生命的奥秘-第9章
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是扭曲着的;它有个特殊功能;即对空气干湿度极为敏感。空气相对湿度的增加;芒柱不断吸水膨胀;随后发生旋转。芒针在旋转的芒柱带动下也朝同一方向旋转。这时膝状弯曲部分会逐渐伸直;种子便向前爬行。如空气变得干燥;芒柱就会由于不断的失水而干缩;随之产生反向的旋转运动;长芒中间部分又形成膝状弯曲。这样;由于长芒的伸曲运动;种子便产生了向前的爬行动力。又由于种子外壳上生的细硬的短毛是朝同一个方向生长的;因而起着种子只能向前而不能后退的作用;野燕麦种子就是这样一点点向前爬行;遇到地缝;就可钻进去;一当外界条件适宜时;
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就在那里萌发生长。
动物的爬行运动是主动的寻食、捕食或主动逃避敌人的攻击。而野燕麦的种子爬行却是被动的;它以空气相对湿度为调节;机体结构相应地发生变化;从而产生一种爬行形式;爬行的结果传播了种子;这种适应不仅保护种族;而且繁殖了后代。
动物帮助传播种子和果实
植物种子和果实的传播媒介中;鸟类、哺乳类和昆虫等动物起着积极作用。
动物帮助传播种子和果实;有些时候一半的功劳还得归功果实种子自己;因为它们具有特殊的结构;如倒钩、直刺和钩刺。当动物掠擦这些粘附物的亲本植物时;它们就可能粘在动物毛皮上;随着动物的活动可能扎进和刺激皮肤;动物就会设法把它们从毛皮上抓下;因此种子和果实也就传播到别处了。
你也许还记得;秋天穿过草丛;衣襟和裤腿上常常会挂上一些小草籽。
你不也成了种子的传播者了吗?
有些种子掉进土壤里;当动物走过时;泥土和种子一起粘到动物的脚上;种子同样可以被运到很远的地方。
有些植物的果实吃起来鲜美可口;因而成了动物的美味佳肴。许多果实也是依靠它们的香味或艳丽的颜色来吸引动物的。包在果实里的种子被动物吞食后;多数种子的外皮可抵抗动物的消化酶而不被消化。当动物活动时;种子便随着动物的粪便而传播。
候鸟往往是义务传播种子的大军;每年数以万计的候鸟从南到北;从北到南大规模迁徙;它们往往无意中携带种子;南种北移;北种南运。这些种子到了新的环境;只要条件适合;便可萌发、生长、发育;在新的环境中繁衍起来。
朴素无华的风媒花
虫媒花有三宝:花冠鲜艳;气味芬芳;而且有蜜腺能分泌甜美的蜜汁。
可是自然界的花并不是都长得这副模样;相反的有些长得很小;既不美艳;又无香味和甜汁;像小麦、水稻、杨树和栎树等的花就是这样;得不到昆虫等〃月下老人〃的青睐。它们只好借助风的帮助来传送花粉了。
不要以为风力传粉是方便的事;一阵风来就可以把花粉吹落到另一朵花的柱头上。事情没那么简单。植物生长在空旷的地方;风向又经常在变动;要使细小的花粉刚好落在纤细的柱头上;该是多么困难啊!
风媒花在自然选择中;产生了种种适应于利用风来传送花粉的特点。
风媒花虽然比较细小而不显眼;但在同一植株上的花朵数量很多。例如胡桃花、杨树花都排列成柔软下垂的柔荑花序;玉米的雄花排列松散的圆锥花序(俗称天花);在微风中花序来回摇动;使花药中的花粉易于散布到大气中去。
有些风媒植物的雄蕊花丝比较长;当花药开裂后;花丝就失去膨压;于是花药就悬挂在花外。如水稻等禾本科植物的花药在成熟时就露在花外;它
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随风摇摆;很有利于花粉的散布。
风媒花的花粉一般又小又轻;表面光滑不具粘性;极易被风吹走。哪怕是只有一丝微风;都可以使它们远走高飞。最令人惊奇的是松树花粉的传送了;其花粉两侧生有两个像网袋一样的气囊;仿佛长有翅膀那样;随风飘扬;朝着远处的雌花飞去;即使远到50公里以外;照样能与雌花传粉受精。同时;风媒植物的柱头又比较发达;常常扩展成羽毛状;这样就使花粉容易附着;因而增加接受花粉的机会。
风做〃媒人〃;花粉难免吹落到其他地方而产生浪费。有人计算过;相隔2。5公里距离的两朵花;平均1440粒花粉中才可能有2粒花粉吹落到雌蕊的柱头上。其余的都刮得无影无踪;化作灰尘了。风媒花无奈只好以产生大量的花粉作为浪费的补偿。如松树的一个花序可产生16万粒花粉粒;以至每到春天松树开花季节;松树下总是落有一层硫磺色粉末。一株玉米可产生约5000万粒花粉;玉米开花季节如果我们在地里走一趟;会明显地感觉到花粉在扑面而来!风媒花以极高的〃保险系数〃保证了传粉能够实现。
有些落叶林中的风媒植物;还具有先花后叶的习性。榆树、杜仲、紫荆、杨树等;它们每年都在叶片萌发前开花。这样;成熟的花粉不受枝叶的阻挡;有利于花粉的传播。
传粉受精水作媒
自然造就了植物;同时植物也适应着环境。植物种类千千万万;大自然对谁也不偏不倚;对每种植物都有精巧的设计;使各种植物以不同的方式传粉受精;延续后代。虫媒花植物以其艳丽的花色、浓郁的芳香和甜美的蜜汁;吸引各种昆虫来完成传粉过程。风媒花植物为了借助风力;只好把花粉变得细小如尘;甚至插上翅膀。然而;你知道水生植物是怎样传粉受精吗?
