生命--非常的世界

  第三章:生命力旺盛的植物(3)

 

空气动力学的奇迹

右下图:一颗葫芦种子。虽然它看起来很简单,但却是空气动力学的奇迹。这简直是一个长距离飞行的滑翔机,有着『停止—俯冲—高飞』的独特飞行模式

差不多所有植物的根部都在地下,这使得植物拓展新领地成为问题。虽然植物不太可能移动,但是可以通过别的方式实现,那就是传播种子。植物进行繁殖和开拓新领地所需要的所有基因信息都蕴含在种子内部。其中传播种子最壮观的植物当属婆罗洲的翅葫芦。翅葫芦是一种藤本植物,这种植物会沿着树干向上攀爬以获取树冠顶部的阳光。成熟之后,果实会裂开,每次风吹来,里面的一些种子会随风飘出。每颗种子就像是纸片般的滑翔机,有着13厘米长的『翅膀』辅助飞行。种子飞起来后,开始会快速地猛飞一阵,然后便缓缓地呈螺旋状下落。在滑行过程中,种子可能会突然停下来并向下俯冲,这样做之后,种子会继续以足够的速度向上升,这样它们就可以在再次停止前快速上升一米左右,然后再重复这个过程。翅葫芦种子有节奏感的『停止—俯冲—高飞』的飞行,看起来不仅像空气中充满了有关透明翅膀的蝴蝶,而且种子可以飞得很远。


(左图:婆罗洲沙巴州的翅葫芦是一种爬树藤本植物,垂挂在它们的母体植物上。足球大小的果实内部充满了数百颗极薄的能滑行的种子)

实际上,滑行法在自然界中是很罕见的。大多数飞行的种子要么采用空中降落法,要么采用自转旋翼法。之所以罕见是因为平衡飞行是很难的,这使得翅葫芦种子更为特别。空气动力分析显示,种子上有飞行专家称之为上反角的东西,这样种子前端比后面部位略高,就可以保证稳定性,种子尾部边缘也向上翘起,这样种子在突然停止、遇到气流或撞到枝叶时会重新飞起来。有着极轻的翅膀和低滑行角度使翅葫芦种子成为所有飞行种子中最富独创性的一种。让人印象深刻的是飞行先驱在翅葫芦种子身上获得了早期试飞的灵感。斯瑞奇在1904年用竹子和帆布做成了翅葫芦形状的无尾滑行机。其成就了载人飞机的首次真正飞行。

随风奔跑的花

(左图:开花的灯台花。这些花从地底深处长出来,并生长迅速,其大量出现是由于暴雨。黄昏时分,这些明粉色的花用花蜜吸引夜蛾授粉)

非洲灯台花是植物界中的蜉蝣,它们大多数时间都过着隐居的生活,只有在繁殖的时候才会短暂而华丽地现身。在南非西开普省卡鲁地区一个奇特的栖息地中,生长着灯台花。就像这个地区很多其他植物一样,灯台花已经非常适应卡鲁具有挑战性的环境。这里常年高温,降雨量非常少,雨期也很短,且降雨大多在短暂的冬天或随着冬天的暴风到来。冬天所见的灯台花就是躺在地上的新鲜饱满的四叶灯台,它们就像是张开翅膀的巨大的绿色蝴蝶。但是在地下,葡萄形状的鳞茎正从树叶中汲取营养。这种有策略的食物储存方法使植物可以度过炎热干旱的夏季。

(左图:灯台花球变成随时滚动的种子传播者)

当短暂的春天过去,夏天来临,温度开始急剧上升,土壤被炙烤着,树叶也开始枯萎。现在,一切都要仰仗秋天的雨水,这些进入休眠状态的植物也急需一场疾风暴雨来帮助它们恢复到生机勃勃的状态。如果二月中旬降下暴雨,植物就会开始苏醒,差不多正好在这场暴雨之后的三周,土壤就会被花穗刺破,成百上千的花穗开始出现,显然,它们是同时出现的。灯台花的花朵长得非常快,它们的生长速度快到好像在你眼前发生着变化。共骨朵开成深粉色的管状花,并簇拥成巨大球状,聚在一起就像是成百上千朵足球大小的粉色棒棒糖,它们有着极其漂亮但却看起来有点奇怪且不合时宜的色彩。它们对蜜蜂不太有吸引力,但是当夜幕降临时,柔弱的夜蛾会来吸食花蜜,并在这个过程中为花朵授粉。

