植物的傳粉策略

1、植物的傳粉策略光明中學孫汝燕在很長一段時間里，許多人認為只有動物才具有復雜的、各式各樣的行為。 但是現(xiàn)代生物學家們發(fā)現(xiàn)，植物能夠做動物所做的一切事情，而且植物行為比動 物行為具有更多的獨特性、趣味性及隱秘性。植物世界有愛情也有戰(zhàn)爭，有智慧 也有文化，在生物進化的長河中不斷地接受、抗爭、適應以及智慧地成長。在我 們關注動物及其行為的同時，另一類重要的生命一一植物和植物行為，為我們認 識生命拓展了一個有意義的概念和領域。植物愛情與戰(zhàn)爭是智能的典型體現(xiàn)。在植物伊甸園中，為了達到繁衍后代的 目的，植物在戀愛、結婚、生育、后代成長的各個環(huán)節(jié)都有著讓人嘆為觀止的行 為。大家都知道，植物是固著生長的，它們不

2、像動物一樣可以自由的活動，那么 它們要怎樣才能交配從而讓后代生長呢？植物的花粉（雄性生殖器官）要怎樣才 能傳送到柱頭（雌性生殖器官）上呢？授粉的方式分為自花受粉和異花受粉。能進行自花授粉的植物較少，大多數(shù) 植物需要外力的幫助才能實現(xiàn)傳粉。自花傳粉的植物通?？梢詫⑿誀罘€(wěn)定的遺傳 下去，性狀一般不會改變。進行異花傳粉的植物，在產(chǎn)生配子的過程中非同源染 色體的自由組合以及交叉互換現(xiàn)象而導致配子多種多樣，加上雌雄配子的結合是 隨機的，導致受精作用后產(chǎn)生的個體多種多樣。因此相對于自花傳粉，異花傳粉 的植物后代能更好的適應多變的環(huán)境，有很大的優(yōu)勢。如果缺乏傳粉媒介，精子輸送受阻，將導致花不能受精結實。因此

3、，能否將 花粉輸送到合適的柱頭之上，決定了花兒開放的命運?；ǚ蹟y帶精子的運動，很 大程度上決定了植物的交配方式，并且影響后代的遺傳組成，從這個角度上看， 花粉的命運就是植物未來的命運。植物可以借助風力，水流等自然作用進行傳粉， 更多的時候植物需要動物來為其傳粉。植物都有各自的傳粉策略。一、依靠風力傳粉的植物像小麥、水稻、楊樹和棟樹等，它們借助風的幫助來傳送花粉。不要以為風 力傳粉是方便的事，一陣風來就可以把花粉吹落到另一朵花的柱頭上。事情沒那 么簡單。植物生長在空曠的地方，風向又經(jīng)常在變動，要使細小的花粉剛好落在 纖細的柱頭上，該是多么困難??！風媒花在自然選擇中，產(chǎn)生了種種適應于利用風來傳送花

4、粉的特點。風媒花雖然比較細小而不顯眼，但在同一植株上的花朵數(shù)量很多。例如胡桃 花、楊樹花都排列成柔軟下垂的柔荑花序，玉米的雄花排列松散的圓錐花序（俗 稱天花），在微風中花序來回搖動，使花藥中的花粉易于散布到大氣中去。有些風媒植物的雄蕊花絲比較長，當花藥開裂后，花絲就失去膨壓，于是花 藥就懸掛在花外。如水稻等禾本科植物的花藥在成熟時就露在花外，它隨風搖擺， 很有利于花粉的散布。風媒花的花粉一般又小又輕，表面光滑不具粘性，極易被風吹走。哪怕是只 有一絲微風，都可以使它們遠走高飛。最令人驚奇的是松樹花粉的傳送了，其花 粉兩側生有兩個像網(wǎng)袋一樣的氣囊，仿佛長有翅膀那樣，隨風飄揚，朝著遠處的 雌花飛去，

5、即使遠到50公里以外，照樣能與雌花傳粉受精。同時，風媒植物的 柱頭又比較發(fā)達，常常擴展成羽毛狀，這樣就使花粉容易附著，因而增加接受花 粉的機會。風做“媒人”，花粉難免吹落到其他地方而產(chǎn)生浪費。有人計算過，相隔2.5 公里距離的兩朵花，平均1440?；ǚ壑胁趴赡苡??；ǚ鄞德涞酱迫锏闹^上。 其余的都刮得無影無蹤，化作灰塵了。風媒花無奈只好以產(chǎn)生大量的花粉作為浪 費的補償。如松樹的一個花序可產(chǎn)生16萬?；ǚ哿?，以至每到春天松樹開花季 節(jié)，松樹下總是落有一層硫磺色粉末。一株玉米可產(chǎn)生約5000萬?；ǚ?，玉米 開花季節(jié)如果我們在地里走一趟，會明顯地感覺到花粉在撲面而來！風媒花以極 高的“保險系數(shù)”保

