植物的智慧

国家林业和草原局政府网 http://www.forestry.gov.cn/2021-02-17来源:《森林与人类》杂志
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植物的世界看起来一派宁静祥和,但鲜为人知的是,它们之间、它们和动物之间暗藏着各种合作、竞争、暗算、欺骗乃至杀戮的关系。只是经过上亿年的演化,这些在人类看来充满张力的行为,在植物的世界里是静悄悄的,显得更为隐蔽,更为奇妙,也显得更有“智慧”了。这“智慧”的背后,是各种植物强大的求生本能。

悬崖盛花野生石斛

植物的无穷“欲望”

植物对阳光、水分、气体和矿物质的“欲望”,与我们人类对名利的追逐相比,有过之而无不及。植物的芽、茎和叶都有着向阳光生长的特性,植物的根追逐着水分和肥料,叶片上的气孔则时刻在吐纳着氧气和二氧化碳。

植物的一生,简而言之,就是获取阳光、水分、二氧化碳和矿物质合成自己所需物质并繁衍后代的过程。纵观植物的演化之路,从藻类逐渐演变到苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物的过程中,植物逐渐实现了从海洋到陆地的跨越,从矮小到高大的变化,从简单到复杂的演变。而这一过程的主要推动力就是植物对光、水、气、肥的无穷无尽的“欲望”,正是这一推动力“驱使”它们不断向未知的“富有潜力”的领域开拓。

如今,植物几乎占领了草原、山地、沼泽、海岛等所有适宜生存的环境,改变了整个地球的外貌。然而阳光、水分、气体和矿物质并不是取之不尽、用之不竭的,植物缺少了光、水、气、肥中的任何一个因素都无法生存,这就催生了植物间对光、水、气、肥的激烈的“抢夺”。例如,荒漠环境光照充裕,但水分稀缺。又例如,沼泽地水分和矿物质相对充裕,但土壤氧气含量少。所以水分和土壤氧气分别成了沙漠植物和沼泽植物必争的资源——胜者存活,败者淘汰。亚热带森林群落中,就存在植物间激烈的“竞争”关系和充满“智慧”的生存策略。

乔木通过占有更多的资源和空间汲取更多的养料,并且“晚婚晚育”,成为寿命更长久的胜利者。摄影/刘西

植物间的激烈“战争”

浙江乌岩岭保护区的亚热带森林群落中,森林由上而下依次为乔木层、灌木层和草本层。壳斗科、冬青科、木兰科等高大树种构成的乔木层,是这片森林真正的“统治者”,它们依赖自己高大的身躯在高空散布出更多的枝叶截留阳光,并用粗大和充满韧劲的根系牢牢抓住地面,并从地表及深处吸收矿物质和水分。为此,它们抢占了这片森林的大部分资源和空间。

乔木层像一把大阳伞,但从不“呵护”底下的灌木和草本植物,它们遮住了阳光和雨露。俗语有道:“大树底下不长草。”这揭示了乔木下灌木和草本生存的艰辛。由于竞争不过高大的乔木,低矮的灌木“位低身卑”,只能在乔木的间隙中“苟延残喘”,为了适应较弱的光照、较少的矿物质和水分,它们也演化出了一些应对策略,例如长出更大的叶子,形成更低的光合作用补偿点以便在较弱的光照下也能进行光合作用合成有机物。还有一些灌木演变得更能适应干旱和贫瘠,“占领”了强紫外线、狂风不定、干旱、贫瘠的高海拔山区,并形成别有一番风格的高山灌丛景观。即便灌木也占领了不少生境,但与“高大上”的乔木相比较,终究成不了大的气候,无法与之“抗衡”。

乔木和灌木的生存策略是相似的,抢占资源和空间用于生长,生长出更大身躯后抢占更多资源和空间,继而生长得更快,如此循环。所以乔木和灌木的寿命都很长,达到几十年、上百年甚至数千年,而且在它们生长的初期(几年至十几年不等)不开花不结果,因为那样会“浪费精力”,弱化了竞争力。用我们人类的语言形容,就是乔木和灌木实行的都是“晚婚晚育”和“优生优育”的“计划生育政策”。它们的策略很成功,“占领”了乌岩岭保护区的大部分区域。

西藏杓兰是典型的骗徒,它们用硕大的花朵吸引传粉者的青睐。摄影/丽江椰子

野草的“插空”和“避让”

乔木和灌木占领大部分地面,留给草本植物的就只剩些“弹丸之地”了。面对强大的乔木和不弱的灌木,柔弱的草本既没有高大的树干,也没有强大的根系,难以与它们竞争。幸好草本植物巧妙地演化出了一套充满“智慧”的生存策略:较短的寿命,较小的个体,“早婚早育”,“多子多福”,并花费几乎全部精力用于繁衍后代。许多草本植物的寿命不足一年,充分利用乔木秋冬落叶的特性在秋冬发芽,在寒冬中缓慢生长。

