植物种子谈趣
第一篇章 种子的前世今生
地球形成的初期,是一个没有生命、一片荒芜的世界。在距今约5亿年前,地球大气的氧含量只是现在的10%,植物生命却有了很大的发展,不仅推动了地球的发展,也带动了整个生物界的发展。
既然植物能够在漫长的地球历史和不同的生存环境下顽强地生存下来,并不断繁衍生息,发展进化,那么植物一定有其“生存智慧”。一些学者认为植物所具有的“智慧”有时候超过动物,甚至人类。
种子之于人类,犹如潘多拉的盒子。当人类有意识地播下第一粒种子的同时便打开了这个魔盒,启动了一系列无法预见的改变。在生活方式上,人类放弃狩猎采集,进入农业生活。从此,作为地球上最高动物,人类拥有了食物供应的控制权。与此同时,也将自己推向了现代文明。
果实与种子
绿色开花植物,生长发育到一定阶段,都要开花,结出果实,产生种子。种子在适宜的条件下萌发,又开始新个体的生活史。植物通过这种生殖的方式,不断繁衍后代。
世界上没有不开花而能结果的植物(无花果也是有花的)。成熟的花粉从雌蕊的花药里传到雌蕊的柱头上,花粉中的精子就进入子房。子房内有一个囊形般的胚珠,胚珠内有卵。精子和卵结合后,胚珠便逐渐长大成种子,包裹胚珠的子房慢慢成熟为果实。有些植物没有子房包被,胚珠露在外面,只能结种子,不能结果实。像银杏、松柏等裸子植物,它们的这种裸露在我们,没有果皮保护。有些果实里只有一粒种子,有些果实里则有好多粒种子。这是由于它们子房里胚珠有多有少的缘故。桃的子房里有两个胚珠,一个退化了,只能形成一粒种子。梨和苹果的子房里有十个胚珠,只有部分完全发育,形成几粒种子。西瓜、番茄等的子房里有很多胚珠,果实里的种子就很多。有些植物种子体积小,寿命短,发芽率低,可是它们能结出大量的种子,来弥补这个缺陷,让自己的后代生生不息。一株画眉草能结出一万五千粒种子,灰藜、加拿大飞蓬一次能结十万粒种子,野苋菜能结五十万粒种子,而一株狗尾草一年竟能结一百二十万粒种子。
有些植物有果实而没有种子,需要插枝或分株来繁殖后代。现代的香蕉,浆果里没有种子,只有消失得仅剩芝麻般的种子痕迹。它的野生祖先原来有很多种子,又多又大,果肉到很少。所谓没有种子的果实,原来都是有种子的,野生品种细胞内有22个染色体,由于人工的培育,栽培的香蕉细胞内有33个染色体。它在减数分裂时不能平均分配,形成有效的性细胞,因此使它失去了种子。
被子植物的繁殖与传播,在策略上主要体现在两个层面:一是花的层面,也就是授粉并形成种子;一个传播的层面,也就是将种子传播到更为广泛的地域。果实是被子植物的传承策略和手段,它们是献给种子传播者的报酬,而且是很实用的报酬。
果实在生长发育过程中,除了形态与结构上的变化外,还伴有复杂的生理变化,其中肉质类果实的变化尤为明显。它们有几个方向的考量:
颜色。果实的色泽与果皮中所含色素有关,里面主要有叶绿素、类胡萝卜素、花青素等,色素的含量与种类不同,果实所呈现的色泽也不相同。通常较强的光照与充足的氧气,有利于花青素的形成,果实向阳的一面往往着色较好。此外乙烯、萘乙酸等物质也可促进果实的着色,而生长素、赤霉素、细胞分裂素等能使果皮保持绿色,推迟上色。植物的颜色促进着动物视觉的发展。
质地。果实逐渐由硬变软,原因是果皮细胞壁中可溶性果胶增加,原果胶减少,使细胞间失去了结合力,致使细胞分散,果肉松软。温度和乙烯、萘乙酸等激素和生长调节剂均能降低果实的硬度。植物的质地一定程度上促进着动物的触觉发展。
气味。它的主要成分包括脂肪族与芳香族的酯,还有一些醛类。柑橘中有60多种香气成分,葡萄、苹果中则有70多种,香蕉的特殊香味主要是乙酸戊酯,橘子中的香味则为柠檬醛。植物的气味促进动物的嗅觉的发展。
养分。现在有很多人在研究各种植物果实的营养,而这些营养正是各种动物所需要的,有的也是植物本身所需要的。如果果实不被动物享用,那么它们也可以作为种子萌发的营养。
