在全世界两万多种兰科植物中,至少有7000种兰花,也就是总数量的三分之一,在用欺骗的手法吸引昆虫为它们授粉。
它们模仿其他花朵的模样,在不提供花蜜的情况下吸引昆虫,甚至变成雌性蜜蜂的样子,吸引雄性蜜蜂前来求爱,从而达到授粉的目的!
下面我们就来聊一聊,兰科植物的繁殖策略究竟有多牛?它们是如何依靠骗术来吸引昆虫为其授粉的?看完之后,你会对兰花有不一样的认知。
1、为了授粉演化出长长的花距
1862年1月25日,达尔文收到了老朋友贝特曼(兰花收藏家)寄来的一个包裹,朋友称里面是一些兰花。
当达尔文打开包裹看到兰花时,立马惊呆了,因为即便达尔文对兰花见多识广,但也没见过包裹中如此奇特的品种:那是一朵非常奇特的白色兰花,在兰花的唇瓣后方,长着一根长达30厘米的花距!
花距是一种由花瓣或者花萼特化出来的管子形状的结构,在管子的底部,一般会长有分泌花蜜的蜜腺组织,这种花距结构在兰花中十分常见。
这种长着超长花距的兰花,叫做大彗星风兰,它那超长的花距让达尔文感到吃惊。
一般来说,花朵是利用花蜜来吸引蜜蜂或者蝴蝶等昆虫前来觅食的,昆虫采蜜时身上会沾上花粉,从而帮助花朵授粉。
而这种兰花演化出这么长的花距,昆虫要如何才能采集到花蜜呢?吃不到花蜜,昆虫也就没有前来觅食的欲望了,花朵也就实现不了授粉的目的。
达尔文根据自己提出的进化论的理论,作出了一个推测:大彗星风兰之所以有这样的结构,一定是有一种飞蛾长着同样长的嘴,可以吸取到大彗星风兰的花蜜,同时又能帮助它完成授粉的工作。
达尔文是这样解释他的推测的:
昆虫落到花朵上的目的是采集花蜜,它在采集花蜜的过程中,身上会沾上花粉,这就起到了帮助花朵完成授粉的作用。
本来花朵与昆虫之间是一种平衡的合作。但有的飞蛾拥有悬停飞行的本领,可以在不落到花朵的情况下吸食花蜜,这让那些花蜜被吃掉,但无法完成授粉的花朵失去了生存优势。
一种蜜腺部位向下凹陷的变异兰花就脱颖而出了。因为它们的蜜腺向下凹陷下去,飞蛾够不着,于是就只好把身体凑近花朵。这样,兰花的花粉就有机会粘到飞蛾毛茸茸的身体上了。
但是,对于飞蛾来说,浑身粘上花粉可不是好事。兰花黏糊糊的花粉团让它们不得不额外消耗大量的能量,才能维持悬停飞行。于是,一些嘴巴更长的飞蛾则拥有了生存优势。它们仍然可以在不碰到花朵的情况下吃到花蜜。
为了让飞蛾尽量靠近花朵,大彗星风兰的花距就越长越长。为了避免花粉粘在身上,飞蛾的嘴巴也会越长越长。一场飞蛾与大彗星风兰之间的军备竞赛就这样展开了。
不过,这种军备竞赛并不会无休止地进行下去。当飞蛾的长嘴给它带来的麻烦,与粘上大彗星风兰的花粉差不多时,长出更长的嘴就变得没有必要了。当飞蛾的嘴巴不再长长时,大彗星风兰的花距也就不再有进一步长长的动力了。
达尔文提出存在这种长有长嘴的飞蛾后,很多人都前往马达加斯加岛寻找这种飞蛾,他们希望找到证据来证明进化论的正确性。
但是马达加斯加岛实在太大了,再加上那里的气候和地形都十分复杂,他们连长着长长的花距的大彗星风兰花都见不到,更何况长着长长嘴巴的飞蛾了。
直到1992年,也就是达尔文提出推测的130年后,科学家终于在高速摄影机的帮助下,拍摄到长着长长的嘴巴的飞蛾,伸直自己的口器,插入大彗星风兰花当中采食花蜜的全过程。