6、證了傳粉能夠實現(xiàn)。有些落葉林中的風媒植物，還具有先花后葉的習性。榆樹、杜仲、紫荊、楊 樹等，它們每年都在葉片萌發(fā)前開花。這樣，成熟的花粉不受枝葉的阻擋，有利 于花粉的傳播。二、依靠水流傳粉的植物水生植物中的黑藻和金魚藻等，對這個問題解決方法很簡單。只要它們細絲 般的花粉散落在水面上，憑借徐徐的流水就很容易纏繞在雌花上，順利地完成傳 粉受精。苦草雌雄異株。在一叢苦草的個體上只生長雄蕊，在另一叢個體上只生長雌 蕊。每一朵雌花都長在一根花柄頂端，開始是卷編的，很短，端端正正地偃臥在 葉子中間?；ū芸炀蜕L起來，逐漸伸展，越伸展越長，最后終于把花朵托出 水面，花開了，三支長長的雌蕊花柱脫穎而出，柱頭

7、上生著小穗子，很像一簇美 麗的小羽毛。這時水下的另一簇苦草雄株成熟了。它從葉腋中抽出穗狀花序，花序外面包 著佛焰苞片。開花時，佛焰苞開裂，一朵朵微小的雄花脫出佛焰苞而漂浮于水面， 而花粉被保護得好好的，沾不上水。露出水面的雌花在水面形成小小的凹陷，當雄花漂到這里便發(fā)生傾斜，花粉 接觸柱頭便進行授粉。授粉完成后，雌花閉合，細長的花柄螺旋卷曲將子房縮回 水中，在水下發(fā)育成果實。三、依靠動物傳粉的植物據(jù)估計，在異化傳粉的植物中2/3以上的植物是靠動物授粉。動物有很打的 自主性，那么植物又是如何使盡了各種策略來引誘傳粉者呢？在安詳平靜的外表下，植物已然使盡了各種策略一一互惠與欺騙的手段隨處 可見，陷阱

8、的設置比比皆是來引誘傳粉者。顏色和氣味蟲媒花的一特點是花大而顯著，并有各種鮮艷色彩。一般晝間開放的花多紅、 黃、紫等顏色，而晚間開放的多純白色，只有夜間活動的蛾類能識別，幫助傳粉。 蟲媒花多具特殊的氣味以吸引昆蟲。不同植物散發(fā)的氣味不同，所以趨附的昆蟲 種類也不一樣，有喜芳香的，也有喜惡臭的。曇花是原產(chǎn)熱帶美洲墨西哥等地的仙人掌科附生植物，別名月下美人。它們 通常在夜間八九點以后開花，花瓣迅速展開，大小接近荷花，花香四溢，但花開 34小時后花瓣閉合，只有等來年夏秋季節(jié)才能再睹芳容。曇花開花的時間很 短，所以有成語“曇花一現(xiàn)”來形容稍縱即逝的事物。盡管如此，曇花釋放特殊的 香味，并且產(chǎn)生大而白的

9、花瓣吸引夜間活動的蝙蝠、蛾類為其授粉。白天開花的 植物往往利用鮮艷的顏色多為黃色、紫色、藍色或紅色吸引白天活動的 動物傳粉。夜間光線暗淡，氣味就成了植物引誘傳粉者的一個重要途徑，此外， 夜間開放的花常為白色，也便于蛾類、蝙蝠等夜間活動的動物借助月光、星光， 在黑暗中發(fā)現(xiàn)花朵。也有些植物既可以利用白天的傳粉者，又可以利用夜間活動的昆蟲進行授 粉。例如，忍冬科植物忍冬，俗稱金銀花，因其花有黃、白兩色而得名。對這種 植物的研究發(fā)現(xiàn)，白天有蜂類訪花，夜間有蛾類昆蟲訪花。蜂類雖然從花藥中移 出了較多的花粉，但也消耗了大部分花粉，相對而言采食花蜜的蛾類傳粉效率更 高，且可將花粉散布得更遠，所以金銀花通常在