味道。主要是由糖类形成的甜味。人类和动物的生存,是离不开糖的。植物们的果实,正是适应了这种需求,它们大多数都是甜的,包括单子叶类植物也是如此。而对植物来说,糖则是果实中积累的淀粉,在成熟过程中逐渐被水解,转变为可溶性糖,使果实变甜。果实中的主要糖类有葡萄糖、果糖和蔗糖。不同果实糖的种类及含量都不同。
种强苗壮
在植物世界中,种子植物大约占植物总数的三分之二以上。种子是植物生命的基础。植物的生命始于种子,要使下一代植物生长得好,就得有优良的品种和饱满的种子。
种子能保持发芽力的时间,是种子的“寿命”。种子的寿命有长有短。世界上寿命最短的种子是生长在沙漠地带的梭梭树的种子,它脱离母体后,只能活几个小时。但是它的生命力很强,只要落在有一点水的地方,两三个小时内就会发芽生根。可可种子的寿命不过30多小时。甘蔗、橘子的种子在离开果实后,最多能活上十几天。一般农作物的种子大多只能活几年。大豆、番茄、葵花籽的寿命是两三年,桃、李、黄瓜、白菜种子的寿命是五六年,水稻、玉米、小麦种子的寿命是二三十年。
种子的寿命特长的记录有:从我国地层发掘出来的古莲子寿长千年,狗尾草草籽寿长万年。在阿根廷山洞里发现的苋菜子寿长三千年。在加拿大冻土层中发现的羽扇豆种子寿长万年。它们依旧保持着生命力,照样发芽生长。
一粒莲子在泥土里一觉睡了一千多年。有很多次关于发芽的记录了,1918年,辽东半岛普兰店出土的4粒古莲子由日本古生物学家大贺一郎认真培育,最后开出了花朵。1952年,辽宁省普兰店又出土了一些古莲子,测定约为千年前的种子,人们将古莲子浸泡了20个月也没有发芽,后来,有人将它们的外壳钻了一个小洞,有的将两头磨一磨,古莲子中的大部分发芽了。后来,又有沈阳、北京、河北等地也曾找到许多一千多年前的古莲子,经过精心培植,也都开出古老而新鲜的花朵。
古莲子是真正的时间穿越者。综合原因,主要有:一是体内有小气室,贮存着0.2毫克的氧气、二氧化碳,据说对维持莲子的生命有决定性的意义;二是它们含水量极小,只有12%,算是保持“冰冻”,或者说“脱水”;三是保存古莲子的泥炭层里温度低,干燥,有很厚的泥土覆盖保护。
另一个见诸报道的种子穿越者是海枣。三十多年前,以色列考古学家在挖掘一个要塞时发现一些两千多年前的海枣树种子。为了能让这些种子复活,植物学家伊莱恩?索洛维先将种子浸泡在温水中软化种子的外层,然后用含有大量荷尔蒙的酸性液体对种子进行处理,最后将种子放在由一些海藻和其他营养物质制成的酶肥料中,经过5周的培育,沉睡了两千年之久的海枣树种子居然生根发芽了。
还有更强的种子穿越者。俄国科学家在西伯利亚柯里马河河岸的深处发现三万多年前冰河时期松鼠冬眠的洞穴,里面有柳叶蝇子草的种子。研究人员最初试图使这些种子发芽,但未成功。后来他们用果实内富含糖的细胞作为“胎盘”,在实验室中终于培养出它们。这是目前为止科学家复活的最古老植物。之所以能使如此古老的植物种子复活,主要原因在于这些冬眠洞穴被冰覆盖着,接着就是“持续冰冻且从未解冻”。
当然,不是所有的种子都采用这种策略来传承生命的。原产于美洲热带雨林的可可就采用相反的策略,它们的每一个果实里面都有数十粒种子。这些种子椭圆形或卵形,白色或淡紫色,不规则的“豆”形,是人类需要的可可豆。它们的果实成熟了,落在潮湿的地上,散开,能非常迅速地生根发芽,一点都不等待,如果过了35个小时还没有生根发芽的机会,它们就会失去萌芽能力了。
为什么种子的寿命有长有短呢?这主要是由于植物的种类不同,它们所处的外界环境和条件——温度和湿度的不同,热带植物种子寿命短些,寒带植物种子寿命长些。而种子本身,有的种皮很薄,在高温、高湿和氧气充足的环境中,内部的新陈代谢作用进行得很旺盛,短期内就消耗了大量养分,很快就会失去生命力。有的种子具有一层坚硬的外壳,不容易透水,也不容易透气,使种子处于休眠状态,从而延长了生命力。现在,人们可以利用人工方法来驾驭种子——延长种子的休眠期储藏种子,或者促使休眠中的种子提早苏醒。