这种飞蛾被命名为非洲长喙天蛾,它们在采集大彗星风兰的花蜜时,随着花距中的花蜜逐渐减少,悬停飞行的非洲长喙天蛾只好逐渐向花朵靠近,最终让大彗星风兰的花粉粘在了自己的身上。
事实上,相比兰花其他的策略,长出长长的花距,只是一种中规中矩的做法,毕竟还需要付出花蜜来进行交换。而有些兰花,干脆就放弃了花蜜,用各种各样稀奇古怪的骗术来诱骗昆虫帮助授粉。
2、具有食源性欺骗能力的兰花
在南美洲有一种叫金虎尾花的植物,长有金黄色或者白色的小花,每朵花上有5个花瓣。这种花可以分泌一种昆虫喜欢的油脂,吸引昆虫来给它授粉。
而在金虎尾花附近,往往也生活着十几种不同的兰花,这些兰花竟然长着与金虎尾花相似的花朵,一样可以吸引昆虫。
但与金虎尾花会提供油脂不同,这些兰花不提供任何花蜜或者其他能给昆虫带来好处的物质,它们只是模仿了金虎尾花的外观来吸引昆虫。
另外,有些兰花还会模拟出昆虫喜欢的气味。比如释放出苍蝇、甲虫等这类食腐昆虫喜欢的恶臭味道。不仅如此,这些依靠食腐昆虫授粉的兰花,其花朵上还会长出很多类似霉变的深色斑点。
为了让陷阱更加逼真,一些兰花的叶片和花瓣上甚至会长出又长又密的细毛,这些细毛看起来就像是真菌的孢子体和菌丝,这些以假乱真的模仿连人都有可能骗过,更别提那些苍蝇和甲虫了。
这种把自己伪装成食物的骗术,叫做食源性欺骗。这种骗术比起我们生活中常常遇到的仿冒知名品牌的行为更加恶劣。
假冒的品牌虽然可恨,但只是赚取了真品牌的名气而已。假品牌在面对消费者的时候,好歹还是要提供一个类似真品牌的产品,才能骗取消费者的信任。
但是食源性欺骗的兰花,连假的产品都不会提供,可以说是恶劣至极。
3、采用“性欺骗”策略的兰花
有一种名叫蜜蜂兰的兰花,广泛分布在欧洲、北非和西亚一带,它们直接长成了蜜蜂的模样。蜜蜂兰最下面的唇瓣,长得就像蜜蜂的肚子和屁股,有些蜜蜂兰的花朵上还长满了茸毛。
蜜蜂兰当然不会无缘无故长成这样,而是因为在它们分布的区域,有一种叫地花蜂的蜜蜂,它们与我们常见的蜜蜂不同,地花蜂的社会里没有蜂后这个角色,都是依靠“自由恋爱”来繁殖后代的。
蜜蜂兰的模样恰好与雌性地花蜂相似,当雄性地花蜂进入繁殖期后,就会被蜜蜂兰吸引。为了让“骗术”更加逼真,蜜蜂兰甚至还能散发出与雌性地花蜂身上的性激素十分相似的气味,吸引雄性地花蜂前来“求爱”。
当雄性地花蜂发现这是一场骗局之后,它们的身上已经沾满了蜜蜂兰的花粉,成为了被蜜蜂兰利用的对象。这种通过模拟雌性昆虫吸引雄性前来交配的策略,叫做性欺骗。
除此之外,还有一些兰花能把自己的花朵伪装成昆虫巢穴的样子。比如生长在我国四川、云南和西藏东南部的西藏杓兰,它的唇瓣就长得酷似熊蜂的巢穴,可以吸引熊蜂前来休息,从而达到传播花粉的目的。
你看,兰花通过各种各样的“欺骗”手法,在不提供任何好处的前提下,吸引各种昆虫前来帮助授粉。兰花的手段几乎囊括了昆虫一生中的三大理想:食物、配偶和巢穴。兰花简直就抓住了昆虫的命门,把欺骗手段发挥到了极致。
那说到这里,问题就来了,兰花凭什么能把拟态做到如此极致呢?难道它们真的比其他植物更聪明吗?
4、兰花为什么会演化出这么多“欺骗”手段?
