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              果子家族的色彩傳奇

              昆明植物研究所 陸露,鞠鵬 2019-06-19

                大千世界,萬紫千紅。說起自然界中的色彩,恐怕大家腦中會閃現春日滿山遍野的花朵爭奇鬥豔,姹紫嫣紅;又或秋季霜染層林,各色碩果林中閃爍誘人。遊人采撷編花成冠,商販售賣鮮果于路邊,其樂融融。 

               

              (圖片來自網絡) 

                色彩:聯接動、植物的紐帶 

                不經意間仔細思量,發現我們竟然成爲了“無法挪動”的植物的搬運工具。色彩,正是植物“操縱”著我們爲其四處搬運的手段,並擔負起動植物間“跨種族”交流溝通的重任。

                花色金黃——“蜜多粉甜,過時不候,速來速來!”——可以招蜂引蝶,甚至鳥獸前來一探,看看是否有美味的花蜜大快朵頤。

               

              圖1 菊科黄鹌菜属 Youngia Cass.某种植物(陆露 摄) 

                果色紅豔——“果大包甜,價廉物美,貼膘必備!”——引來鳥獸無數,大家難得和睦共享一番饕餮盛宴。

                是呀,就連人們不是都被這色彩吸引,專挑正黃的檸檬、火紅的櫻桃、紫黑的藍莓、杏黃的枇杷來買嗎?大約現在小姑娘們對口紅色號的挑剔,也是隱藏在基因裏對色彩偏好的遺傳密碼吧。

                色彩就這樣莫名其妙地成爲了動、植物間的关键溝通信號,將兩大“種族”緊密的聯系在一起,並推動了它們波浪壯闊的演化史。沒有色彩以前,植物似乎只需求完成本人的生命史就可以了,大家一代又一代地在一個“維度”上進行比拼:更旺盛的生命力,更多的後代,更加快速地占領空間。

                但色彩出現以後,動物們的主觀選擇對原本的競爭簡直就是“降維打擊”,規則被顛覆,競爭的方式多樣起來:借助動物的力量向遠方傳遞本人基因的“火種”;到更適應本人生長的地方去;更多機會找到可以産生雜交子嗣的後代。色彩,這一個小小的變量讓自然變得複雜而美麗。

                色彩的産生是隨機而爲,還是植物們有所圖謀的繁衍策略呢?色彩的差異會造成植物們何種的現狀呢?變化無常的色彩還隱藏著怎樣的植物世界的秘密呢?這簡直是令人疑惑不解的三連問啊!

                我們著實需求一個幸運而又巧妙的觀察窗口來一探究竟。

                “寶藏”果子——白珠 

                偶然的機會就此降臨。植物學家們在我國高黎貢山采集植物標本時,發現了一種植物,它弱小的植株上垂挂著極其不搭的碩大果實,如藍色寶石般在翠綠的草甸中“閃閃發光”。美麗的東西總是讓人憐惜,科學家們對它産生了濃厚的研究興趣。

               

              图2 高黎贡山发现天蓝色果实的缘毛萼白珠 Gaultheria ciliisepala Airy Shaw ex P.W. Fritsch & Lu Lu (陆露 摄) 

                經過鑒定發現,這種植物是杜鵑花科越橘亞科白珠樹族的植物,這個族在生境、生计習性及形態特征上表現了高度的多樣化,從海拔0米的海邊到400米的亞熱帶雨林再到海拔4500米的高山草甸分布,植株從3厘米長的匍匐小灌木到約3米高的直立小喬木。

                這類植物是常綠灌木,部分植物揉碎後會散發濃烈的冬青油氣味,花冠小,白色、淺綠、粉紅色,鍾狀或壇狀,蒴果近球形,幹燥開裂狀或漿果狀,主要有白色、紅色、藍色、紫色、黑色(實爲深紫色)。

                哦,值得一提的是,這類植物和我們愛吃的藍莓類(包括藍莓和蔓越莓)植物是近親。

               

              图3 白珠树族 Gaultherieae 果实颜色的类型及其多样性 

                分布廣泛,色彩獨特,多樣性豐富,這簡直是極佳的研究對象。于是中美科學家們在整個環太平洋地區展開了長達十年收集白珠樹族的各種材料和信息的工作。

                令人意外的是,研究結果竟然爲我們揭示了白珠樹族這個“大家族”起源中的重大影響因素和事件,爲我們揭露了一段在自然環境變遷過程中鮮爲人知的“家族求生”史,而色彩,正是它們選擇的最佳生存與繁衍策略。