种子在萌发过程中,充满着巨大的活力。植物的种子是个大力士,播撒在田野上的种子,一经萌发,就万头攒动,破土而出。掉落在悬崖峭壁处的种子,幼苗能排除各种障碍,从根部分泌有机酸,腐蚀岩石,钻进石隙,扎根在岩石上,长成一棵盘根错节的大树。
第二篇章 种子的奇妙旅行
瓦屋顶上,有时会长出黄鹤菜、野艾、鹅肠草以及一棵棵小楮树来。在悬崖峭壁、怪石缝中还常常看到苍劲的青松巍然屹立。在路旁或田野,到处是杂草野花,连锄带铲,还一时难以除尽。经过火山爆发洗劫后的山野,寸草不生,生命已经在那儿消失,可是,要不了多久,生命又在那里滋生了。这些植物是从哪儿来的呢?原来,植物为了繁衍自己的后代,大都要开花、结果、落地,种子和果实靠自然界的风、水、动物和人的帮助会“飞”、会“走”、会“游”,会到各地去旅行,在异乡扎根成长。
作为种子植物有性繁殖的重要器官,种子起着传宗接代的作用,同时,它们既是植物生命的起点,又是生活史的结束。种子一旦成熟,它们会想尽办法远走天涯,在广袤的大自然中闯下一片属于自己的天地,而不是仅仅围绕在母体植株的周围争夺有限的资源。为此,它们不遗余力地利用着风力、水流、动物,甚至人类……
种子是生命延续的关键,每颗种子都在使出浑身解数练就特殊本领,飞行、漂泊、弹跳、引诱、钩刺……不管采用哪种方式它们的目的只有一个,让自己的种群能够广为传播,为生命准备一次奇妙的旅行,生生不息。
随风飘
风无处不在,对于人类是清洁的再生能源,也为植物提供了名副其实的顺风车,聪明的植物们当然不会放弃这一大自然的恩惠。
许多植物的种子非常轻,风能把它们吹送到遥远的地方。寄生草本列当每株能结几十万粒种子,小得像灰尘那样;班叶兰的种子,每粒只有二百万分之一克重;天鹅绒兰的种子,五十万粒才有一克重。
兰科植物的种子以小而闻名,小种子具有较大的表面积体积比,当种子成熟时,果荚开裂,轻微的空气流动就能将这些种子带向数公里外的地方。
有趣的是,造物真奇怪,有些靠风传播的果实和种子居然长出了一些特殊的器官,来适应自然选择的需要。
百合、郁金香的种子是个薄片状,它们在风的吹拂下,好像滑翔机似的在天空翱翔。落地后,如果风还很大,它们还会连滚带飞地跑一段路程。
许多植物的种子和果实长有绒毛,好像一顶顶小伞。蒲公英果实的头上有一个很细的柄,顶端长着一圈白绒毛,紧紧挤在一起,就成了圆圆的白绒球,宛如一顶小小的“降落伞”。 这一完美的结构无疑是大自然的眷顾,在种子的传播过程中展现出了巨大的优势。果实成熟时,只需凭借微弱风力,它们就像小伞兵那样飘飘扬扬地分散到几公里以外的各处去。
春天来临,人们对漫天飞舞的杨絮和柳絮印象极是深刻,它们四处飘飞,甚至影响人们的呼吸和视线,在杨树附近的地表更是覆盖了一层薄薄的白絮,像是下了一场小雪。不用怀疑,这是杨树和柳树的种子在寻找着陆的地点,它们非常轻小,表面附着的毛增大了它们的浮力,即使是在风力极小的时候也能飞个不停,下降速度极为缓慢。种子具有同样特征的还有菊科和罗科等科的很多植物,例如菊科的苦荬菜、罗科的罗布麻等。
有的种子并没有长毛,但是大自然巧妙地在它们的身体上添上一对翼翅,如榆科的榆树、胡桃科的枫杨、桦木科的黑桦等。人们常说的榆钱就是榆树的果实,在它种子的表面具有翅状的果皮,外形圆形似钱。榆钱重量轻,又有翅膀,在风力的作用下,种子能传播500-1000米。在内蒙古的浑善达克沙地,榆树疏林散布的榆钱满地都是,在风力的吹动下散布到四面八方,遇有坑坑洼洼或枯枝落叶,就停下来,在合适的条件下萌发,那里常常可以见到大片的榆树幼苗。
滑翔并非鸟儿们的专利,生长在我国热带地区的紫葳科木蝴蝶就是其中数一数二的高手,它的种子三面有翅,翅薄而半透明,长六七厘米,只要有微弱的上升气流就能将这个装载种子的小小滑翔翼送到远方,仿佛一群蝴蝶在翩翩起舞。
