在地球浩瀚的历史长河中,生命世界谱写了一曲曲悲壮赞歌,塑造了地球环境,孕育了人类文明史诗,促进了经济社会发展。在科学传播的星辰里,中科院之声与华南植物园联合开设“花颜鸟语”专栏,既是生命世界之窗,又荟萃自然体验的点滴故事。惟愿她为自然世界代言,宣传生物多样性保护。惟愿她解读科学前沿,讲述科学故事,封存自然足迹。
猴脸兰早有耳闻,第一次见到真身是在华南国家植物园高山植物室的玻璃展柜里,即使只有一个美丽的背影,也足以令我开心很久。高山植物室种的猴面小龙兰杂交种这个角度只能看到“猴”的后脑勺(即花萼背面)。猴脸兰是兰科小龙兰属(Dracula spp.)的植物,原产热带美洲,生长在潮湿、阴暗的原始森林中,多是附生植物。它的属名“Dracula”词源同“dragon”,有“小龙”的意思,现在则是吸血鬼的代名词。
附生植物“猴面/脸”实际上是花萼,每种“猴”都有它独特的“脸谱”,底色一般是浅黄、白色或肉粉色,通常密被暗色的斑点和绒毛,花萼的末端会形成一条长长的尾,有的“尾”有几十厘米长,如Dracula Raven ‘Black Beard’,它的“尾”长27cm。“猴眼”是两枚小小的花瓣,长圆形,一般底色较浅(白色、浅黄色),中央颜色较深。“猴鼻”其实是合蕊柱,稍大于花瓣。
最最醒目的莫过于“猴嘴”,即唇瓣,它形态各异,大多像一个兜,但不同于兜兰的唇瓣。昆虫落入兜兰唇瓣只能通过兜兰设计好的逃生路线走,先后经过柱头、雄蕊,“被迫”背上花粉块。其实比起“兜”,用倒置的蘑菇形容小龙兰属植物的唇瓣更加贴切,因为它们的唇瓣是开放式的,“菌柄”对应唇瓣基部,“菌盖”对应唇瓣上部,唇瓣内侧有若干树杈状的“褶皱”,拟态真菌的“菌褶”,引导昆虫走向目的地——合蕊柱。
科学家们为了研究果蝇访花的因素,在森林中观察了数百小时,由于观察对象较小,他们要用放大镜才能观察到花粉块是否粘在果蝇背上,除此之外还要记录果蝇访花时间、访花路径,并采集果蝇标本,方便后续解剖、观察、鉴定,他们在观察中还发现了许多果蝇新种。为了探究花朵哪一部分吸引了果蝇,他们3D打印了假花,并给假花附上“蘑菇味”,或只保留花结构的一部分,其余替换成假花,或创造新型假花。
研究发现“猴脸”和“猴嘴”功不可没:花萼上的斑纹和毛相较于颜色更具吸引力(视觉吸引),对于昆虫近距离定位、访花和花内活动具有重要作用,也有人推测花萼上密集的斑纹会让蝇类以为是同类而聚集在一起(种内或种间聚集);花萼延长的“尾”也有一定作用,果蝇会在人造花萼的“尾”或背面稍作停留;唇瓣的形状和特殊的“蘑菇味”均能吸引果蝇(后者远距离吸引),若给假花附上“蘑菇味”(花提取物),能刺激果蝇落在花上。
科研人员做的假花,真花最吸引果蝇部分花结构是真的,唇瓣和花萼对果蝇的吸引力较大。不同花萼纹路对果蝇的吸引力不同,果蝇更倾向于斑点和条纹图案。
传粉的大致过程:果蝇被“蘑菇味”诱惑,飞到植株附近,进而被“猴脸”“猴嘴”吸引,在上面站立(避雨)、徘徊,扇动翅膀,以宣示自己的领地。它们也会不停搓腿,其实那是在“品尝”食物(花萼上有酵母生存,访花昆虫的消化道中也能找到它们)。
它们的味觉器官长在腿上,简单说先用腿尝,再用舐吸式口器吃。在此过程中可能会顺着指示路线(唇瓣上的树状褶皱)试图钻进合蕊柱、花瓣和唇瓣基部围成小空间内。小龙兰属植物唇瓣基部可活动,当果蝇向前爬动时,它的腿会将唇瓣轻轻推开,头部、胸部挤进合蕊柱与花瓣之间,随即发现自己被蕊喙(兰科植物合蕊柱前的舌状突起)卷曲的边缘夹住,于是它开始奋力挣扎,腿扑腾得厉害,但这样只会适得其反,被夹得更紧。
果蝇挣扎累了休息时,唇瓣恢复原来的位置,将它压向合蕊柱,它被夹住的胸部和贴近唇瓣基部的腹部形成一定夹角,胸腹连接处的盾片粘上蕊喙分泌的黏液,此时粘盘(即蕊喙的一部分变态成的粘块)借机固定在果蝇身上,当果蝇往外退时带动蕊喙运动盖住柱头腔(可能是为了避免自花授粉,短时间内蕊喙会恢复原位),药帽也会被顶掉,它背着花粉块成功“逃离”,不久又会被下一个“陷阱”吸引,当它费力钻进合蕊柱与唇瓣之间时,就将上一朵花的花粉块粘在这朵花柱头上,圆满完成了传粉任务。
小龙兰属植物在开花后期或去除花粉后,花朵会发生一系列变化,旨在告诉果蝇们:“别再来啦!”。它们花萼颜色变暗(当然也有些种本身花朵变化就大,如D. lafleurii),合蕊柱与唇瓣之间的空间变大,“蘑菇味”变淡,有香味产生(果蝇对香味不感冒)。