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兰花的生存策略


  如果要问什么动物最聪明,答案应该是人类,因为人类懂得物为我用。那么最聪明的植物是什么?如果从物为我用的角度来看,无疑兰花是植物中最聪明的。兰花从种子萌发、生长以及一直到开花结实的过程中,需要利用其它生物来帮助完成兰花的生活史。
  兰花种子在植物中具有自己的鲜明特性,主要表现在以下几个方面。一、数量庞大,参差不齐。一个兰花蒴果中(俗称果荚)最多可具有400万粒种子,但最少的则只有20-50粒,相差8万-20万倍。二,种子很小,种子一般长0.05-6毫米,宽0.01到0.9毫米(一根头发的直径一般为0.08毫米)。三、种子结构简单,兰花种子中外种皮占绝大部分,但胚很小,一般胚的大小只有种子大小的1110左右,最小的胚长为0.1毫米,宽只有0.078毫米(相当于一根头发的直径)。兰花种子的胚没有子叶或胚乳,也就是说兰花母本植株没有提供任何物质来帮助其后代(种子)发芽和早期生长。四、兰花种子外种皮的内部具有许多充满空气的腔,因而兰花种子非常轻巧,最重的兰花种子也只有14~17厘克(1厘克等于1/100克),最轻的则仅有0.3~0.4厘克。如此轻巧的种子可以借助风力飘到离母株很远的地方安家落户。同时兰花种子外种皮表面具有一层排列紧密的细胞,这样水就不容易很快渗透到种子中去,从而使兰花种子可以浮在水面上远距离漂流。当然,兰花种子还可以通过动物,如粘附在动物的皮毛或沾满泥浆的爪子上、鸟类的羽毛上,也可以通过动物摄食进行传播,甚至可以通过人类活动进行传播,如北美分布的一种火烧兰就是通过人类活动从欧洲传播到北美的。兰花种子数量庞大,又具有远距离扩散的能力,但兰科植物植株在地球上并不是十分常见,只有在一些较为特殊的地方才能见到兰花的倩影,如石壁、石头表面上、树干上、树枝上以及一些含钙很高的土壤中。我们在四川黄龙景区内的一条长约2.5公里、宽约0.5公里的山沟内就发现有30多种地生兰花,几万株兰花聚集生长在一起。黄龙沟是一条由南向北,逐渐隆起的钙华体山沟,正是沟内独特的钙华体为兰花的生长提供了合适的生境,形成了与邻近山沟完全不同的以兰花为主体的植被类型。兰花种子没有任何储存的营养物质来帮助其发芽和生长,当兰花种子与其它具有子叶或胚乳的植物种子在同一生境内一起萌发和生长时,显然兰花种子属于“弱势群体”,它的萌发以及萌发后幼苗的生长无法与其它植物相抗衡,因为具有子叶或胚乳植物在种子萌发阶段和幼苗阶段可以借助子叶或胚乳中储存的营养物质来度过这一关键而又艰难的时期。这就是为什么兰花总是生长在一些其它植物难以生长的特殊生境中的主要原因。那么兰花种子又是如何在这些特殊生境中萌发和生长的?秘密就在于兰花种子在萌发和生长过程中利用真菌来帮助它吸收营养和水分。已经发现兰花种子在自然状况下萌发时必须利用真菌来帮忙。有些兰花种类在从种子萌发到幼苗、生长以及成熟植株的整个发育过程中均需要利用真菌来帮助其吸收营养和水分,没有叶绿素的腐生兰花种类就是这样。如澳大利亚有一种兰花整个一生都生长在地表下面,就必须有真菌来帮助其吸收营养物质从而完成整个生活史。甚至一些种类在不同的生长发育阶段需要不同的真菌种类来帮忙。最典型的如著名的药用植物天麻,我国科学家通过近30年的研究首次发现天麻种子在萌发和幼苗生长阶段需要利用名叫小菇类的真菌来帮助获得营养而发芽,待发芽后的幼苗(原球茎)生长出其它繁殖球茎后,则需要和一种叫蜜环菌的真菌来帮助其生长和发育。也有些兰花种类在幼苗生长阶段后就不再需要真菌来帮助,但这些兰花的根甚至茎中仍然有真菌存在,这些真菌有些对兰花有利,有些则对兰花没有明显的好处。因此,微小的兰花种子在萌发和幼苗生长这一关键而又艰难的时期,巧妙地凭借真菌的帮助在其它植物难以生存的地方生存繁衍。
  