猫尾木的种子用滑翔板旅行。它们的果实长近半米,淡灰色,靠近了看,披满了绒绒的毛,真像猫尾巴。雨季来临,“猫尾”们裂开,飘出带着翅膀的种子,它们的翅膀像块滑翔板,或者说像张创可贴。
跟蒲公英同属菊科的蓟属植物,瘦果上的冠毛比蒲公英长得更完美,每根冠毛的两侧长有好多分枝,仿佛鸟儿的羽毛那样,这就使“降落伞”在天空呆的时间更长,散布的范围更广。这种植物每株能结三万多粒瘦果,成群的飞散开去,到处为家,成了庄稼最可怕的害草之一。
有些植物传播种子时,不是随风飘飞,而是依靠风力“滚动”“爬行”。
猪毛菜、丝石竹、菘兰、刺藜等植物的种子或果实,是无毛无翼的,可是它们的植株有许多叉开的分枝,组成圆球形。当种子成熟后,植株基部会自然折断,风一吹,整个植株像个圆球一样在地上到处滚动,细小的种子就沿路散落。它们为什么能够边滚边撒下种子呢?原来,它们的果实底部,藏有许多又小又轻的种子,果实的开口处长满了茸毛,只有在滚动震荡时,种子才会均匀地播出,这真是一个精巧的天然播种机。
美国西部草原上有种奇特的植物,当它成熟时,经风吹刮,整个植株连根拔起,风把它卷成球形,还带着它们在地上或低空打滚,有时能滚上几十公里,滚动中由于障碍物的碰撞,越滚越小,一边在滚,一边将种子沿途散播开去。人们叫它“滚草”。
我国新疆和中亚细亚等干旱草原上,生长着一种“跳草”。其实,它并没有“跳”的本领,却有“钻地”的能耐。它的学名叫针茅,是一种禾本科植物,其果实上连着一根螺旋形的柄,柄的后面拖着一条长长的毛状尾巴。针茅随风飘落地上,果实便一头钻进泥里,那条长尾巴随即脱落。有趣的是,那个螺旋柄在天气潮湿的时候,能够逆时针方向旋转,钻进土中;在天气干燥的时候,能够顺时针方向旋转,却不能退出地面。这样,种子寻找到了生根发芽的地方,就定居下来,长成新的植株。
水上漂
风固然是很好的旅行工具,但对于一些比较大的种子来说就可望而不可及了。远亲不如近邻,生活在水边的植物充分利用了水资源提供的动力来为种子做长途跋涉。能够漂洋过海传播种子的植物有100多种。而那些随着江河、湖泊水流传播种子的植物为数就更多了。这样一来,某个地区原来没有的植物,常常会因水上漂流而来了新的“移民”。
种子在水里会不会被淹死呢?不会,有些种子身披着一件又轻又牢的“游泳衣”。像人头那么大的椰子,就是有名的“海上旅行家”。其果壳表面是一层不透水的外果皮,中果皮是充满空气的纤维组织。它即使浸泡在水里也不会腐烂。它们的内层坚硬,保护着种子;而椰子汁,则是它们的营养。它们被冲上岸,条件合适就立地生根,也体现着极强的萌发能力。
睡莲海绵质的浆果结构十分奇特,它是“水上漂”传播种子的典型。浆果里面装有好多种子,每粒种子的外面包着一个充满空气的袋。浆果成熟后,许多种子浮在水面上,好像套着个“救生圈”,可以漂得很远。在旅途中,袋里的空气慢慢消失掉,种子就逐渐沉入水底,等到种子在水底烂掉以后,第二年春天,一棵美丽的新睡莲就侨居下来了。荷花的莲蓬也是这样能漂浮远方的。
生长在海滩边的红树林,它的胎生幼苗离开母体后,在海水中可以随水流到处漂泊,很长时间里不会死亡,一旦遇到新的海滩,几个小时内就可长出侧根来固着沙土,在他乡迅速生长。
生活在热带河流两岸的榼藤属植物有着世界上最大豆荚,它们在植物的旅行高手中绝对榜上有名,豆荚上的种子以凹陷两两相隔,能够逐节脱落掉入水中,随后开始的旅行是残酷的,坚硬的种皮虽能为这些种子提供保护,但是很多种子在这个过程中香消玉陨,只有少数种子能遇到合适的生境生根发芽。
淡水中的漂流者也不少。菱角,菱科一年生浮叶水生植物,果实秋后成熟,为坚果,像牛角,从茎上脱落沉于水底,实现传播。菱角的角是萼片发育而成的,是植物进化的防御武器,好保护自己的果实不让鱼类、鸭子或水老鼠等吞食掉。
活的“播种机”
大自然里,有些植物是依靠生物来传播种子的。在金色季节里,野草和树木的果实都成熟了,动物四处出没去觅食。