虽然周围环境天寒地冻,但阳光却是充裕的,它们吸收枯枝落叶腐烂释放出的矿物质,开始缓慢生长,只待早春气温回暖,再疯狂吸收阳光雨露,迅速开花结果,并释放大量小种子。等到落叶树发芽、枝叶伸展,再次像一把雨伞一样遮盖了上层空间时,它们早已枯萎,无数的种子暗藏在土壤中等待着下一次轮回。

有些草本植物充分利用森林群落中时不时发生的“干扰”现象,例如滑坡、泥石流、山洪、大树倒塌等,也包括一些诸如修路之类的人类活动——这种干扰破坏了原有的生态平衡。被“干扰”的地块,原来的乔木和灌木死亡或尚未恢复“元气”,数年内难以恢复“势力”,许多草本植物就充分利用了这种生境,快速繁殖,并在木本植物重新占领该地块以前繁衍出足够多的种子,散播到其他类似的“干扰”生境中去。一些草本植物尝试利用悬崖峭壁这块“处女地”。由于草本植物个体小,所需资源和空间较少,岩石缝隙或峭壁上的狭小平台就足以让它们繁衍生息,它们吸收岩石分化释放的矿物质,吸收清晨凝结的露水,甚至巧妙地使用一种名为“景天酸代谢”的固碳方法。

一般的植物白天叶片气孔打开吸收二氧化碳,同时进行光合作用合成有机物,但白天气温较高,气孔长时间开放会消耗大量的水分。景天科、兰科等为代表的耐干旱草本植物则是在气温较低的晚上打开气孔(白天关闭)吸收二氧化碳,并固定在细胞质中,待白天再进行光合作用合成有机物。这种策略降低了水分的消耗,更能适应干燥贫瘠的恶劣环境,从而躲开了与乔木和灌木的“正面冲突”。

茅膏菜的致命粘液像露珠一样晶莹剔透。资料图

草本的“欺骗”和“杀戮”

草本植物多为虫媒花,需要蜂、蝇、蝶、蛾、甲虫等为它们传粉授精。大多数情况下,虫媒植物与昆虫的“合作”是非常愉快的。它们生产较多的花粉、花蜜等奖励物质,“雇佣”特定的昆虫为其搬运花粉:将一株植物的花粉搬运到另一个体的雌蕊柱上,通过这种方式,它们的后代能够获得较多的遗传多样性(杂交优势),昆虫也获得了甜滋滋的花蜜和部分花粉,可谓“双赢”。但以兰科植物为代表的草本植物却破坏了这条“祖训”,它们学会了“欺骗”,吝啬地给予传粉昆虫丁点报酬,甚至一毛不拔。兰科植物的花结构比较复杂,内含1枚花粉块,所含花蜜很少甚至没有,但它们的花朵却很芳香或艳丽,许多“初来乍到”的昆虫很容易被其“美色”诱骗。

春兰在早春温度明显升高的晴好天气大量开放,它的花能够分泌一种浓郁的香气,用于吸引中华蜜蜂。由于早春蜜源稀少,中华蜜蜂很容易被这种香气吸引。中华蜜蜂访花时,直接落在唇盘上,头部直接进入花内。当中华蜜蜂头部接近合蕊柱基部时便不能继续进入,开始挣扎退出。退出过程中,它们中胸会随着挣扎而拱起,蹭到粘盘。当中华蜜蜂中胸背部蹭到粘盘后,花粉块连同药帽就粘到蜜蜂的背部被一起带出。当中华蜜蜂再次钻入另一朵春兰的花时,其中胸背上的花粉块与柱头接触,便代为完成春兰的授粉过程。整个传粉过程春兰没有为中华蜜蜂提供任何报酬。以茅膏菜科和狸藻科为代表的草本植物则通过“杀戮”获取自己所需的矿物质。茅膏菜科植物所生活的环境恶劣,缺乏氮元素,于是乎它们“聪明”地学会了“抓虫子”的本领。它们长有许多黏糊糊的“小手”,这种“小手”其实是由它们的叶子变化而来的,上面长满了头状粘腺毛,并分泌透明反光的粘液引诱昆虫。小虫子停落在叶面上时会被粘住,越挣扎会陷得越深。“小手”还会做出缓慢“握拳”的动作,将小虫子牢牢“抓住”,直至腺毛分泌的蛋白质分解酶将虫体完全“消化吸收”后,“小手”又张开。通过这种策略,茅膏菜科植物可以“捕获”诸如蚂蚁、蚊蝇、浮游、豆娘这类个体较小的虫子。另一类捕虫植物以狸藻科植物为代表,它们没有黏糊糊的“小手”,却喜欢在充满孑孓(蚊子幼虫)的死水坑中放置“捕虫囊”。这种“捕虫囊”由它们的根生长而成,透明、中空,并可以制造出强大的吸力将孑孓等水生小虫子吸入囊中,并将之“消化”。

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