热炸的植物:油杉寄生的秘密

作者: 廖鑫凤

来源: 博物

发布日期: 2021-10-08

油杉寄生是一种能够通过自身加热来“引爆”种子弹射的植物,这种独特的种子散布方式引起了科学家的广泛关注。

虽然已经是秋天了,但好多地方的温度并没有降下来,尤其南方人民,依然生活在热浪之中。于是,大家时不时会发出“热爆了”、“热炸了”之类的感叹。但你知道吗?“热炸”这种事情,在一类植物身上是真实存在的!有一类植物,完美地实现了热跟炸这两个特性。它就是油杉寄生(Arceuthobium)。油杉寄生的种子爆炸式弹射出来的这种方式,跟植物界的“喷子”——喷瓜有些相似,也是从屁股后边炸开,把种子弹射出去。

一般来说,弹射式种子都是靠着水分的变化来蓄积弹力。随着种子的成熟,枝干逐渐撑不住它了,于是它就会弹射出来。简单粗暴,就跟瓜熟蒂落一个道理。本来大家以为油杉寄生种子的弹射也是这么个原理,直到有一位科学家 Hinds,为了研究油杉寄生种子的弹射距离,把果实采回了实验室。结果发现,有一种油杉寄生(Arceuthobium vaginatum)热炸了。

经过多次实验,Hinds 总结出,油杉寄生跟我们人类一样不耐热——50摄氏度以下的温度就足以让它们全部热炸。在油杉寄生果实的发育过程中,会积累到高达1000 KPA的膨压,几乎一触即发。这是因为它的果皮中有一层黏液层,不停地分泌出阿拉伯糖、木糖等吸水的黏性物质,将水分导入种子周围,于是就形成了比周围大得多的膨压。最终为种子的发射提供了动力。

但这位名叫 Hinds 的科学家,在1963年发表了一篇研究油杉寄生种子弹射的论文后,就把这事儿抛在了脑后,没再深究。也许是油杉寄生种子的弹射太有特点了,之后的时间里,科学家们一直没有放弃对它的研究。五十多年后,科学家又从 Hinds 的研究中捕获到了新线索——油杉寄生种子除了被加温后会爆炸外,它还能自己加热升温,来“引爆”种子。

科学家发现在另一种油杉寄生(Arceuthobium americanum)果实在弹射之前的约两分钟内,果实表皮的温度会上升两度左右,随后种子就不可抑制地爆裂,从斜上方飞出去。虽然只是轻微的升温,但这一过程让种子的“爆炸式弹射”化被动为主动——要不要发射,完全由自己掌握。油杉寄生通过升温来启动种子散布,这可能跟它们的生活史有关系。作为一类茎寄生植物,它们与槲寄生属于同一家族。

只是油杉寄生的寄生范围更窄——看名字就能看出来了,只能寄生在松柏类植物的茎上。油杉寄生种子散布出去后,会粘到松柏类植物的茎上。萌发后,根上长出吸器,像个针孔一样,从茎的缝隙或皮孔中,扎进寄主的茎中,穿过表皮,直达寄主运输营养的核心-维管组织之中。搭上寄主的顺风车后,接下来就是漫长的潜伏期了。油杉寄生的根像病菌一样,在寄主体内一步步蔓延,抢夺寄主的养分,几年后才钻出寄主体外。

为保证繁殖过程,它们必须持续地从寄主那里获取养分,因此它们的气孔不关闭,蒸腾作用带动水分从气孔中丧失,在植株内产生持续的拉力,这样才能从寄主身上不断地汲取水分与营养。更快的蒸腾作用虽然能产生持续不断的拉力,但果实也更容易失温。因此在大热天里果实也在加温,这可能是一种确保种子弹射的保护手段。

我们现在还不知道它为何独辟蹊径选择了热启动,但60年的偶然加热现象促成了今天的自发热研究,相信这场关于油杉寄生种子弹射的接力赛会持续交接下去。

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