不会咀嚼的鸟儿们是植物种子旅行的上上之选。很多植物如花楸属、悬钩子属、红豆杉属等,它们在种子成熟时果实由青色变成显眼的红色或者黑色,它们发出的讯息简单明了,硕果累累的果树成了鸟儿们举行盛宴的殿堂,各路食客纷纷聚集。经过一番盛宴的招待,鸟儿们带着嗉囊中成百上千的种子飞翔到很远的地方,果肉会被消化吸收掉,但是无法消化的种子则会随着鸟粪排出体外。鸟儿飞到哪里,哪里就有散落地面的种子。
候鸟每年要作长途飞行,既带来了节气的信息,又带来了植物的种子。
达尔文曾对鸟的脚和嘴做过观察和研究,发现它们粘带的泥土里,竟是一个小小的种子“仓库”。他发现一种鸟的粪便里就有12种植物的种子。他还将石鸡腿上粘着的一小块硬土保存了三年,然后将它敲碎浸湿,过了一些时候,这块土竟培育出了82株植物。
在北方,常常见到构树的小幼苗附生在其他乔木的树杈上,这是鸟传播其种子的结果。白头鹎在桂花树冠中一次吞食数枚核果后,常常飞到附近的香樟和龙柏等树木的树冠中栖息,并将剥离了果肉的桂花种子呕出,因此在这些树木下方,常可见到一些表面洁净的桂花种子散落在地面上。灰喜鹊和乌鸫等在吞食白玉兰果实后,也将剥离了外种皮的种子从嘴中呕出。此外,鸟类还以衔取果实或种子的方式传播种子,如乌鸫将罗汉松或白玉兰的种子衔取至其他树冠上再吞食,有时种子会掉落在树下地面上。巧妙的是,国槐种子外面具有粘性的果皮,在鸟类喙啄力作用下,种子才能脱掉果皮,而在果皮中往往有抑制种子萌发的物质,经过鸟类的肠道后,这些物质被清除,种子就在其他地方定居并萌发了。
那些飞窜在树林里的松鸡,喜欢啄食松果,有时遇上凶猛的苍鹰,在逃命中将松子落进山崖石缝中,慢慢长出青松来。
那些翘着尾巴在松树上跳跃的松鼠,也喜欢啃食松子,还把多余的松子藏进洞穴里,洞里留有尘泥,它也会长出青松。
蚂蚁是一种孜孜不倦的昆虫,很多植物选择了蚂蚁作为他们的信差,它们存在着一种真正的互惠现象或相互得益的关系。百部等植物的种子上附着有油质体,蚂蚁们在搬运这些美食的同时,将种子也一块儿搬到了地下,不仅避免了种子遭到其他动物的取食,同时蚂蚁只爱附着在种子上面的这些肉质丰厚的部位,对种子本身没有一点兴趣,因此种子们能在地面下有效的找到一个安身之所。还有,紫堇、细辛、肺草等果实,蚂蚁将它们搬到别处,在那里生根繁殖。
瓜类植物的种子,被人或动物吃进肚子里,只要种子不破碎,没有被消化,会随着粪便排出体外,它照样能萌发。苹果、枇杷、桃、李、杏等果实,人和动物吃了甜美的果肉,扔掉了果核,种子又得到了新的归宿。
车前草,在今天是一种很普遍的野草。可是,美洲的印第安人在过去从未见到过这种草。自从哥伦布发现了美洲以后,才有车前草在这里落户。印第安人说这种草是“跟着白人的屁股进入美洲的”。当然,这不是白人特意带去的,而是白人的鞋子在欧洲沾上了车前草种子的泥泞,当登上美洲土地时,把草籽也一起带到了新大陆。
许多植物的种子没有甜美的果肉,却长有丛毛或钩刺。苍耳、蒺藜、鬼针草、龙芽草、窃衣、牛膝、猪秧秧、大牛蒡等的种子,人和动物一碰到它们,就会很快挂在衣服上,或粘附在动物的四肢、腹毛和尾巴上,被带到遥远的地方。
最厉害的要算豨莶的种子,它果实上长满了钩刺,粘在动物身上就很难除去。豨莶不坐火车,不坐轮船,只靠它的钩刺,六十年间走遍了半个地球。
自力更生
勤劳的植物喜欢自力更生,他们进化出特殊的细胞和组织结构,在特定的条件下依靠自身的机械力量就能够将种子很好的散布出去。
果实或种子本身具有重量,成熟后会因重力作用直接掉落到地面,这些种子落在植株附近,就是所谓的自体传播,即靠植物体本身传播。自体传播种子的散布距离有限,但部分自体传播的种子外面具有营养果皮,在掉落地面后会被动物二次传播。
酢浆草的种子是靠果皮的反卷弹力传播的。当人们栽种其他植物时,有时会发现酢浆草的幼苗破土而出,这与酢浆草种子的成功散布有关。种子成熟后,外力一碰到果皮,果皮就卷曲,种子能被弹出1米以外,人们甚至可以听到种子散布的“啪啦”声,而它那球状的外形也使得种子能够借助重力滚到很远。
