自然科普:打假了!谁来管管自然界最强造假厂牌,一种植物“造假”整片森林
来源:科普中国
发布时间:2023-03-17
浏览次数:445

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出品:科普中国

作者:廖鑫凤

监制:中国科普博览

同人类社会一样,自然界也存在这种现象:有真货就有造假。植物看着好像没有什么“心眼”,但它们的造假现象也是罄竹难书。

植物走上造假之路的原因,跟我们人类社会中的造假现象也差不多,因为“真货”的竞争力足够强,后来的那就没必要在残酷的大自然中去创新了,成本太高。不如就比着“真货”的样子造个假,成本低、收益高。

我们看到的植物的花、叶与种子中都存在着造假现象,先来看看花吧。

“造假花”:开在真货旁边,总有看错走错的

植物中造假最多的,那还得是花。

因为多数花都要吸引动物过来传粉,但吸引传粉动物是需要提供“报酬”——花粉或者花蜜的,所以有些植物就演化出了“行骗”的办法。它们不产生这样的“报酬”,但开在有“报酬”的花旁边,在花的外形上与有“报酬”的花保持一致,这种现象被称为贝氏拟态(Batesian mimicry)。

贝氏拟态指的是一种生物在某种特征上模拟其他的生物,达到能够欺骗它防御或者吸引另一种生物的现象。贝氏拟态在动物界中很常见,比如我们经常能够看到的一些毛毛虫,在身体上有一些类似蛇眼的斑点,当鸟类等捕食者看过去时,以为它们是蛇,就会被吓退。

但科学家发现,在植物中,这种现象比我们想象得常见,最典型的是一种生活在南非的兰科迪萨属(Disa pulchra)植物的花。我们看看下面这两株花。

如果只看花的话,大家可能很难想到,这其实是完全不同、亲缘关系很远的两种植物

图片来源:参考文献[1]

左边是正主,属于鸢尾科的喇叭兰属植物Watsonia lepida。右边则是它的“高仿号”——兰科迪萨属的成员Disa pulchra。

这样对比更明显,左为喇叭兰属,右为兰科Disa pulchra

(图片来源:参考文献[1])

这两种花无论在整体外形上,还是颜色、花的大小、数量上都十分相似。早期的植物学家,甚至会把这两种完全不同科的植物混淆。尤其是当两种植物的生境重叠在一起的时候,植物学家在野外很难一眼把它们两者区分开来。

科学家对两者在野外的访花昆虫的观察也证实了植物会“造假”这一点。两者的主要传粉者都是一样的,而且还存在访花昆虫在两种花之间交错访问的情况。这也就完全证明了,“造假花”对于它的欺骗对象来说,是足够以假乱真的。

“造假花”的目的,现在就十分明显了——通过“造假”,花以低成本获得了传粉服务。

“造假果”:你有营养,我有时间

果实与种子中也存在着与花类似的造假行为,而且多数时候是用种子来模拟果实,可以算得上非常“有种”了。

这些植物欺骗的大多数是鸟类,比如我们常见的红豆属植物,它们有着鲜艳的种子,多数时候是红色的,看着像鲜艳的果实,红色对鸟类来说也十分醒目。

大多数豆类植物传播种子的过程是这样的:果荚扭开后(是的,它们自己扭自己),种子掉落,趁机散布种子。

豆类植物一般通过扭转豆荚散布种子

(图片来源:参考文献[2])

红豆属不一样,它们的种子会伪装成果实的样子,引诱嘴馋的鸟类上钩,进而为其散播种子。它们的果荚开裂后,种子仍然躺着,或者挂在果荚内,种脐连着果荚不放手。红色的种子就这么挂在树上,在棕色果荚的映衬下格外醒目,就像一粒粒果实一样。

挂着的红豆属种子,是不是像果实一样?

