热带雨林中的动植物协同进化
2005/10/1 来源:大自然探索 作者:张树义


  地球上所有的物种在过去的35亿年间都经历了产生、繁衍和进化的过程,其中一些物种在进化过程中相互作用,也正是这种相互作用使我们今天看到的自然界不仅有一个个彼此独立的物种,而且还有植物间的相生相克、动物间的食物链关系、植物与动物间相互利用等诸多行为和现象。动植物在漫长的协同进化道路上携手前行,共同演绎了众多令人叹为观止的故事。
  人们常慨叹自然界花的绚丽、果的香甜。它们是上帝的杰作吗?是大自然偶然的产物吗?现在我们知道,它们是动物和植物在漫长的岁月中协同进化的结果。在温带地区,许多植物的花往往是黄色、白色、紫色或蓝色,这是因为这些地方的昆虫对鲜红色辨别力较差。而在热带,植物的花往往是红色的,这是因为这些地方的蝶类和蜂鸟善于辨别鲜艳的颜色。对于虫媒花植物来说,传粉是靠昆虫或蜂鸟实现的。动物在寻花采蜜的时候,身体粘上花粉,在拜访其他花朵时先前的花粉就撒落在后者的柱头上,为植物完成了授粉作用。在这一过程中,昆虫得到食物,花得以授粉,动物与植物彼此受益,相得益彰。这种相互依赖的关系有时甚至协同进化出了令人惊讶的现象,动植物中的一方仿佛完全是为了适应另一方而存在,如有些蝴蝶的口器刚好适合兰花的唇瓣,一些花筒的长度和形状恰巧与采蜜蜂鸟的喙相吻合,这就是所谓的“协同进化”。
  我们不妨先来看传粉动物与植物协同进化的两个实例。
  在南美热带雨林中,蜂鸟是许多种类植物的传粉者。蜂鸟的喙大致可分为两种类型:长而弯曲型和短而笔直型。第一种类型的鸟适于在略微弯曲的长筒状花中采蜜,这一类花分布广泛且产蜜量高;第二种类型的鸟适于在短小笔直的短筒状花中采蜜,这一类花分泌的花蜜一般较少,而且经常能吸引许多传粉的昆虫。尽管长喙蜂鸟也可以取食短筒花中的蜜,但它们一般更偏爱长筒花,而且只要它们留连于短筒花附近,往往要受到其他短喙鸟类的驱赶。长喙蜂鸟飞行速度快,可以长距离地飞来飞去取食那些不能被短喙蜂鸟利用的花蜜。有趣的是,依靠蜂鸟传粉的植物几乎都能分泌同等数量的花蜜,这也许是因为蜂鸟不屑光顾那些产蜜量不高的花。
  在新大陆热带雨林中,有很多兰花完全依赖某一类蜜蜂传播花粉。其实兰花不分泌花蜜,但可以从花瓣分泌细胞中释放香气。雄性蜜蜂喜欢停落在分泌区“沐浴”香气,并带回自己的巢室中储存起来甚至让其发生化学反应,从而促使自己的触角腺分泌能吸引雌性的激素。每次进入兰花时,雄蜂落在唇瓣上,头部恰好触到花粉块基部的黏盘;等离开花朵时,便能携带走一团胶状物的花粉块。等雄蜂飞到另一朵花采蜜时,花粉块恰好又触到兰花有黏液的柱头上,于是为兰花完成了授粉作用。颇为有趣的是,这些兰花对传粉动物的要求极其细致,体型过大或过小的蜜蜂种类都不适合兰花的形状,因而不能触及其生殖器官。更耐人寻味的是,不同种类的兰花能分泌不同类型的香气,而不同种类的蜜蜂则选择不同的芳香型,因此,生活在同一区域的兰花便能各自吸引与其相对应的蜜蜂来为自己传粉。通俗地说,花的美丽和芬芳不是为了妆扮大自然,而是给自己做广告。
  除了花,动植物协调互利的现象也普遍存在于水果中。热带雨林里盛产各种颜色的野果,而黄色水果尤其为许多树栖灵长类动物所偏爱。最近的研究表明,南美洲许多以水果为食的灵长类动物的视觉系统对黄色特别敏感。迄今,人们对这一现象的生理机制尚不十分清楚,但已经理解这一特性在动物生存适应上的含义:使动物更容易发现点缀在绿叶中的黄色水果。我们知道未成熟的水果多为绿色,隐在树叶中不易被发现,这是因为此时种子尚未发育成熟,动物的介入只能给植物带来损失。种子一旦成熟,果皮通常变黄,醒目的颜色吸引动物远道而来取食水果,后者往往在吞食果肉的同时也将种子吞下,而后再排出。于是,种子随动物移动到新的地方,植物种群也因此得以扩展到新的空间。所以,我们说动物和植物的这些生理特点都不是偶然的产物,而是彼此协同进化的结果。