  兰花在从种子到幼苗过程中采取的是一种广种薄收的策略,产生数目庞大的种子,但只有极少部分种子能够萌发、生长,最后生长成为成熟植株。但在从开花到结实的过程中则采取了一种完全不同的孤注一掷的策略。兰花的孤注一掷策略主要表现在一方面它将所有的花粉均集结成为花粉块,要么传粉者将所有的花粉带走并授到柱头上,从而保证有足够量的花粉发育成精细胞(单倍体的雄配子)来与子房中的卵细胞(单倍体的雌配子)结合,最后生长发育出数目庞大的种子;要么花粉块无法到达柱头全部被浪费掉,造成最大的(百分之百)雄性资源浪费。在整个有花植物中,只有兰花和萝摩科的植物采取这种不成功便成仁的策略。另一方面,每种兰花的花只吸引一种或一类特定传粉者来访问。这样可以使得一种兰花的花结构和其传粉者十分吻合,从而极大地提高了兰花的传粉效率。但同时兰花这种只吸引一种或一类传粉者来访问的策略意味着另一种风险,即这种特定的传粉者如果比较稀少,则一些兰花的花就得不到传粉者的访问而不能正常结实繁衍后代。因此,如何尽最大可能吸引传粉者的“眼球”就成为兰花的花的重要任务。多数兰花与其它植物一样以为传粉者提供营养物质作为报酬的方式来吸引传粉者的拜访,这些营养物质主要包括花蜜等-有时兰花还为传粉者如胡蜂和蜜蜂等提供筑巢的物质,如蜡或油脂类物质等作为报酬。为传粉者提供报酬,植物本身要付出能量作为代价、为了准确地将有限的报酬提供给最能为兰花传粉的功臣,兰花就将自己的报酬隐藏在隐蔽的位置,只有特殊的传粉者才能获取到这些报酬,而这些特殊的传粉者往往就是最能为兰花传粉的传粉者。其中最著名的例子就是达尔文提出的花距长度和传粉者喙的长度相互竞赛的故事。达尔文在1862年根据马达加斯加群岛所产的一种称做武夷兰的兰花,这种兰花的花距有一条长达30厘米的距,当时达尔文就预测该岛上一定会有一种昆虫的家长度能及该兰花的长度,因为达尔文认为花距长度和传粉者喙的长度是昆虫和植物协同进化的选择力量决定的。126年后瑞士科学家在马达加斯加群岛终于发现了一种蛾成为这种武夷兰的传粉者,它的喙的长度正好在30厘米左右。该发现验证了达尔文的预测是正确的,同时也验证了昆虫和植物之间协同进化关系的存在。
  一般来说,能够给传粉者提供报酬的花颜色并不十分鲜艳,花的形状也不是特别奇特,至少在兰花这个大家族中是这样的。但为什么自然界中的兰花却是姹紫嫣红,形状稀奇古怪的呢?奥秘就在于兰花有1/3多的种类是不为传粉者提供报酬的,如何既不给传粉者提供报酬,又要吸引传粉者来访问,聪明的兰花就采用了各种形形色色的手段把传粉者骗末为其传粉-兰花欺骗传粉者的手段高明,骗术多样。一种欺骗策略是兰花的花在颜色、形状、质地上长得酷似雌性昆虫,但更常见的是产生激发雄性昆虫交配的气味,从而引诱雄性昆虫来和兰花的花进行交配。科学家将雄性昆虫的这种交配行为称之为假交配。昆虫在假交配过程中就将兰花的花粉块带在身上,当下一次再受骗进行假交配时就会将身上携带的花粉授到柱头上。此外,有些兰花种类还可以模仿昆虫的产卵场所,引诱雌性昆虫来产卵,在昆虫产卵过程中为兰花进行传粉。经典的例子如拖鞋兰中的一些兜兰种类,其花办、唇办基部或边缘有一种类似蚜虫的瘤状物,食蚜蝇的幼虫要以蚜虫为食物来源,因此食蚜蝇一般要寻找有蚜虫的地方产卵,这些兜兰就投其所好将其诱骗到花上来产卵,从而为兜兰提供传粉服务、更有甚者,有些兰花还能通过模仿昆虫夜晚睡觉的地方或模仿蜂类的巢穴等手段来诱骗昆虫拜访,最终达到为其传粉的目的。
  正是由于兰花在其一生的两个关键阶段,种子萌发和幼苗生长阶段以及开花繁殖阶段,巧妙地运用自己的“智慧”,利用其它生物为其提供服务,使得兰花这个家族“人丁兴旺”,呈现出一片繁荣昌盛的景象、兰花家族就其种类数目来讲,以约有800属,近2万种,而仅次于菊科(1000属,2.5~3万种),占据有花植物的第二大科的位置。我国有兰花175属,约1300种。兰花除家族庞大,成员众多外,其分布也十分广泛。地球陆地除南北两极和极端干旱沙漠地区以外的各个角落均有兰花的踪影。它既能附生在热带雨林中高耸云端大树的树梢上,又可遁人地下过着不为人世注目的隐居生活。既可生长在近海平面的岛屿和陆地中,也可生长在海拔5000多米的高山上。
  任何事情总是有利也有弊,兰花凭借其它生物的帮助而蓬勃发展,但也正是由于对其它生物的依赖性而使它的生命变得十分脆弱,如果为兰花提供帮助的其它生物发生变化,兰花的正常生活史就会被打断,生命的延续就会受到影响?兰花对环境变化特别是对生物环境的变化十分敏感,也特别容易受到人为活动的影响。因此,兰花特别需要人们的关爱,也特别值得人们去关爱和保护、从生物进化的角度来看,绝大多数兰科植物种类正处在进化和特化的活跃期。因此兰科植物的保护在某种程度上意味着对地球上生物多样性未来的保护。

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