(图片来源:Flickr)

但它们并没有肉质的部分可以给鸟类取食,而且它们的种子很硬,又有毒。看得出来,它们本质上只是在伪装成果子而已。

红豆属果实解剖图

(图片来源:参考文献[3])

不过,这种模拟是有风险的。在一次次被骗之后,鸟类可能会知道这类种子并不是果实,没有可消化的营养,从而放弃取食。

在野外,红豆属的种子被取食的概率其实并不高。但种子周围没有肉质的部分,也让它们能够在空中有更长的“保鲜”时间,“挂果”的时间会更长。在这么长的时间里,即使只是偶尔骗到鸟类来散布,这也是一次划得来的买卖了。造假的本质不就是以小博大么,它们是懂赌的。

“造假叶”:靠近你,我就成了你

当然你要说植物界最强的“造假”,笔者觉得还得是避役藤(Boquila trifoliolata)。

这是在南美温带雨林中发现的一种木质藤本,它一下子将植物的“造假”能力提升到了令人难以置信的程度,它仅用一种藤本,能伪造起码12种它搭上的宿主乔木。真可谓是“低投入,高回报”啊!

避役藤本来是木通科的成员,跟我们吃过的野果“八月炸”属于一个家族的成员。避役藤本来的叶子也跟它们一样,单个叶子是由三裂叶组成的复叶。

避役藤的本来叶片面目

(图片来源:维基百科)

但当它攀援上一个宿主后,它的叶子就会发生极大的变化,朝着宿主叶片的样子再重造,孙悟空72变,它12变。

这就十分神奇了,伪造一种还好理解,但每一种宿主的叶片都不尽相同,完全体现了“没有两片相同的叶子”。

但是避役藤的“造假”能力就是这么高超。科学家用11个叶片性状来比对避役藤与宿主的相似性,发现两者在叶片角度、叶片大小、叶柄长度与叶片颜色等9个性状上,都十分相似。可以说,避役藤在叶片的各个维度上都做到了十足的模拟,夹杂在宿主叶片中,达到了粗看一眼真假难辨的地步。

避役藤(V)和它们拟态的不同宿主(T)

(图片来源:参考文献[4])

更为有趣的是,同一株避役藤在不同宿主间穿梭时,甚至还是能拟态不同的宿主。到现在为止,我们都还不能确定它造假的极限到底在哪儿,也许它是植物界造假的万花筒。

一株避役藤拟态不同宿主的叶片,

(图片来源:参考文献[4])

避役藤用尽浑身解数,精通造假技术,到底图点啥?

科学家发现,通过“造假”,避役藤是能降低被捕食的风险的。相较于未搭上宿主或者未拟态的个体,与宿主叶片融为一体的个体被捕食的风险明显更低。因为避役藤的叶片密度一般会比宿主低,通过“造假”暗度陈仓,融入宿主之中后,哪怕宿主遭到了捕食,风险更大的也是宿主。

不同避役藤个体在搭上宿主、未搭上宿主与搭上无叶的树干时,被捕食强度统计(图片来源:参考文献[4])

结语

看完植物的“造假”之路后,你是不是不相信植物是个“老实人”了?无论是花、叶还是种子的“造假”,它们通过这一招,降低了自己的投入成本,大大提高了在自然界生存下去的可能性。

但需要提醒大家的是,大自然的运行法则是可以“蛮荒”的,只要“造假”能获得生存优势就能行,一切都将交给自然选择去审判与筛选。但人类社会是由我们自己构建的,为了维护市场正常运行,其中的规则也应当由我们遵守,可不敢学大自然去造假呀。

参考文献:

[1] Janzen, Daniel H., Winnie Hallwachs, and John M. Burns. "A tropical horde of counterfeit predator eyes." Proceedings of the National Academy of Sciences 107.26 (2010): 11659-11665.

[2] Armon, Shahaf, Efrati, et al. Geometry and Mechanics in the Opening of Chiral Seed Pods.[J]. Science, 2011.

[3] Peres, C. A , Roosmalen V , et al. Avian dispersal of "mimetic seeds" of Ormosia lignivalvis by terrestrial granivores: deception or mutualism?[J]. Oikos, 1996.

[4] Gianoli, Carrasco-Urra. Leaf Mimicry in a Climbing Plant Protects against Herbivory[J]. CURR BIOL, 2014, 2014,24(9)(-):984-987.

编辑:郭雅欣

(注:文中拉丁文部分应为斜体。)



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