我们常见的荚果如大豆、绿豆、豌豆、油菜、芝麻等具有由细胞壁厚度不同的组织组成的厚果皮,其中富含纤维素,在种子成熟时,潮湿果皮失去水分, 干燥而坚硬的果皮在太阳的烘烤下,会在果皮上产生不均匀的应力,当应力达到一定阈值时,果皮在缝线上突然打开、扭转和炸裂,种子就会像飞出枪膛的子弹,被弹射到远处。
凤仙花种荚是“弓型”生长——一边长,一边不长,这样在种荚的内部产生张力。果荚成熟时,压力达到最大,这时,只要轻轻一碰,果荚会突然炸裂,以不可思议的初速度,弹射出很多出籽儿。一些种子的射程可以达到一、两米。
龙舌兰能够长出世界上最高的花序;一生中只开一次花,花谢后枯死;开花时大方邀请蝙蝠为自己做媒……当花序轰然倒地时,一个个种子或珠芽四散离去,在距母体10米开外的地方,各自落地生根。此时,龙舌兰母体已经精疲力竭,在耗干了体内最后一滴营养后,枯萎而死。
苜蓿椭圆形的种子,镶嵌了2-4道轻微的螺旋线。这样设计的目的是想要减缓种子成熟后落地时下降的速度,延长种子在空中的旅程。
被誉为植物界“远程炮弹手”的喷瓜在这一类自力更生传播种子的植物中其看家本领已经达到了登峰造极的地步,让其他植物望尘莫及。喷瓜属葫芦科植物,果实形状像黄瓜,产于非洲北部和欧洲南部。当小瓜成熟时,那些包藏种子的组织变成了粘性的浆汁,对果皮产生很大的压力。只要轻轻一碰,或者果柄一脱落,顶部就会“砰”地一声破裂,仿佛一个打足了气的皮球被刺破, 瓜内的种子连同粘液一起瞬间像连珠炮似的一齐喷射出来,射程可达6米之远。
番杏科的松叶菊为自己的后代准备了一张完美的蹦床。成熟的果实静静地闭合着等待雨水的降临,其一旦吸水就会打开且膨胀开来,紧绷的花托形成了一套完美的弹射系统,种子在表面蓄势待发,当雨水滴落在上面时,弹力顺势就将种子送出去。
有一些植物的种子,自己居然能够爬行。矢车菊的瘦果顶端,长有一撮坚硬的冠毛,果实成熟后落到地面,天气干燥时,冠毛就像伞一样张开,把种子撑了起来。这时候,如果露水或雨水将冠毛淋湿了,冠毛就会收缩,果实落下,靠近地面。以后,天气又转干燥时,冠毛又张开,果实再次抬起,并向前移动一点。随着天气时干时湿的变化,冠毛忽开忽收,就这样一步步地挪动“爬”向别处去“安家”。
第三篇章 种子的生存智慧
毒与刺,让食客望而生畏
如果说甜味是引诱,那么涩味、酸味、苦味就是拒绝。涩味、酸味、苦味、辣味等,是果实的警戒味道,通常与绿色相结合。
涩味是单宁物质在发生作用。一些植物的果实未成熟时,由于细胞液中含有较多的单宁物质,所以有涩味。在果实成熟过程中单宁被酶氧化成无涩味的过氧化物,或凝集成不溶于水的胶状物从而使涩味消失或减少。植物的种子还没有发育成熟,它们就用涩味来拒绝动物们的侵食,而当种子们成熟了,它们就展现美丽的红色和甜而适口的果肉来引诱动物们。未成熟的葡萄则用绿色配合酸味来拒绝食客。成熟的葡萄是紫色或者红色的,都是很诱人的色彩,招呼着动物们快来享用,然后把它们小小的种子传播出去。苦味是由果实里面的生物碱所决定的,比如黄连就具有黄连碱。辣味也是如此,辣椒因含有辣椒素才辣,而生萝卜的辣味则由芥子油来展现。
一些植物的种子并不需要食客们来传播,于是它们在种子里下了毒。海杧果是夹竹桃科植物,,它们全株含乳状汁液,果皮含海杧果碱、苦味素、生物碱、氰酸,毒性强烈,误食能致死。其中一种被称作“海杧果毒素”的剧毒物质,其分子结构与异羟洋地黄毒甙非常相似,会阻断钙离子在心肌中的传输通道,一般在食用后3-6小时内便会毒性发作,致人死亡。它们为什么这样狠?因为它们的种子是用漂浮方式来传播的,拒绝动物的嘴巴。
人类喜欢的辣椒也是一些哺乳动物的大毒,它们的辣味不是为人类准备的调味品,而是拒绝被食用的警戒。但是,研究者发现,鸟类却喜欢食用它们,并帮它们传播种子。
桃子的外层长着一层绒毛,研究人员认为这层绒毛有助于保护桃子避免昆虫侵扰,原来它们不喜欢昆虫啃食,因为昆虫不会帮它们传播种子。