                紅果子少但“開朗”,藍紫色果子多但“保守" 

                白珠樹族起源于漸新世中期,之後在很長一段曆史時期內,發生了多次擴散事件,即植物從一個地方傳播到另外一個地方。這些擴散事件被發現與植物的果實是否是紅色具有很大相關性:紅色果實的植物物種數雖然只占整個白珠樹族物種數的16%,但這些植物被發現涉入到多次的擴散事件中,更容易進行遠距離擴散傳播。而藍紫色果實的植物物種數雖然多(占整個族的53%),但極少涉入到擴散事件中。

                按常理來說,假如擴散事件和果實顔色不相關,那麽物種數多的那種顔色的果實可能得到更多的傳播機會。有意思的是,研究得到了相反的結果,說明植物是否容易傳播一定程度上可能受到了它的果實是什麽顔色所影響的。

              图4 白珠树族果实颜色在环太平洋大陆和岛屿之间的物种多样化、扩散和演化模式

                緯度越低、海拔越高,果子顔色越深 

                另外,白珠樹族果實顔色在整個環太平洋地區被發現也是有地域性和海拔差異的。緯度越低,越接近赤道,或者海拔越高,藍紫色果實越多。

               

              图5 尾叶白珠 Gaultheria griffithiana Wight(陆露 摄) 

                这种现象很符合动物学理论之一的葛洛格规律(Gloger’s rule, 1833),即:越接近赤道的动物,迫于选择压力(比如:有害紫外辐射),体表颜色就越深。这一规律在我们人类肤色变化上尤其明显,在蜥蜴中也被发现。而在植物界中,一些地衣、蔷薇科植物的花也被发现符合这一规律。

                從人類視角來看,白珠樹族果實的藍紫色顯然比紅色“更深”,很容易讓我們將果實的藍紫色主要功能與“抵禦有害紫外輻射”聯系在一起。目前也不可排除這種可能,但需求嚴謹的生態學實驗設計與環境數據收集。

               

              图6 绿背白珠 Gaultheria hypochlora Airy Shaw(陆露 摄) 

               

              图7 伏地白珠 Gaultheria suborbicularis W. W. Smith(Peter W Fritsch 摄) 

               

              图8 四川白珠 Gaultheria cuneata (Rehder & E.H. Wilson) Bean(Peter W Fritsch 摄)  

                藍紫果子家庭複雜,紅果子家庭簡單 

                白珠樹族可以劃分爲20個譜系,也就是白珠樹族相當于一個由20個小家庭再組成的大家庭。這些譜系(小家庭)中,有的成員多,有的成員少。成員多的(比如三胎、四胎、多胎家庭),也就是物種數量多的,主要是藍紫色果實的小家庭;而成員少的(比如獨生子女、二胎家庭),也就是物種數量少的,主要是紅色果實的小家庭。

               

              图9 红粉白珠 Gaultheria hookeri C.B. Clarke(陆露 摄) 

               

              图10 伏地白珠 Gaultheria suborbicularis W. W. Smith(陆露 摄)  

                這種紅色果實的小家庭,更容易出遠門,傳播到別的地方定居,而藍紫色果實的小家庭,喜歡“宅”在家裏,不願意出遠門,就在家裏或者家附近生很多的孩子(分化出更多的物種,也就是就地分化)。

                秘密被不斷的揭開,色彩在這個“植物家族”的演化史中扮演了決定性的角色。細細思來,這又與人類的大家族何其相似呀,一個家族裏總有敢于冒險的子弟帶著夢想勇闖天下,也有持重憨厚的兄弟看護家族贍養家族長輩幼小。正是因爲有這樣的“守成”者和“開拓者”,才讓大家族在曆史的長河中雖曆經磨難而勇敢地生存下來。

                柔弱而堅韌,渺小卻偉大。“白珠”家族憑借著對自然環境的不斷的變革-適應-變革,抵擋住了時光的淘瀝,終將本人的腳步遍及 高山之巅、平原之邊、滄海之濱。

                白珠色彩傳奇的故事結束了嗎?看似無章可循的缤紛世界是否藏著一部植物繁衍的血淚史呢?

                不,科學的探索方興未艾,自然中有足夠的傳奇隱秘等待我們的發現。

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