〃靠山吃山;靠水吃水〃。水生植物的传粉只有靠水的帮助了。
水生植物中的黑藻和金鱼藻等;对这个问题解决方法很简单。只要它们细丝般的花粉散落在水面上;凭借徐徐的流水就很容易缠绕在雌花上;顺利地完成传粉受精。
最有趣的要算苦草了。它原产于地中海一带;是水鳖科的深水无茎草本。
叶片长而扁平;绿色透明;有利于水下进行光合作用。它还叫鞭子草、扁担草;都是由于它簇生的狭长叶而得名。
苦草扎根于淤泥中;根系发达;有很强的固着能力;既可以在静水里生活;又可以在湍急的流水中生存。植株终生沉于水下。
苦草雌雄异株。在一丛苦草的个体上只生长雄蕊;在另一丛个体上只生长雌蕊。每一朵雌花都长在一根花柄顶端;开始是卷编的;很短;端端正正地偃卧在叶子中间。花柄很快就生长起来;逐渐伸展;越伸展越长;最后终于把花朵托出水面;花开了;三支长长的雌蕊花柱脱颖而出;柱头上生着小穗子;很像一簇美丽的小羽毛。
这时水下的另一簇苦草雄株成熟了。它从叶腋中抽出穗状花序;花序外面包着佛焰苞片。开花时;佛焰苞开裂;一朵朵微小的雄花脱出佛焰苞而漂浮于水面;而花粉被保护得好好的;沾不上水。
露出水面的雌花在水面形成小小的凹陷;当雄花漂到这里便发生倾斜;花粉接触柱头便进行授粉。授粉完成后;雌花闭合;细长的花柄螺旋卷曲将
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子房缩回水中;在水下发育成果实。瞧;大自然给予了水下生活的苦草多么奇特的水面开花、水面传粉受精的方式!
闭花受精
春花秋实;开花结籽;这是植物世界繁殖后代的一般规律。然而有些植物偏偏不〃循规蹈矩〃;有花不开放;可是照样能繁殖后代。例如薰菜科的一些植物;它们的花就永远不开放;在那些关闭着的花朵里进行自花受精;最后也能结出种子。自花受精植物中的这种特殊的植物生理现象;叫做〃闭花受精〃。
植物为什么会闭花受精呢?这个长期使科学家感到困惑的不解之谜终于在近些年有了答案。科学家们发现;植物有花不开、闭花受精竟是植物的一种巧妙的节能〃策略〃。
比如;有一种生长在美洲的叫做大花寇洛玛草的植物;它能产生开花受精和闭花受精的两种不同的花朵。两种受精现象兼而有之。当气候干燥植物缺水时;植物体内一种称为脱落酸的激素增加;不开放的花朵就增加;主要依靠闭花受精;而当水分充足时;体内赤霉素增加;会开的花就增加了;闭花受精减少了。
为什么干旱时植物大量依靠闭花受精呢?这是由于植物开花受精所消耗的能量要比闭花受精多。植物开花后;要使花朵维持到完成受精;这一过程要消耗相当多的能量;在缺水的情况下;植物体发生〃能源危机〃;无法供给开花所需的能量。这时;通过闭花受精;就可以缩短花期;节约能量;保证后代的繁殖。当然;植物没有头脑;不会思考。这样巧妙的〃策略〃;是植物通过长期进化自然选择而形成的。
兰花巧施美人计
说到大自然中的生物拟态现象;人们马上会想到竹节虫、枯叶蝶及非洲马达加斯加岛上的变色龙。其实;在植物王国里;也有许多拟态的高手。它们依靠自己惟妙惟肖的装扮;在自然界激烈的生存竞争中成为胜利者。兰科中的眉兰属植物就是人们还不太熟知的拟态名角。
每当春回大地;在地中海沿岸的草丛中;一种叫做角蜂眉兰的兰科植物就相继开出小巧而艳丽的花朵;静静地等待着〃媒人〃的到来。说来也真绝;这种眉兰圆滚滚、毛绒绒的唇瓣(由三枚花瓣的中间一枚特化而成)上分布着棕色的花纹;酷似雌性角蜂的身躯。这时;一些先于雌角蜂从蛹中钻出的雄角蜂;正在急于寻找配偶;误以为眉兰的唇瓣是一种雌蜂;便落在假配偶身上〃求爱〃。于是;在兰花唇瓣上方伸出的合蕊柱(花柱和雄蕊结合而成)
上的花粉块;正好粘在了雄蜂的头上。当这只求偶心切的雄蜂又被另一朵眉兰花欺骗而故伎重演时;正好把花粉块送到了新〃配偶〃的柱头上。