蓖麻,大戟科植物,果实生有硬毛和刺,簇生,全株有毒,种子毒性大。种子外形似豆,表面有花斑,成熟后含有毒的蓖麻碱,轻度中毒者表现衰弱无力,重者导致恶心、腹痛、吐泻、体温升高、呼吸加快、四肢抽搐、痉挛、昏迷死亡。动物们最好不要惹它。
曼陀罗,茄科植物,它们的果皮有刺,种子有毒,主要成分为山莨菪碱、阿托品及东莨菪碱等,中毒表现为口腔和咽喉发干,吞咽困难,声音嘶哑、脉快、瞳孔散大、谵语幻觉、抽搐等,严重者昏迷甚至呼吸衰竭而死亡。
胎生,有效的传承方式
通常,被子植物都会开花、结果,传播种子来繁殖后代。可是,有的被子植物却例外,它们的种子成熟时,并不马上离开母体,而是在果实中萌芽,长成幼苗,之后才逐渐脱落,好像哺乳动物的胎儿在母体中发育那样,它们被称为“胎生植物。”
红树,属红树科植物,小乔木,高2-12米,生活在热带、亚热带沿海一带的海滩上。它的种子长20厘米。成熟种子在植株上萌发,下胚轴伸长,逐渐突破果皮,形成长长的绿色胎生苗,长至30厘米后脱离母树。红树所处的环境极其不稳定,潮水的涨落对它的威胁极大,涨潮时,树木的树干全被海水淹没,树冠在水面上荡漾;退潮后,棵棵树木又挺立在海滩上,形成了海滩上的奇特景观。红树靠种子的“胎苗”脱离母树时利用重力作用扎入海滩的淤泥之中。几小时以后,就能长出新根;如果胎苗下坠时,正逢涨潮,便马上被海水冲走,随波逐流,漂向别处。但胎苗不会被淹死,它的体内含有空气,可以长期在海上漂浮,不丧失生命力,有的甚至可以在海上漂浮二三个月,一旦漂到海滩,海水退去时,就会很快地扎下根来,成为开发新“领土”的勇士。如果红树种子成熟后,马上脱落坠入海中,就会被海浪冲走,得不到繁殖后代的机会,为了免除这种灾难,红树种子选择母树作为避难所,为今后的旅程铺平道路,真是一个“啃老族”!
红茄苳是红树林中主要树种之一,它的果实像棍棒似的挂在树枝上,未离母体就萌发,一棵红茄苳一年内要繁殖几百棵小树,当它们长到几十厘米时,就脱离母树,借着自身的重量插进淤泥中,几小时内就生出根来。
显现出“胎萌”的植物除了红树科的植物外,还有马鞭草科的红海榄、紫金牛科的桐花树、天南星科的纤毛隐棒花、葫芦科的佛手瓜等。
红树科的秋茄树是怎样胎生的呢?它同样是先开花、传粉、受精,然后形成种子。种子成熟后,几乎没有休眠期,就在果实中开始萌发。先是胚根突破种皮,从果皮钻出来,然后下胚轴迅速生长,增粗变绿,和胚根一起形成一个末端尖尖的棒状体,好像一个个荚果挂在枝条上。秋茄树的子叶是完全合生的,又分化为子叶吸器和子叶筒两部分,从母体中吸收营养物质。当幼苗长到30厘米时,从子叶节处脱落,离开母体“分娩”了。
原产于墨西哥和中美洲的佛手瓜,既可当蔬菜,又可作粮食,在瓜类中显得很特别,每个瓜只有一粒种子,繁殖时得把整个瓜埋在地里。瓜成熟了,如果不及时采摘,种子就在瓜里很快萌芽,从瓜中钻出芽来。原来,佛手瓜的原产地高温多雨,每年又有一定时间的旱季。因此,它在雨季时便迅速生长发育、开花结果,种子成熟后不脱离母体,即在果实中萌发成为幼苗;当干旱季节来临时,瓜藤枯萎而结束其一生。这时挂在瓜藤上果实中的幼苗,却能从果肉中吸收到必需的水分,故不会受到干旱的威胁。等到雨季再来临时,果实落到地上,里面的幼苗长出许多不定根,长成独立的植株,并很快地伸展茎蔓,抢在旱季之前,已顺利地开花结果。佛手瓜就是这样以形成胎生的特性,争分夺秒,利用有限的水分,成为向干旱作斗争的胜利者而存活下来。
植物的胎生是指种子成熟后直接在果实里发芽,吸取母体营养,长成独立胎苗,然后脱离母株跌落土壤独立成长,犹如动物生下小崽一样。不过,这类由种子发育成小苗的称作“种子胎生植物”或称“有性胎生植物”,红树、佛手瓜均属于种子胎生。而在生产中常用分株、扦插、播种的方法进行繁殖的叫“营养体胎生植物”,如克隆体一样,从植株的营养器官上长出小苗,常见的有马铃薯、落地生根、吊兰、龙舌兰等。
