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果子家族的色彩傳奇

文章來源:昆明植物研究所   發布時間:2019-06-19  【字號:     】  

  大千世界,萬紫千紅。說起自然界中的色彩,恐怕大家腦中會閃現春日滿山遍野的花朵爭奇鬥豔,姹紫嫣紅;又或秋季霜染層林,各色碩果林中閃爍誘人。遊人采撷編花成冠,商販售賣鮮果于路邊,其樂融融。

  色彩:聯接動、植物的紐帶

  不經意間仔細思量,發現我們竟然成了“無法挪動”的植物的搬運工具。色彩,正是植物“操縱”著我們爲其四處搬運的手段,並擔負起動植物間“跨種族”交流溝通的重任。

  花色金黃——“蜜多粉甜,過時不候,速來速來!”——可以招蜂引蝶,甚至鳥獸前來一探,看看是否有美味的花蜜大快朵頤。

菊科黃鹌菜屬Youngia Cass.某种植物(陆露 摄) 

  果色紅豔——“果大包甜,價廉物美,貼膘必備!”——引來鳥獸無數,大家難得和睦共享一番饕餮盛宴。

  是呀,就連人們不是都被這色彩吸引,專挑正黃的檸檬、火紅的櫻桃、紫黑的藍莓、杏黃的枇杷來買嗎?大約現在小姑娘們對口紅色號的挑剔,也是隱藏在基因裏對色彩偏好的遺傳密碼吧。

  色彩就這樣莫名其妙地成了動、植物間的重要溝通信號,將兩大“種族”緊密地聯系在一起,並推動了它們波浪壯闊的演化史。沒有色彩以前,植物似乎只需要完成自己的生命史就可以了,大家一代又一代地在一個“維度”上進行比拼:更旺盛的生命力,更多的後代,更加迅速地占領空間。

  但色彩出現以後,動物們的主觀選擇對原本的競爭簡直就是“降維打擊”,規則被顛覆,競爭的方式多樣起來:借助動物的力量向遠方傳遞自己基因的“火種”;到更適應自己生長的地方去;更多機會找到可以産生雜交子嗣的後代。色彩,這一個小小的變量讓自然變得複雜而美麗。

  色彩的産生是隨機而爲,還是植物們有所圖謀的繁衍策略呢?色彩的差異會造成植物們何種的現狀呢?變化無常的色彩還隱藏著怎樣的植物世界的秘密呢?這簡直是令人疑惑不解的三連問啊!

  我們著實需要一個幸運而又巧妙的觀察窗口來一探究竟。

  “寶藏”果子——白珠

  偶然的機會就此降臨。植物學家們在我國高黎貢山采集植物標本時,發現了一種植物,它弱小的植株上垂挂著極其不搭的碩大果實,如藍色寶石般在翠綠的草甸中“閃閃發光”。美麗的東西總是讓人憐惜,科學家們對它産生了濃厚的研究興趣。

  高黎貢山發現天藍色果實的緣毛萼白珠Gaultheria ciliisepala Airy Shaw ex P.W. Fritsch & Lu Lu(陆露 摄)

  經過鑒定發現,這種植物是杜鵑花科越橘亞科白珠樹族的植物,這個族在生境、生活習性及形態特征上表現了高度的多樣化,從海拔0米的海邊到400米的亞熱帶雨林再到海拔4500米的高山草甸分布,植株從3厘米長的匍匐小灌木到約3米高的直立小喬木。

  這類植物是常綠灌木,部分植物揉碎後會散發濃烈的冬青油氣味,花冠小,白色、淺綠、粉紅色,鍾狀或壇狀,蒴果近球形,幹燥開裂狀或漿果狀,主要有白色、紅色、藍色、紫色、黑色(實爲深紫色)。

  哦,值得一提的是,這類植物和我們愛吃的藍莓類(包括藍莓和蔓越莓)植物是近親。

白珠樹族Gaultherieae果實顔色的類型及其多樣性

  分布广泛,色彩独特,多样性丰富,这简直是极佳的研究对象。于是中美科学家们在整个环太平洋地区展开了长达十年收集白珠樹族的各种材料和信息的工作。

  令人意外的是,研究结果竟然为我们揭示了白珠樹族这个“大家族”起源中的重大影响因素和事件,为我们揭露了一段在自然环境变迁过程中鲜为人知的“家族求生”史,而色彩,正是它们选择的最佳生存与繁衍策略。

