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如果你有兴趣进入植物的毛的世界,那么,你就会发现,无论是在结构上还是功能上,植物的毛都比我们人类和动物的毛更加丰富多彩,甚至具有特异功能。
施放化学武器的“防卫毛”
植物的毛多数是十分细小的,往往只有在我们近距离观察或用手触摸植物体的某些部位时,才会感知到它们的存在,但是,这种触摸之感有时令人终生难忘。
登山运动员在攀登高山时,身上要穿厚厚的羽绒服,脸上要涂防晒霜,还要带墨镜,这是因为,在地球表面,海拔越高,空气越稀薄,气温越低,太阳辐射越强,运动员为了避免冻伤和阳光灼伤,必须采取有效的防护措施。与登山运动员相比,绵头雪兔子的生活环境更加严酷,而且它没有腿,没有翅膀,一经在岩石缝隙或碎石中扎根,就要在原地忍受生长季中几十个日日夜夜的严寒和强太阳辐射的考验。然而,它却毫不畏惧,一代代伴着骄阳和冰雪生生不息。为什么绵头雪兔子会有如此强的生命力呢?植物学家经研究发现,它身上的白色绵毛功不可没。与蝎子草的蜇毛不同,绵头雪兔子身上的绵毛已经失去了生命力。这种毛由死细胞组成,细胞中的原生质体已经解体和消失,取而代之的是纯净的空气。这种充满气体的毛呈现白色,具有很强的反光作用。在晴朗的白天,它们可以保护植物体不被阳光灼伤;而到了寒冷的夜晚,这些密被的绵毛又如羽绒服穿在植物的身上,有效地起到了保持体温的作用。
绵头雪兔子是菊科风毛菊属植物,在同属的数百个成员中,像绵头雪兔子这样身披绵毛的“高山勇士”还有近20种,它们都是植物利用绵毛适应高山严酷生存环境的典范。
其实,即使在我们周围,也有许多植物身上有绵毛。例如生长在我国华北和西北等地亚高山草地上的绢茸火绒草,是一种菊科植物,在它身上就有由绵毛组成的毛被,尤其在头状花序周围的总苞片上,灰白色的绵毛盖得严严实实的,就像穿了羊绒外衣,当夏日的骄阳照在上面时,银光闪烁,很有特色。
营造传粉之路的“指引毛”
降龙草是一种在我国南方低山区广泛分布的苦苣苔科小草,常成片生长在较阴湿的山谷溪边或岩石上。降龙草的身高其实不过几十厘米,并没有什么降龙伏虎的大本领,所谓“降龙”是民间用来形容它可以用于治疗蛇咬伤。不过,它开出的花朵却很吸引人。每到夏末秋初,降龙草植株的上部就会陆续绽放出十来朵形似小钟、长4厘米左右的白色或淡紫色花朵,在花冠筒的里面还有许多紫红色的斑点,使它们看上去就如一只只由绿叶托起的花铃铛。不久前,我在江南一处山谷中考察,见到一片正在开花的降龙草。当我抬起它略下垂的花朵以便拍摄花冠内部时,一些位于花冠筒下部的白色直立硬毛引起了我的注意,于是我调低进光量,将它们清楚地收入镜头。
回到家里,我将它们同以往拍摄的紫斑风铃草的钟形花冠内的毛进行比较,发现降龙草花冠内的毛很有特色:它们并非随意散生在花冠筒的内壁上,而是分成三个“板块”,有序地排列在花冠筒的下部,犹如阅兵场上组成的间隔一定距离的三个方队。如果沿着花冠筒向里看,这些直立的白色硬毛刚好营造出了两条通向花冠深处的通道。这种现象不由得使我想到花冠上的“路标”——为传粉昆虫指引进入花冠采蜜的道路,也叫“蜜导”。所不同的是,“蜜导”是由花冠上颜色的变化形成的。
那么,拜访花朵的昆虫是否会沿着毛间通道进入花冠内部,完成为花朵传粉的任务呢?我发现,在花冠距离底部不远处,正对着两条毛丛间通道的分别是两枚雄蕊的花药部分。这两枚雄蕊的花丝不像一般植物那样沿花冠筒纵向伸展,而是横向交叉在筒内,好似人双臂抱肩的姿势。这时的雌蕊花柱则位于花冠筒内中间偏上的位置。可以想象,当昆虫沿毛丛间通道进入后,可以再从花柱基部沿花柱爬到顶端的柱头上。此时,如果柱头已开始接受花粉,那么在身上带有花粉的昆虫的帮助下便可完成 授粉任务;如果柱头尚(或已)不接受花粉,那么带着花粉的小虫会进入另一朵花,从而实现异花传粉。由此可以猜想,降龙草花冠筒内,由毛丛营造的通道正是花朵的“传粉之路”,与由颜色标记的“蜜导”有着异曲同工的效果。