龙舌兰原产于美洲,一生只开花一次。它们多生长3-5年开花,有些种类在原产地要生长几十年才能开花,巨大的花序高可达7-8米,是世界上最长的花序。白色或浅黄色的铃状花多达数百朵,花后植株即枯死。花开过,顶部是一团团的芽株,它们是成形的小龙舌兰,最终从母体脱离,落到地上,有的死去,有的则生存下来。
休眠,玩转时间搞穿越
种子休眠是指在一定的时间内,具有活力的种子(或者萌发单位)在任何正常的物理环境因子(温度、光照/黑暗等)的组合下不能完成萌发的现象。
根据休眠诱因的发生部位,休眠可分为内源休眠和外源休眠两大类,在内源休眠中由于胚的一些特性抑制了种子的萌发,在外源休眠中由于胚乳、种皮或者果皮等覆盖在胚上从而抑制种子萌发。
种子休眠是植物在长期系统发育进程中获得的一种适应环境变化的特性,这种特性能够确保物种在恶劣的环境中存活,减少同一物种中个体之问的竞争,以及防止种子在不适宜的季节萌发。单就种的延续而言,种子休眠对于植物是有利的,一方面可以保证种子在适宜的条件下萌发,以确保植物的顺利繁衍;另一方面有利于种质资源的保存。就气候特点而言,在温暖多湿的热带地区,气候条件比较温和,种子具有易发芽的特性,其休眠期短或没有休眠期,因为在这样的地区时常都有种子发芽和幼苗生长的环境条件;而在冷热交替的北方地区,气候条件多变,种子要经过一些时间的休眠才能萌发,主要是在秋季形成种子后到翌年春发芽,从而避免了冬天严寒的伤害,这是植物长期进化的一种自我保护的方式。
光敏,分化出不同类群
桑科榕属植物,是热带植物区系中最大的木本属之一。它们在热带雨林植物群落中,占据了乔木层、灌木层、藤本、附生、寄生植物等层次的一定空间,而且它们中许多种类一年四季都在开花结果,为兽类、鸟类、蝙蝠、昆虫、土壤动物和微生物等常年提供宝贵的食物和栖息场所,还为多种腐生、附生、寄生、荫生的植物提供了良好的生存场所,是国际上公认的热带雨林中一类关键植物。然而榕树种子的重量不超过1毫克,它们究竟是如何“四两拨千斤”,在成千上万种植物共存、竞争异常激烈的热带雨林中脱颖而出,长成关键的参天大树呢?
榕树一次能结很多果实,每个果实里面都有成千上万粒种子,如果这些种子聚集在一起岂不是要扎堆?还好,大自然有它的解决办法,首先,榕树散发出诱人的香气,把鸟类和哺乳动物吸引过来,动物们享受了美食之后,种子得以顺利通过消化道,跟随动物的粪便散布到很远的地方。
榕树的种子萌发除需要足够的水分、充足的氧气、适宜的温度外,还需要光条件,在它们体内含有一种光敏色素的蛋白质,能感应到极其微弱的一点光照,从而种子萌发成苗,而且不同种类的种子对光的要求也不一样,使得它们在不同的地方安家。由于太阳光成分较为复杂,除了红橙黄绿青蓝紫外,还有红外光和紫外光等看不见的光,那到底种子是如何分辩不同的光线呢?原来榕树种子里的光敏色素有两种,一种是对红光敏感的红光光敏色素,吸收红光后可以促进种子萌发;另外一种则是对远红光敏感的远红光光色素,吸收远红光后可以抑制种子萌发,即在种子在抗外界不良条件时种子发生休眠,而两种光敏色素会相互转化,当两者达到合适的比例时,种子就开始萌发,而不同种类的种子对红光、远红光的比例要求也不一样。
不同地点的光照条件也各不相同:在植被茂密的地方,红光较少,远红光比例较高,红光与远红光的比例能低到0.3左右;植被稀疏的地方则相反,空旷地红光与远红光比例最高可达1.3左右。
为适应不同的红光与远红光比例,榕树的种子分化出不同的类型。比如,对叶榕和鸡嗉子榕的种子适应在红外光充足的空旷地和林间空地萌发,并且能够适应空旷地变化剧烈的地表温度;而木瓜榕的种子则可以适应在红光较少的密林内萌发。
小小的榕树种子就是这样敏锐地抓住了大自然的光信息,分化出不同的类群,各自占领属于自己的地盘的。
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