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种子植物的谋略

发布时间: 2019-04-08 15:20:29   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:        字号:[ 常规 ]

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继球果植物之后,是植物种类丰富的时代。种子植物是在大约l亿年前的白垩纪出现在陆地上。它们以惊人的速度占领地球,成为景观中的主色调。

最初的种子

当时的白垩纪,大气回暖,景色单一,从赤道到当今的格陵兰,处处生长着棕榈科植物。这时的气候潮湿,北方的回暖并没有引起南方的酷热。尽管纬度不同,植物分布却相当单调划一。科学家研究发现,在伦敦地区,曾有一片赤道型森林,它与现在印度到马来西亚的森林相像。那时的气候与今天的大相径庭,估计在5000万年前新生代的第三纪初期,巴黎的平均气温比现在的平均气温要高出12℃。

在气候闷热的地区上,植物十分稠密。种子植物在此时发生了一大变化,它给胚珠新增了一层新的保护膜,也就是子房。当胚珠停止发育时,就会产生种子。在子房里长着众多的胚珠,每个胚珠就像一个含有原叶体的小盒子,原叶体携带着一个雌性细胞。胚珠经过授粉以后就变成了种子,子房则变成了果实。植物创造了这种内在的保护,为雌性细胞寻找越来越有效的避风港,它关系到生存的绝对安全。

虽然气候条件“舒适”,但植物发展自我保护却一点也不多余。一方面,植物之间在开展竞争。另一方面,地球的气候条件也开始变化。始于200万年前的新生代第四纪冰期突然把热带风光搅得乱七八糟,所有的景观都改变了。第四纪冰期将生态系统推向赤道。起始于第三纪的这场物种迁移在第四纪冰川来势凶猛,不断扩大,在最后一个100万年间,冰川一会儿北上,一会儿又南下。为了能在新的环境下生存,植物被迫开始新的变化。

秋天来临开始落叶

多变的环境对一切生物是个严峻的考验。在天寒地冻的时候,树的叶子通过蒸腾将水分排出体外,而它又不能再吸收水分,所以树木将因失水而死亡。为了抵御严寒,树木创造了在一年中最寒冷的时期大量落叶的办法。

树木在约2万年前或更遥远的过去创造了秋天。在那个时候,最早的人类已经出现了,他们可以亲眼看到这一现象成为规律:冬天到来,大部分的树木同时有节奏地脱落所有的叶子,冬季好像梳剪了树木。在热带森林里,树叶凋落,但新叶又陆续长出。从树木的种类上看,与热带树木相比,温带或寒带地区的落叶树木是很少的,这些树木学会了忍受干旱,从而能够抵御寒冷。

草本植物也能很好地摆脱困境。冬季到来时,它们虽然冻死了,但其种子依然埋藏在土壤里,等待着冬天结束的时候再发芽。草本植物具有树木所没有的成功手段,所以草本植物在高纬度地区远比热带地区多得多,而在西伯利亚或阿拉斯加的冻土地带却反而没有任何树木。

草本植物耐寒,树木耐热。在某些情况下,从树木到草本植物的变化是一种退化,比如芍药属植物就是这种情况。人们发现树木的退化更有利于它们在热带生长,而草本植物的退化则能使它们更好地适应寒冷的气候。正是在困难的处境中,花儿开放了。首先在热带地区,花儿带来子房,子房构成了一种补充保护。当种子成熟的时候,子房就会产生果实。因为种子现在是在果实里面,而花粉启动荷尔蒙机制,诱发形成果实,并预示授粉完成。

与昆虫结亲

对动物世界而言,种子植物的出现产生了重大的意义。种子植物有力地推动了与它们接触的昆虫的演变。种子植物的伟大变革在于它们与动物保持着一种新型的关系,它们把动物变为自己授粉的媒介。从此以后,传粉由鸟类和昆虫来承担。