眉兰属大约有十几种植物;主要分布在地中海周围的国家和地区。科学家多年的研究结果表明;这些眉兰都是通过拟态手段骗取〃媒人〃惠顾的。
受骗的昆虫有黄蜂、蜜蜂和蝇类;甚至还有非昆虫的蜘蛛。但都是清一色的雄性;而且每一种眉兰都有一种特定的传粉者。如蝇眉兰的花就酷似一种雌黄蜂;吸引雄蜂和它交配;这就为眉兰传播了花粉。
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其实;眉兰不仅只是通过对雌蜂或雌蝇等形体外表的模仿;来达到引诱雄性个体为其传粉的。一些新的研究结果表明;每一种眉兰还能释放出与特定传粉者性信息素相似的化学物质;使雄虫误认为是雌虫向它发出了求爱信号;因此能在一定范围内准确地判断〃配偶〃的位置;前往赴约。
衣藻的繁殖
衣藻是营养时期有鞭毛、能自由游动的单细胞绿藻。我们平常说衣藻指的就是衣藻属;这个属的种数很多;约有100多个种。衣藻生活在有机质丰富的淡水里;常生于沟中或积水中;以春、秋季为最多;往往成纯群。
衣藻属的细胞呈卵形或球形、长筒形、椭圆形等等。表面有细胞壁;顶端有两根等长的鞭毛。细胞内有一个厚底杯状的叶绿体;与细胞壁贴得很近;杯底包埋着一颗发亮的蛋白核;光合作用制造的淀粉就积存在蛋白核周围。
细胞壁和叶绿体之间有细胞质;在细胞中央有一个细胞核。在鞭毛的基部有两个伸缩泡;伸缩泡能突然收缩;一般认为这是它的排泄器官。伸缩泡的侧面有一个具感光作用的红色眼点;呈半圆形或椭圆形。
衣藻在环境条件适宜时能连续进行很多次无性生殖。无性生殖时藻体通常静止;失去鞭毛变成游动孢子囊。细胞核先分裂;形成4个子核;有些种分裂3~4次;形成8~16个子核。随后细胞纵裂;成2、4、8或16个原生质体;每个原生质体分泌一层细胞壁;并生出两条鞭毛;子细胞由于母细胞壁胶化破裂而放出;长成新的植物体。
衣藻进行无性生殖多代后再进行有性生殖。生殖时细胞失去鞭毛;原生质体分裂产生8、16、32或64个小细胞;这些小细胞叫做配子;配子的形态和孢子无大差别;但更小一些。成熟配子从母细胞放出后;游动不久;即成对结合;形成具有4条鞭毛能游动的合子。合子游动数小时后变圆;分泌厚壁;内贮大量食物;可以度过不良环境。合子经过休眠;环境适宜时萌发;经过减数分裂产生4个单倍核的原生质体;也有反复多次分裂;产生8、16、32个单倍核的原生质体。以后合子壁胶化破裂;单倍核的原生质体被放出;并在几分钟之内生出鞭毛;发育成新个体。
衣藻多数种的有性生殖为同配;即相结合的两个配子大小相同;也有数种为异配;即相结合的两个配子大小不同;还有更少的种是卵式生殖;即靠卵和精子的结合进行有性生殖;卵式生殖是有性生殖的高级形式。从衣藻属中可以看到有性生殖从同配、异配到卵配的进化趋势。
〃臭名昭著〃的巨魔芋
在印度尼西亚的苏门答腊热带密林中;一些潮湿的低洼地生长的巨魔芋;属于天南星科;是多年生草本植物;有着非常大的花序。它的地下块茎的直径约有半米长;从块茎上抽出一枝粗壮的地上茎。在靠近地面的地方;可以看到一片叶;最初;整棵植物就裹在这片叶子里。再往上是一片包在肉穗花序外面的大苞片;叫做佛焰苞;从大苞片中伸出一根被苞叶裹着的长轴;里面是它的肉穗花序。数以千计的黄色雄花生于肉穗花序的上部;大量的雌花生于肉穗花序的下部。棒状的肉穗花序高达2米;比一个人还高。叶状的佛焰苞外面深绿色;里面黑紫色;高达1米;直径1。3米;边缘成撕裂状向
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外反卷。整个花序外形像一座巨大的蜡烛台。
巨魔芋花序初开时;