  紅果子少但“開朗”,藍紫色果子多但“保守”

  白珠樹族起源于渐新世中期,之后在很长一段历史时期内,发生了多次扩散事件,即植物从一个地方传播到另外一个地方。这些扩散事件被发现与植物的果实是否是红色具有很大相关性:红色果实的植物物种数虽然只占整个白珠樹族物种数的16%,但这些植物被发现涉入到多次的扩散事件中,更容易进行远距离扩散传播。而蓝紫色果实的植物物种数虽然多(占整个族的53%),但极少涉入到扩散事件中。

  按常理來說,如果擴散事件和果實顔色不相關,那麽物種數多的那種顔色的果實可能得到更多的傳播機會。有意思的是,研究得到了相反的結果,說明植物是否容易傳播一定程度上可能受到了它的果實是什麽顔色所影響的。

  緯度越低、海拔越高,果子顔色越深

  另外,白珠樹族果实颜色在整个环太平洋地区被发现也是有地域性和海拔差异的。纬度越低,越接近赤道,或者海拔越高,蓝紫色果实越多。

尾葉白珠Gaultheria griffithiana Wight(陆露 摄) 

  这种现象很符合动物学理论之一的葛洛格规律(Gloger’s rule, 1833),即:越接近赤道的动物,迫于选择压力(比如:有害紫外辐射),体表颜色就越深。这一规律在我们人类肤色变化上尤其明显,在蜥蜴中也被发现。而在植物界中,一些地衣、蔷薇科植物的花也被发现符合这一规律。

  从人类视角来看,白珠樹族果实的蓝紫色显然比红色“更深”,很容易让我们将果实的蓝紫色主要功能与“抵御有害紫外辐射”联系在一起。目前也不能排除这种可能,但需要严谨的生态学实验设计与环境数据收集。

綠背白珠Gaultheria hypochlora Airy Shaw(陆露 摄) 

伏地白珠Gaultheria suborbicularis W. W. Smith(Peter W Fritsch 摄) 

四川白珠Gaultheria cuneata (Rehder & E.H. Wilson) Bean(Peter W Fritsch 摄) 

  藍紫果子家庭複雜,紅果子家庭簡單

  白珠樹族可以划分为20个谱系,也就是白珠樹族相当于一个由20个小家庭再组成的大家庭。这些谱系(小家庭)中,有的成员多,有的成员少。成员多的(比如三胎、四胎、多胎家庭),也就是物种数量多的,主要是蓝紫色果实的小家庭;而成员少的(比如独生子女、二胎家庭),也就是物种数量少的,主要是红色果实的小家庭。

紅粉白珠Gaultheria hookeri C.B. Clarke(陆露 摄) 

伏地白珠Gaultheria suborbicularis W. W. Smith(陆露 摄) 

  這種紅色果實的小家庭,更容易出遠門,傳播到別的地方定居,而藍紫色果實的小家庭,喜歡“宅”在家裏,不願意出遠門,就在家裏或者家附近生很多的孩子(分化出更多的物種,也就是就地分化)。

  秘密被不斷地揭開,色彩在這個“植物家族”的演化史中扮演了決定性的角色。細細思來,這又與人類的大家族何其相似呀,一個家族裏總有敢于冒險的子弟帶著夢想勇闖天下,也有持重憨厚的兄弟看護家族贍養家族長輩幼小。正是因爲有這樣的“守成”者和“開拓者”,才讓大家族在曆史的長河中雖曆經磨難而勇敢地生存下來。

  柔弱而堅韌,渺小卻偉大。“白珠”家族憑借著對自然環境的不斷的變革-適應-變革,抵擋住了時光的淘瀝,終將自己的腳步遍布高山之巅、平原之邊、滄海之濱。

  白珠色彩傳奇的故事結束了嗎?看似無章可循的缤紛世界是否藏著一部植物繁衍的血淚史呢?

  不,科學的探索方興未艾,自然中有足夠的傳奇隱秘等待我們的發現。




(責任編輯:侯茜)

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