吃顺不吃戗的“捉虫毛”
植物毛不仅有防卫、防护和引路等作用,有些还能捉虫。了解食虫植物家底的人都知道,许多具腺毛的食肉小草,如茅膏菜、锦地罗、毛毡苔等,就是凭借叶或茎上的腺毛分泌的黏液黏住小虫,再慢慢将它们化成食物享用。不过,有些能捉虫的植物毛并非腺毛,不能分泌黏液,它们捉虫所恪守的信条是:吃顺不吃戗。
在北美洲东部的湿草地上,分布着8~9种以瓶状叶作“陷阱”捕食小虫的食虫植物。人们根据它们瓶状叶的特征分别称其为紫红瓶子草、绿瓶子草、黄瓶子草、白瓶子草、鹦鹉头瓶子草……它们与分布在亚洲南部和非洲马达加斯加岛的猪笼草不同,不能攀附到树上将瓶状叶高高挂在空中捕虫,而是将瓶状叶竖立在草丛中静候昆虫光临。在瓶子草瓶状叶的口部有能分泌蜜汁的腺体,内壁上布满了尖头朝下的光滑的刺毛,瓶内往往装有大半瓶液体。当馋嘴的昆虫受瓶子草瓶口处蜜汁吸引,爬到陡峭的瓶口时,稍不留神就会滑向瓶内,并迅速沿刺毛的方向落到液池中。当失足者再想爬出来时,原本送其下水的硬毛马上变了脸,一支支如锋利的长矛挡在了面前。如果没有赵子龙大战长坂坡的本领,小虫子只能泡在“水牢”中等死,最终化为供瓶子草食用的肉汤。
马兜铃采用几乎相同的方法捕捉昆虫,只是它比瓶子草善良多了:它捉虫的目的不是要享用昆虫的肉体,而是迫使昆虫在它私设的“拘留所”里当几天“红娘”。
马兜铃是马兜铃科马兜铃属一类植物的泛称,它们多数是较柔弱的藤本植物。不像远隔重洋的瓶子草,要见识马兜铃不需要跑太远的路,在我国从南到北的各地山野中都有它们的踪迹,而且其中的马兜铃、北马兜铃等种类早在古代就已经是颇有名气的中草药了。
马兜铃捕虫的器官不是叶,而是花。马兜铃的花相貌十分怪异,没有桃花、玫瑰、牡丹那样艳丽的花瓣,只有一个口大,中间细瘦,底部又膨大成球形的喇叭形花被。马兜铃的花朵一开放,就会释放出一股怪异的气味,闻起来令人有些不爽,却令一些昆虫兴奋异常,纷纷逐味而至,并顺着喇叭口向里爬。当然,昆虫们的遭遇是可想而知的了。喇叭管内壁上许多尖头朝下的硬毛,让小虫迅速沿着毛指示的方向朝下走去。但是,在喇叭管内等待小虫的不是液池,而是一间较宽敞、黑暗的“房子”。在这黑房子里,内壁上没有毛,只在底部中央生有聚在一起的雄蕊和雌蕊。小虫找不到自己想要的东西,于是想爬出去,却在细长的管部遭到逆向硬毛的阻挡,结果只能在管底乱转。马兜铃花总是雌蕊先成熟,雄蕊后成熟,如果被捉住的小虫身上已携带着另一朵花的花粉,就会在被关押后不久将花粉传授给雌蕊,完成异花传粉的任务,无意中扮演了“红娘”的角色。但是,已受粉的马兜铃花仍不放小虫走,“拘留所”的门还要再紧闭两三天,待到雄蕊成熟、花粉散出黏在小虫身上后,那些把守细管通道的硬毛才会自动枯萎,开始放行。被拘留的小虫重获自由后,当受到另一朵正在开放的马兜铃花的气味引诱时,它又会不计前嫌地带着前一朵花的花粉重入“拘留所”,再扮演一回“红娘”。
心中有数的“感觉毛”
捕蝇草是一类名气很大的食虫植物,在欧洲和北美人们称它为“女神的捕蝇夹”。凡见识过它捕虫的人,都会为它一反植物常态的、精准而迅速的行动喝彩。但一般人很难想象,这一行动的“指挥员”却是几根貌不出众的细毛。