  水果的气味变化也遵循同样的道理。果肉未成熟时苦涩无味,一旦成熟便会发出诱人的香气,浓烈的气味能吸引来棉袋鼠和蜜熊等夜行性动物,这些动物也是种子的义务传播者。在南美,许多种蝙蝠以水果为食,它们凭借嗅觉寻找美味佳肴。这些飞行的哺乳动物代谢率极高,经常在取食花果后不久,在随后的飞行中就能将尚未消化的微小种子喷泄出来,让天空下起一片“种子雨”。
  在雨林中可以观察到多种多样有趣的动物适应生存的行为,其实植物也有诸多适应生存的行为,虽然和动物相比这些对策不那么显著,但它们却同样巧妙、富有情趣。这里我们来看一看植物如何“摆布”其种子传播者。
  雨林里许多水果的种子呈梭形,外被光滑的果肉,果肉和种子紧紧连在一起,这样,种子便会在动物吮食果肉时顺口“钻”进后者的肚子。对动物来说,这些种子是“污染物”,因为它们不能给动物提供任何营养和能量;但对植物来说,种子被动物吞下并带到新地方是它们传宗接代和种群扩展的途径,而果肉不过是吸引动物的诱饵罢了。
  同样是为了吸引动物传播种子,有的植物甚至进化出了骗术。雨林里有一种高大的豆科植物,荚果成熟时开裂,红黑相间的种子便暴露在外,在阳光下特别醒目,远处的鸟往往会以为是可口的水果,飞过来叼着就走,待鸟儿意识到被欺骗而将种子丢弃时,后者很可能已被移到几十米以外的地方了。还有更高明的骗术,一位法国科学家在产自非洲丛林的一些水果中发现了一种被称为“假糖”的东西,假糖的化学成分原本是蛋白质,但吃起来却有甜味,科学家认为这也是植物吸引动物传播种子的招数,因为很多灵长类动物都喜欢吃有甜味的水果。
  雨林里还有形形色色的干果,其果实和种子往往都是无嗅无味的,但这些没有“招摇”手腕的种子仍会遇到“好心的”传播者——啮齿类动物和蚂蚁。我们知道,在温带地区,松鼠和花鼠在秋天有贮藏食物的习性,那是为越冬作准备。在热带地区,这一类动物也有相同的习性,因为这里虽没有秋冬之分,但也有食物稀少的严酷季节。于是,这些小机灵们便在果实丰富时将种子埋到地下以“备荒”。不料,植物早已进化出相应的对策,一些种子一旦遇到合适的环境会很快生根发芽。在亚马孙热带雨林的努里格生态站,一位摄像师就拍到了非常富有戏剧性的一幕一只刺鼠劳神费力地将一个硕大的种子埋在了树根下,可过了一段时间,等它再来寻找“口粮”的时候,种子已经发育成两尺高的小苗。
  鲜为人知的是,一类树栖蚂蚁也摄食种子。这些蚂蚁的巢以泥贴在树干的凹陷处筑成,它们将四处寻找到的种子辛辛苦苦地运到巢穴中,殊不知,一些种子一入巢便悄俏而快速地萌发。于是,日久天长,蚁穴周围长出了一株又一株的植物,光秃秃的蚁穴也摇身一变,成了生机勃勃的“蚂蚁花园”。
  在整个地球的热带雨林里,大约70%的植物依靠动物传播种子。一位美国热带生态学者曾系统地研究了南美热带雨林里水果的大小、颜色与其种子传播者的关系,他发现雨林里的水果可以分成两大类:体积小的红色水果和体积大的黄色水果,前者的种子传播者是鸟类,后者的则是哺乳类。另一位法国专家深入地研究了吼猴的领域利用行为与植物演替的关系,发现在吼猴经常睡眠的区域幼龄植被结构明显与其他地方不同,在这些地方被吼猴取食的植物种类的幼苗明显密集。原来,吼猴食量很大,又不经常移动,于是,许多被吞下的种子都被排泄到同一个区域,种子随后发育成小苗。几十年后,这一小块森林的结构就会稍微区别于邻近的森林,这也就解释了原始热带雨林的植被分布不十分均匀,或多或少地呈斑块状的原因。
  大自然就是这样随着生命的进化将自身编织成一张错综复杂的网,所有的环节都有着直接或间接的相互关联。它似乎为每一个物种都做了精心的安排!大自然真是古朴的美、绝妙的诗、醉人的梦、神奇的谜!