植物在自然界中占有非常重要的地位,岁月流变、气候变迁、地质运动、生境更迭,植物历久弥新,在不断演化中保持着不息的生命力。中科院之声与中国科学院武汉植物园联合开设“芳草萋萋”,在这里,我们关注植物的生存、竞争、繁衍、死亡,展示自然界的奇特多姿,探索神奇的生命秘境,了解植物给人类带来的无限美好,致敬这无声无息又蓬勃多姿的植物世界。
“兰花是我这辈子遇见最好玩的东西”,达尔文对兰花的喜爱从他的著作《兰科植物的授精》一书中可以了解到,该书不仅记录了他对兰花的研究,更为证明自然选择是物种进化的动力提供了强有力的证据,成为《物种起源》必不可少的补充材料。
在一个看似平凡普通的一天,达尔文收到来自马达加斯加岛一种奇妙兰科植物——长距彗星兰的标本,这种兰花拥有长达近30cm的花距,他不由惊叹起来:“天哪!
什么样的虫子才能吸取到花距中的蜜汁呢?”由于他对兰花潜心研究,他知道什么样的花结构适合吸引什么样的传粉昆虫。通过细致的观察和思考,他便有了一个大胆的预测:马达加斯加岛上一定生活着一种长有极长口器的昆虫,而且该昆虫的口器长度刚好能达到花距的底部!长距彗星兰在达尔文去世20多年后,即20世纪初期,有探险家在马达加斯加岛上发现了长喙天蛾的存在,并且证实它正是长距彗星兰的授粉者!
为纪念达尔文的惊人智慧,这种天峨的拉丁学名的种加词采用了“praedicta”,即“预测”之意,这个发现距离达尔文的预测过了41年,达尔文真是一位天才预言家!
长距彗星兰最吸引人的特征就是它那长长的花距,那么什么是花距呢?花距是植物的花瓣或萼片所延伸形成的管状或兜状的结构,花距里或多或少总藏着一些分泌花蜜的蜜腺组织,酝酿着传粉生物最喜欢的花蜜。有花距的植物,除了在传粉机制颇为巧妙的兰科植物之外,还广泛分布于凤仙花属、耧斗菜属和柳穿鱼属等多个植物类群中,是植物分类的重要依据之一。
花距并不是所有植物都具有的结构,那为什么有的植物会出现花距呢?
刚才提到,花距底部通常会产生并存储花蜜,这是给访花昆虫的奖励,对于一些昆虫来说,是否有花蜜是至关重要的,这是它的食物来源,那对花儿来说是否有昆虫访花也意味着植物能否完成传粉的重要任务。
但是为什么花蜜要产生在花距底部呢,这是植物进化出的一个选择机制,有些植物为了提高传粉效率,并不想把自己的花蜜分享给所有的昆虫,而是更愿意给那些真正可以帮自己实现传粉任务的昆虫,所以花距便是植物进化出的一种选择传粉昆虫的机制。
科学家研究发现,不同地区的耧斗菜种类适应于不同的传粉生物。北美耧斗菜的种类相对丰富,可划分为两大类。
一类是分布于低海拔、花冠直立向上、开白花的耧斗菜,主要吸引天蛾传粉;另一类是生活于高山地区、花冠悬垂向地,花冠红色(以红花耧斗菜为代表),以吸引当地特有的蜂鸟来吸食花蜜,为其传粉。欧洲耧斗菜的花型种类变化不多,多以直距和中距的耧斗菜为主,颜色也以紫色为主,欧洲耧斗菜主要是以吸引熊蜂前来传粉。那么对于亚洲具有的耧斗菜种类来说,有研究认为,直距耧斗菜等中距类的适合熊蜂传粉,无距耧斗菜则吸引了食蚜蝇。
如此看来,整个耧斗菜属的花距都是非常具有地域特色的,为了适应不同地区的传粉生物而分化出了不同形状的花距。科学家研究表明,传粉者的转变可能是导致耧斗菜属距长进化的诱因。