可能大家会感叹:自然界真神奇!但是我要感叹:真没想到,你竟然是这样一种花。

▲ 左:独花郁香兰Anguloa uniflora Ruiz& Pav.

右:抱婴郁香兰Anguloa virginalis Linden ex B.S.Williams

这个小可爱又长在哪里呢?它来自美洲的热带雨林。大家看这朵花像不像一个襁褓中的婴儿,非常的可爱。因为它远看像郁金香,所以它英文名叫Tulip orchids,就是郁金兰。此外,有两名园艺工作者为了纪念一位叫做Anguloa的西班牙矿场老板,它的学名音译过来也叫安古兰。这个家族在南美的雨林有13种,它们每一朵兰花里面都包着这样一个可爱小宝宝

“烈焰红唇”“黑武士”与“快乐的外星人”

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这一种植物就很有意思。如果大家看过张国荣或者周星驰的喜剧片,里面有一个桥段叫做“烈焰红唇”。

▲ 嘴唇花 Psychotria elata (Sw.)Hammel

在植物界,也有一种花拥有烈焰红唇,就是上图的这个家伙——嘴唇花,它也来自于南美洲的热带雨林地区。大家看到的“红唇”其实并不是它的花,如果你隔上一两周再去看,它会吐出来一个黄色的“舌头”,再过一两周,又会开出好几朵白色的小花。这是一个花序,而我们看到的“红唇”部分在植物学上有一个专业术语,被称为苞片。

▲ 双目马兜铃 Aristolochia salvadorensis Standl.

这个家伙就厉害了,它迫不及待地要出场。如果大家看过科幻片《星球大战》,可能对它比较有感觉,这可是参加过“星球大战”的植物!它像不像星球大战里的黑武士?它的名字叫做双目马兜铃,长着两只“眼睛”。其实它的兄弟姐妹也很多,也能作为药材使用。但近年来,科学家们发现它含有一种致癌成分——马兜铃酸。这也是非常奇怪的一种植物。

▲ 单花荷包花 Calceolaria uniflora Lam.

我把最可爱的植物留到了最后,它来自于南美洲安第斯山脉一带。因为它每一朵花都像一个小口袋,或者说小荷包,我们称之为荷包花。但在美洲地区,它的英文名字叫slipper wort,什么意思呢?直接翻译过来就是拖鞋草,它每一朵花都像一只拖鞋。但这个名字就不好听了,当然它还有另外一种名字,叫做Happy Aliens,快乐的外星人。大家看看它是不是有一点像外星人?如果大家以后去南美洲旅游,当你们爬上安第斯山,突然在雪山上的某一个角落发现一片快乐的外星人,那种心情应该是非常快乐的。

植物为何如此千变万化?

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说了这么多千奇百怪的花,大家想一想:为什么植物会如此的千变万化?它们是怎么变成这个样子的?

▲ 千变万化的植物

大家都知道,陆地上的生物最初都来自于海洋,大概从几亿年前才开始登陆,然后逐渐覆盖到全球陆地的几乎每一个角落。而不同的位置有不同的海拔、土壤环境、气候环境,也有不同的动物,特别是不同的传粉动物。

▲ 森林、草原、沼泽湿地、沙漠、雪山

植物需要适应这些条件才能很好地生活下去,所以它们与各种不同的环境融合在一起,形成了我们所看到的森林草原、沼泽湿地、荒漠沙漠、雪山植被等各种各样的生态景观。植物之所以长成千奇百怪的样子,也是因为适应。

▲ 《天演论》——严复

Evolution and Ethics——Thomas Henry Huxley (赫胥黎)

清朝末年有一名大学者叫做严复,他翻译了英国学者赫胥黎的《天演论》,这本书对达尔文的进化论做了一个核心的解释,是非常好的一本书。严复有一句话翻译得特别好,叫做“物竞天择,适者生存”。为了彼此间的竞争,植物长成了千奇百怪的样子,以此得到适合自己生长的生态环境,然后接受自然的对它们的选择:优胜劣汰,适者生存。所以说自然选择才是植物长成千奇百怪样子的驱动力。

▲ 白三叶的故事

最近看到一篇《科学》上的学术论文,让我非常感慨,它讲述的是城市中白三叶草的故事。这种三叶草原产于欧洲和北非地区,很可爱也很好养活,目前全球都在广泛栽培,北京很多的公园、包括香山脚下的国家植物园也有这种白三叶草。科研工作者对全球160座城市大概11万多株的白三叶草进行了取样和基因组序列分析,最后发现我们城市化的进程正在改变地球的生态环境,而且创造了一个新的、以往在自然界中并不存在的生态系统,同时它还在影响着植物的演化方向。

听起来可能有点深奥,但说白了,就是弱小的白三叶草正在努力地改变自己,以适应城市的生活环境。我感到这个植物小精灵真不容易,它得随时改变自己,才能和人类很好地生存在一起。

故事的最后,我想送给大家12个字:“保护环境,静静围观,请勿打扰”。同学们是我们国家的未来,也是我们国家绿水青山的主人,请你们以后一定要保护好环境,善待我们国土上美丽的植物精灵。谢谢大家!

“格致论道”,原称“SELF格致论道”,是中国科学院全力推出的科学文化讲坛,由中国科学院计算机网络信息中心和中国科学院科学传播局联合主办,中国科普博览承办。致力于非凡思想的跨界传播,旨在以“格物致知”的精神探讨科技、教育、生活、未来的发展。获取更多信息。本文出品自“格致论道讲坛”公众号(SELFtalks),转载请注明公众号出处,未经授权不得转载。

特别声明:本文为人民日报新媒体平台“人民号”作者上传并发布,仅代表作者观点。人民日报提供信息发布平台。

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