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    果子家族的色彩传奇

    文章来源:昆明植物研究所   发布时间:2019-06-19  【字号:     】  

      大千世界,万紫千红。说起自然界中的色彩,恐怕大家脑中会闪现春日满山遍野的花朵争奇斗艳,姹紫嫣红;又或秋季霜染层林,各色硕果林中闪烁诱人。游人采撷编花成冠,商贩售卖鲜果于路边,其乐融融。

      色彩:联接动、植物的纽带

      不经意间仔细思量,发现我们竟然成了“无法挪动”的植物的搬运工具。色彩,正是植物“操纵”着我们为其四处搬运的手段,并担负起动植物间“跨种族”交流沟通的重任。

      花色金黄——“蜜多粉甜,过时不候,速来速来!”——可以招蜂引蝶,甚至鸟兽前来一探,看看是否有美味的花蜜大快朵颐。

    菊科黄鹌菜属Youngia Cass.某种植物(陆露 摄) 

      果色红艳——“果大包甜,价廉物美,贴膘必备!”——引来鸟兽无数,大家难得和睦共享一番饕餮盛宴。

      是呀,就连人们不是都被这色彩吸引,专挑正黄的柠檬、火红的樱桃、紫黑的蓝莓、杏黄的枇杷来买吗?大约现在小姑娘们对口红色号的挑剔,也是隐藏在基因里对色彩偏好的遗传密码吧。

      色彩就这样莫名其妙地成了动、植物间的重要沟通信号,将两大“种族”紧密地联系在一起,并推动了它们波浪壮阔的演化史。没有色彩以前,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个“维度”上进行比拼:更旺盛的生命力,更多的后代,更加迅速地占领空间。

      但色彩出现以后,动物们的主观选择对原本的竞争简直就是“降维打击”,规则被颠覆,竞争的方式多样起来:借助动物的力量向远方传递自己基因的“火种”;到更适应自己生长的地方去;更多机会找到可以产生杂交子嗣的后代。色彩,这一个小小的变量让自然变得复杂而美丽。

      色彩的产生是随机而为,还是植物们有所图谋的繁衍策略呢?色彩的差异会造成植物们何种的现状呢?变化无常的色彩还隐藏着怎样的植物世界的秘密呢?这简直是令人疑惑不解的三连问啊!

      我们着实需要一个幸运而又巧妙的观察窗口来一探究竟。

      “宝藏”果子——白珠

      偶然的机会就此降临。植物学家们在我国高黎贡山采集植物标本时,发现了一种植物,它弱小的植株上垂挂着极其不搭的硕大果实,如蓝色宝石般在翠绿的草甸中“闪闪发光”。美丽的东西总是让人怜惜,科学家们对它产生了浓厚的研究兴趣。

      高黎贡山发现天蓝色果实的缘毛萼白珠Gaultheria ciliisepala Airy Shaw ex P.W. Fritsch & Lu Lu(陆露 摄)

      经过鉴定发现,这种植物是杜鹃花科越橘亚科白珠树族的植物,这个族在生境、生活习性及形态特征上表现了高度的多样化,从海拔0米的海边到400米的亚热带雨林再到海拔4500米的高山草甸分布,植株从3厘米长的匍匐小灌木到约3米高的直立小乔木。

      这类植物是常绿灌木,部分植物揉碎后会散发浓烈的冬青油气味,花冠小,白色、浅绿、粉红色,钟状或坛状,蒴果近球形,干燥开裂状或浆果状,主要有白色、红色、蓝色、紫色、黑色(实为深紫色)。

      哦,值得一提的是,这类植物和我们爱吃的蓝莓类(包括蓝莓和蔓越莓)植物是近亲。

    白珠树族Gaultherieae果实颜色的类型及其多样性

      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树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树族这个“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。

      红果子少但“开朗”,蓝紫色果子多但“保守”

      白珠树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树族物种数的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。

      按常理来说,如果扩散事件和果实颜色不相关,那么物种数多的那种颜色的果实可能得到更多的传播机会。有意思的是,研究得到了相反的结果,说明植物是否容易传播一定程度上可能受到了它的果实是什么颜色所影响的。

      纬度越低、海拔越高,果子颜色越深

      另外,白珠树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。

    尾叶白珠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,白珠树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。

    绿背白珠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) 

      蓝紫果子家庭复杂,红果子家庭简单

      白珠树族可以划分为20个谱系,也就是白珠树族相当于一个由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。

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

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

      这种红色果实的小家庭,更容易出远门,传播到别的地方定居,而蓝紫色果实的小家庭,喜欢“宅”在家里,不愿意出远门,就在家里或者家附近生很多的孩子(分化出更多的物种,也就是就地分化)。

      秘密被不断地揭开,色彩在这个“植物家族”的演化史中扮演了决定性的角色。细细思来,这又与人类的大家族何其相似呀,一个家族里总有敢于冒险的子弟带着梦想勇闯天下,也有持重憨厚的兄弟看护家族赡养家族长辈幼小。正是因为有这样的“守成”者和“开拓者”,才让大家族在历史的长河中虽历经磨难而勇敢地生存下来。

      柔弱而坚韧,渺小却伟大。“白珠”家族凭借着对自然环境的不断的变革-适应-变革,抵挡住了时光的淘沥,终将自己的脚步遍布高山之巅、平原之边、沧海之滨。

      白珠色彩传奇的故事结束了吗?看似无章可循的缤纷世界是否藏着一部植物繁衍的血泪史呢?

      不,科学的探索方兴未艾,自然中有足够的传奇隐秘等待我们的发现。




    (责任编辑:侯茜)

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