其实,动物并不想传送花粉,但是它们对花粉馋涎欲滴。花粉散发出香气,引诱着动物。昆虫十分喜欢这种香气,它们狼吞虎咽地吃了花粉,全身也粘满了花粉,然后又飞走,把它们身上的花粉一直带往另一朵花。植物授粉并不属于花的一种直接战略,而是动物捕食的结果。因为花粉正需要传送,动物捕食只是巧合。因此,虽不能说种子植物是第一种由昆虫授粉的植物,但是在种子植物身上,昆虫传播花粉成为植物授粉的一种通常的运作方式。

植物也让动物传送种子,而植物的果实是种子散播的手段。如果是肉质果实,它就可以作为许多动物的食物,尤其是鸟类,它们通过消化道的另一端把种子排出,排到远离它们嚼吃果实的地方。在球果植物中,种子会落到树下这个可能是最差劲的地方,而种子植物的播种方法则要有效得多。

现在世界上有27万种种子植物,它们的花粉也各不相同。如同从指纹可以鉴别每个人一样,我们能够通过花粉可靠地辨别植物种类。此外花本身太不稳定,不可能留下许多痕迹;而植物的叶子,它们大同小异,不能说明什么问题,所以许多古植物学家正致力于花粉的研究。

这些多彩的种子植物在短暂的时间里变得如此千姿百态,确实令人惊奇。27万种植物创造了各种各样的差异。以前,植物只是繁殖。伴随着花的出现,在它们身上发生了神奇的改变:它们制定了引诱昆虫的战略。

与天敌的抗争

当食草动物不停地吞食植物时,植物发展了防御能力,如植物身上长出的荆棘。它们尤其在自己擅长的方面,以化学物质来保护自己。许多植物是有毒的,或者至少是不能食用的。

人们看不到植物是如何阻止蝗虫、毛毛虫侵袭的,但这种袭击往往会自动停止,成千上万条的毛毛虫会突然死去;美国阿拉斯加的白色野兔通常每隔10年繁殖,并咬啮了90%的杨树苗和桤木苗,后来杨树和桤木就生长出排异新枝,野兔即使饥肠辘辘也不敢碰它们。科学家研究发现,当杨树、槭树或橡树的一部分树叶遭受破坏的时候,树木的其他部分就会奋起反击,产生一些食草动物不能食用的浓缩物质,特别是丹宁。

这个现象的确令人惊讶,但更令人惊讶的是,在邻近未受伤的树叶中,丹宁浓度也以同样的比例增加。因此科学家认为:受伤的树木向其他树木发出了警报信号,树木之间必然存在某种联络。最终,人们发现植物间的联络是通过一种十分简单的气体:乙烯。这是一种货真价实的气体荷尔蒙,从一棵植物散发出来,对邻近植物产生影响。

植物是很有经验的化学家,它们不但运用乙烯,还利用其他的气体来传播信息。我们现在知道,受毛毛虫攻击的玉米植株会散发出鸡尾酒的气味,吸引胡蜂来消灭毛毛虫。当卷心菜遭到有名的菜粉蝶啃咬时,也有类似的战略:它们发出一种能吸引小胡蜂的气味。于是,胡蜂在粉蝶的幼虫中产卵,将部分幼虫消灭。

我们可以从以上的例子中得出这样一个结论:植物始终操纵着昆虫。但是,有些动物在我们之前就了解了植物是如何自卫的。例如,墨西哥的瓢虫。它在吃西葫芦前就小心翼翼地在叶子里咬出一个圈,只留出几个狭窄的附着点,它呆在圈中央,悠闲自在地吃起来。这样,信息就很难通过被分割成一半的叶子进行传递,分割的叶子需要更长的时间才能变得有毒。第二天,瓢虫重新开始玩弄它的伎俩,不过是在另一片叶子上,而且距第一片叶子6米多远。

为了继续生存下去,植物进化的历史仍在继续中……