(右图:成熟的种子。它们一触碰到土壤就开始发牙,在炙热的夏天来临着充分利用土壤里残存的水分。)

炼狱般的高温使花朵在几周之内就枯萎了,但是如果花朵已经授粉,就开始形成种子。这些粉红色的『棒棒糖』变成干干的种子皮。可以想象豌豆大小的种子被风一吹就出来。灯台花传播种子的策略要更高明一些,风确实在这个过程中扮演着重要角色,但不是简单地将种子从种皮中震出来,而是将整个根茎吹起,然后球状物随风流动,并和其他数十个球状物一起在开普山坡上传播种子。在这短短的生长季节中,每一关都至关重要,所以种子本身还要适应这里的地貌环境。这被园艺学家称为反抗者(它们不能被贮存),意思就是它们一接触到地面就开始发牙,在这种植物首次出现在地面上一个月之后,新一代的灯台花又开始了周而复始的生命循环。

 

 

 

有计算能力和诱惑力的捕蝇草

(右图:致命的捕食夹子,上面有触发绒毛。苍蝇被分泌在叶子边缘的花蜜吸引,现在它至少已经触碰了叶子内部六个极其敏感的触发绒毛中的一个。这只苍蝇的大限已至。)

苍蝇的反应能力是所有动物中最快的---从准备到起飞只需要20毫秒,但是它们却沦为动作更快的猎手的猎物。植物的动作一般都很慢且难以察觉,但是捕蝇草的动作却非常快。就像大多数食虫植物一样,捕蝇草要适应湿润的酸性环境,而在这样的环境下很难获得对生长非常重要的氮气。和一般的食物链迥然不同,这样的植物成为捕食者,要从动物体内获得氮气。捕蝇草的捕食夹是一片叶子,这片叶子随着生长会发生神奇的变形。首先,叶子膨胀起来就好像充气了一般,然后从一侧裂开,叶片能像蛤蜊一样打开和关闭。继而两边开始长出绿色睫毛状的刺突,内侧的表面开始长出坚硬的薄薄的绒毛。这些绒毛就是能将捕食夹关闭的触发器。最后需要的就是诱饵:在叶子的边缘会长出一些小蜜腺,它能分泌出苍蝇无法抗拒的糖液。捕食夹已经准备好了,只需等待苍蝇送上门来。

 

 

 

 

 

 

 

(上图:捕食夹紧紧地关闭,然后再次打开。当苍蝇连续快速地触碰两个绒毛之后,捕蝇草会收到一个化学信号,会马上关闭捕食夹。猎物被困,并慢慢被在捕蝇草分泌的酶溶解。一旦捕蝇草完成进食,捕食夹就会再次打开,昆虫的外壳则随风飘逝。)

正在觅食的苍蝇闻到花蜜的味道,然后渐渐靠近。为了能接近蜜腺,苍蝇要通过捕蝇草狭窄的入口。这样就会碰到捕蝇草的触发绒毛,但是这时陷阱还不会关闭。苍蝇会停下来,可能是为了清洁它的口器,然后向前移动一些,像平常那样快速连续摆动它们的绒毛。突然,捕食夹的入口处啪的一下关上了,像眼睫毛一样的刺突紧紧地闭合在一起。苍蝇无法逃脱出去,当它挣扎时,陷阱会越来越紧,密闭形成一种叶状腔。接下来轮到植物开始进食。捕蝇草会分泌一种能将苍蝇消化的酶。苍蝇的体液被叶子吸收,最后只剩下了空壳。现在捕蝇草又重新设定捕食夹,并将苍蝇的体液吸收进捕蝇草的细胞内,然后将捕食夹入口处打开。最后一个令人毛骨悚然的动作就是将苍蝇的空壳『吐』出来。这是获得氮的一种有效策略。