我们首先要明确一点,生命的演化是没有方向的,这是理解所有生命的大前提。既然演化没有方向,那么与兰花精妙绝伦的拟态相匹配的,一定是远高于其他植物的超高的变异数量。只有更多的变异,才能造就更多样化的基因。更多样化的基因,才能塑造出更精妙的拟态。
但是,问题还是没有得到解答。兰花有什么秘密武器,能让它拥有比其他植物更多的变异呢?答案也很简单,那就是兰花能够产生数量极多的种子。
兰花的种子,舍弃了胚乳这类体积很大的营养组织。它们的每一粒种子,都轻得像一粒灰尘。在一颗桃核大小的兰花蒴果里,包含的种子数量可能有数百万粒之多。每一粒种子,都携带着一份略有不同的基因。这种生殖策略,自然能产生出更多的变异。这正是兰花奇异多样的生物学基础。
不过,这依然不是问题的终点。你想想看,如果兰花想产生几百万粒能发芽的健康种子,就必须有几百万粒的花粉给它授粉才行。就算是那些被骗的昆虫兢兢业业,也不可能同时把几百万粒花粉带到雌蕊上吧。这种超级高效的授粉,兰花又是怎么完成的呢?
首先,兰花的结构,就与别的花朵特别不一样。我们生物书上讲到花的结构,一般会介绍花是由四部分组成的:萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊。兰花却非常特殊,兰花由萼片、花瓣和一种叫做蕊柱的结构组成,它把雄蕊和雌蕊演化成一个融合在一起的器官。
普通花朵的花粉都是一粒一粒分散着的,但是,兰花的花粉则是黏糊糊的一团,有的还隐藏在蕊柱上的机关当中。当受骗的昆虫停留在兰花上的时候,一旦触碰机关,黏糊糊的花粉块就会被释放出来,牢牢地粘在昆虫身上。
当昆虫来到下一朵兰花的时候,身上的花粉块就会触碰到兰花的蕊柱。这样数百万的花粉就被涂抹到了蕊柱上。这就是兰花能够高效授粉的秘密。
那么,这就是兰花能够实现精妙的拟态,从而战胜昆虫的谜底了吗?仍然不是。因为我们还有一个终极问题需要回答。那就是这些轻如粉尘的兰花种子,既然自己连养分都没有携带,那它们该怎么发芽呢?这是一个更加令人赞叹的生存策略。
兰花的祖先起源于中生代。那个时代的地球,几乎没有种子植物的生存空间,那时是蕨类植物的天下。
但是,兰科植物的祖先还是找到了一个相对空白的生态位,那就是附生在岩石、悬崖或者高大的树干上。
这些地方的特点是干燥、贫瘠而且缺少土壤,是蕨类植物看不上的地方。细小的兰花种子可以随风飘散,到达这类地方。
光是到达还远远不够,这些兰花的种子由于没有胚乳,并不能直接发芽。它们会静静地等待周围的真菌侵蚀它们的外壳。真菌分解兰花种子外壳的时候产生的废物,正是兰花种子萌发所需要的养料。
就这样,兰花的种子竟然奇迹般地与侵蚀它们的真菌达成了巧妙的共生。真菌分解了兰花种子的外壳,而兰花种子也因此获得了发芽的能量。
大部分的兰花在长出根系和叶片之后,就能够摆脱真菌,独立生存。但是,也有些兰花干脆选择了终生与真菌共生的策略。
它们的根部表皮逐渐演化出供真菌寄生的特殊结构,它们所需的所有养分,都通过真菌获得。你可能听说过有一种药用植物,名叫天麻,天麻就是一种与真菌共生的寄生兰花。
5、最后,我们再来梳理一下兰花神奇的生存策略:
兰花的种子通过与真菌共生,抛弃了胚乳,实现了体积最小化;
通过最小化的种子,实现了超多种子数量的策略;
通过花粉块策略,为海量的种子实现高效率地授粉;
通过超多种子,加上高效地授粉,实现了高水平的基因多样性;
通过高水平的基因多样性,造就了兰花精妙绝伦的拟态能力;
通过精妙的拟态能力,让兰花可以用极低的代价,操纵昆虫为它们授粉。
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