10、黃昏后開花，先讓蛾類傳粉。對傳粉者的選擇一種植物的花粉，只有被運送到同種植物的個體上，才會維持種族的延續(xù)， 否則就會浪費花粉。有著鮮艷顏色花朵的植物，能夠吸引某種傳粉動物的注意， 但是如果同域的其他種植物采取同樣的策略去吸引這種傳粉者，那么傳粉者就會 采食多種植物，從而引起花粉在不同植物之間傳遞，造成傳粉的不精確和浪費。 為了減少這種不利現(xiàn)象的發(fā)生，植物往往會采取其他的策略如產(chǎn)生不同的花 色吸引另外的傳粉者，或產(chǎn)生特殊的花部結構、有毒的化學物質等限制某些動物 訪花。如果不幸只能夠利用這種傳粉者，那么植物可以選擇在不同的時間開花， 分時段利用傳粉者；或者產(chǎn)生不同的花部結構，讓自己的花粉落在傳粉者

11、的不同 身體部位上，在共享某一傳粉者的同時避免花粉混雜。利益互惠植物常常靠搭配彩色圖案、散發(fā)不同氣味吸引動物來訪。然而，僅僅只引起 傳粉者注意是不夠的，它們還需要提供適當?shù)膱蟪辏匝a償傳粉者的能量消耗。 植物除了準備一部分花粉用于受精之外，花粉和花蜜是提供給傳粉者的勞動報 酬。昆蟲取蜜時，花粉粒粘附在昆蟲體上而被傳布開去。如果傳粉者訪問了某種植物的花，卻發(fā)現(xiàn)沒有報酬或報酬已經(jīng)被其他傳粉者 取走，傳粉者就會留下記憶，轉而去尋找其他植物的花，以避免徒勞無獲。有些 “好心”的植物還會通過花色變化提示傳粉者花內報酬的現(xiàn)狀。當花被傳粉者造訪 之后，花的顏色發(fā)生改變，讓新開的、含有高報酬的、還未傳粉的花更

12、為顯眼。 這樣，不僅傳粉者可以提高覓食的效率，未授粉花的訪問也得到了保證，植物因 此受益。為了引誘傳粉者造訪花朵，有的植物為昆蟲提供了繁殖場所。昆蟲在訪花時， 在富含營養(yǎng)物質的花內產(chǎn)卵，留下后代，如絲蘭與絲蘭蛾之間著名的互惠例證。有的植物開花時，花內溫度比氣溫高，為傳粉昆蟲提供一個暖房。欺騙植物有著讓人意想不到的策略來吸引傳粉者，其中之一就是“欺騙”，這意味 著植物誘使傳粉者訪花，卻不提供任何食物報酬。目前，人們只在蘭科植物中發(fā) 現(xiàn)這種傳粉行為。但即便是這種誘騙的傳粉方式，植物還是要投資產(chǎn)生特殊的吸 引物。不論是澳大利亞的拖鞋蘭，還是生長在歐洲的眉蘭，它們花的形狀和顏色 都模擬某種雌蜂，并散發(fā)

13、與雌蜂的性信息素十分相似的氣味，當雄蜂受到引誘爬 上花試圖交配時，花粉塊就粘在了雄蜂身上。為了促使經(jīng)驗不足的雄蜂繼續(xù)上當， 在下一次試圖交配時將花粉塊傳到另一朵花上去，這些蘭花需要做到以假亂真， 模仿得惟妙惟肖。植物之間也可以通過擬態(tài)來吸引傳粉者。人們往往認為，不同的植物采取不 同的花部特征來吸引不同的傳粉者，因為這樣植物能夠獲得傳粉者忠實的服務。 也有少數(shù)植物獨辟蹊徑，它們通過模仿其他植物花的特征，達到吸引傳粉昆蟲的 目的。例如分布在英國一些地方的玄參科小米草屬植物，它的花為淡紫色或深紫 色，看起來非常像生長在一起的杜鵑花科植物帚石楠，兩種花花期相同。當傳粉 昆蟲訪問帚石楠時，有時也為該種小

14、米草屬植物傳粉。頭蕊蘭有白色的花和黃色 的花粉塊，沒有花蜜，在以色列與利用隧蜂傳粉的某種半日花科植物生長在一起。 頭蕊蘭沒有提供真正的報酬，但該蘭花的唇瓣上有一簇黃色的毛，讓隧蜂誤以為 是花粉前去采集，頭蕊蘭因此得以授粉。巧妙的陷阱為了引誘傳粉者造訪花朵，有的植物開花時，花內溫度比氣溫高，為傳粉昆 蟲提供一個暖房。如天南星科的春芋，可像恒溫動物那樣調節(jié)自身的溫度，它在 環(huán)境氣溫為4C39C的變化下能維持花部溫度在38C46C之間達1天之久。 該種植物的花序分上中下三部分：上部為可育雄花，中部為不育雄花（主要產(chǎn)熱 部位），下部雌花，花序調節(jié)溫度的時期與雌花接受花粉的時期吻合。在此期間， 包裹著的

15、佛焰苞充分打開，攜帶花粉的甲蟲喜愛接觸溫暖的不育雄花和營養(yǎng)物， 貿貿然闖入進來；佛焰苞變冷后關閉，將一些甲蟲包在里面。這期間甲蟲的活動 使下部的雌花授粉。大約12小時之后花的溫度回升，佛焰苞又部分打開，此時 上部的雄花開裂釋放花粉。當甲蟲爬出佛焰苞時帶走花粉，飛到其他花序，開始 了下一次的傳粉之旅。有的植物對傳粉者就沒有這般禮遇，它們采取“囚禁”的辦法讓昆蟲為自己授 粉。像所有好的監(jiān)獄一樣，這些花擁有一個由花瓣或苞片構成的花腔或花囊，有 一個狹窄的入口，只留一條通道。查理達爾文曾在物種起源一書的第六章 對盔蘭屬植物花的結構與傳粉適應有一段精彩的描述。被稱為“德國人的煙斗” 的馬兜鈴植物采取了引

16、誘、囚禁的手段，讓搖蚊等小型昆蟲為自己授粉。如同它 的名字，該種馬兜鈴植物的基部膨大成瓶狀，其上有一縊縮的頸部，呈管狀，上 部為花瓣狀；檐部向一側延伸成一個旗狀舌片（或3裂），花藥和雌蕊坐落在膨大 基部的中央?；▌傞_時，釋放出類似腐肉的臭味吸引搖蚊等小型蠅類昆蟲造訪。 當傳粉者登陸旗狀舌片的垂直表面時，舌片上有成千細小的蠟狀顆粒，小昆蟲很 容易從管狀頸部滑入到瓶狀基部?！盎ㄆ俊钡念i部生長著一連串尖端向下的細毛， 這個結構讓傳粉者如同在驅軸上轉動，一直向下落入瓶底。如果某只昆蟲試圖退 出，向下的細毛將被擠成橫向排列的柵欄，如同地牢里所設的柵欄門，阻止囚犯 逃出。于是，傳粉者被拘留在黑暗的瓶底，它

17、們在四處尋找出口的過程中，將身 上攜帶的花粉粘到了雌蕊上。此時，雌蕊已成熟，而雄蕊的花藥要等兩三天后才 開裂散粉。這期間，瓶底分泌限量的花蜜供養(yǎng)傳粉者，瓶壁上有些針頭大小的小 孔，讓“囚犯”能呼吸新鮮空氣和維持一定的濕度，讓它們好好活著。幾天后，花 藥開裂，蟲體又沾滿花粉，原先直立的，煙斗”傾斜至水平狀態(tài)，瓶頸的細毛也枯 萎脫落了，花瓶出口通道開放，被囚禁的傳粉者離開了“地牢”。與設置陷阱、采取囚禁傳粉者的手段相比，有些植物的手段顯得更為殘忍， 它們通過“謀殺”傳粉者達到授粉的目的。南非睡蓮開著大而艷麗的花，散發(fā)出香 甜的氣味，與馬兜鈴植物相反，它們的花是雄蕊先熟。在花開的前三四天中，輻 射對稱的花中央是密密麻麻的雄蕊，像插滿了“棒棒糖”，食蚜蠅、蜂還有甲蟲等 來訪問處在雄性階段的睡蓮花，都會享受一份布滿花粉的盛宴。到了雌性階段， 當睡蓮再次開放時，雄蕊沒了花粉，繞著花中心是一池汁液，池底隱藏著扁而圓 的柱頭。當昆蟲照常來雄蕊頂端采集花粉時，雄蕊蠟質光滑的表面取代原先粘質 的花粉團。沒有了“抓手”，訪花者一不小心就滑下了池子，落難者想掙扎，但是 雄蕊不提供落腳的地方。池子中的汁液里含有一種濕潤劑，能讓世上最輕的蜂類 或蠅類下沉。沉入液體中的訪花者很快淹死，身上的