捕蝇草的故乡也在北美洲的东部,但分布区仅在美国南卡罗来纳州和北卡罗来纳州的湿草地上,比瓶子草的领地小多了。它的身材矮小,比蒲公英大不了多少。它的叶子也像蒲公英叶那样几乎贴地而生,但叶子的模样和作为却大不一样。捕蝇草有几枚到十几枚基生叶,每一枚叶都有长而宽的绿色叶柄,叶柄中央有一条粗粗的叶脉向前延伸,成为一对近半圆形裂片的中轴。这对裂片看上去肉乎乎的,成近80度角张开,与一只打开了蚌壳的河蚌很相似。在这对裂片的外缘,每侧分别伸出14~20个长齿。裂片内侧边缘有许多埋在小坑中的蜜腺,中部则分布着大量的呈现红色的消化腺,在靠近中央的部位分散竖立着3或4根仅有1毫米多长的细毛。这两片似蚌壳的裂片和它们中间的“轴”,就组成了捕蝇草的捕虫夹。
当一只小虫受捕蝇草捕虫夹上蜜腺分泌的蜜汁吸引,贸然爬上裂片吸食蜜汁,或是一只苍蝇落到裂片上叮来叮去时,捕虫夹的两片裂片就会围绕着中间的轴迅速合拢,将还没闹明白怎么回事的小虫夹在其中。此时,两片裂片边缘的长齿也交叉搭合在一起,就像将犯人投入牢房后,随即关闭了牢门。被捉的小虫在捕蝇草的“铁牢”中无计可施,只能任凭捕虫夹消化腺分泌的消化液将自己的肉体一点点腐蚀吸收,犹如在受凌迟极刑。大约10天至1个月,小虫的肉体基本上被捕蝇草消化吸收干净,这时,捕虫夹又重新张开,等待着新猎物的到来。
说到这儿,似乎与夹子中的毛没有什么关系,那么这些毛的指挥作用何在呢?早在100多年前,英国生物学家胡克、达尔文等就对捕蝇草格外青睐,并对它的神奇捕虫行为进行了细致的观察和研究。达尔文注意到,捕蝇草捕虫夹中央竖立的几根刚毛极为敏感,只有它们被触动后,夹子才会动作,因此他称其为“敏感的刚毛”。他测量了毛的长度,结果是稍长于1.27毫米,并观察到毛本身也能做侧摆运动。以后100年来,随着科学技术的发展,科学家借助于新的手段研究捕蝇草的捕食活动,结果认定:分别位于夹子两瓣中央的3或4根毛是捕蝇草捕虫动作的“指挥中心”,正是它们对小虫触动的感知、传导、记忆等一系列生物电位的变化,导致捕虫动作的准确无误。因此,人们又称这种毛为感觉毛。
准确无误的行为,对捕蝇草来说至关重要。因为捕捉小虫对于捕蝇草的叶子来说,并不是件轻松的事,夹子的开合要耗费许多能量,一般反复开合3~4次后,捕虫叶就凋萎了。所以,为了避免受骗上当,捕蝇草不轻易合拢夹子,只有这样,才能延长捕虫叶的寿命。但捕蝇草没有眼睛和耳朵,怎么才能判断是否有小虫来访,来访者是否位于捕虫夹能够有效捕捉的位置呢?如此重任落到了这几根感觉毛的身上。当小虫来到夹子裂片的中间位置,就会触到其中的一根毛,但此时夹子不会动作,因为这可能是一阵风吹来的砂粒或其他偶然的触动,不一定有虫子来访。如果这只小虫在夹子中继续活动,在20—40秒内,就会再次触到一根毛,此时夹子就动真格的了,而且往往能十拿九稳地捉住小虫。看来,捕蝇草捕虫的关键是感觉毛“心中有数”。
施放化学武器的“防卫毛”
植物的毛多数是十分细小的,往往只有在我们近距离观察或用手触摸植物体的某些部位时,才会感知到它们的存在,但是,这种触摸之感有时令人终生难忘。
登山运动员在攀登高山时,身上要穿厚厚的羽绒服,脸上要涂防晒霜,还要带墨镜,这是因为,在地球表面,海拔越高,空气越稀薄,气温越低,太阳辐射越强,运动员为了避免冻伤和阳光灼伤,必须采取有效的防护措施。与登山运动员相比,绵头雪兔子的生活环境更加严酷,而且它没有腿,没有翅膀,一经在岩石缝隙或碎石中扎根,就要在原地忍受生长季中几十个日日夜夜的严寒和强太阳辐射的考验。然而,它却毫不畏惧,一代代伴着骄阳和冰雪生生不息。为什么绵头雪兔子会有如此强的生命力呢?植物学家经研究发现,它身上的白色绵毛功不可没。与蝎子草的蜇毛不同,绵头雪兔子身上的绵毛已经失去了生命力。这种毛由死细胞组成,细胞中的原生质体已经解体和消失,取而代之的是纯净的空气。这种充满气体的毛呈现白色,具有很强的反光作用。在晴朗的白天,它们可以保护植物体不被阳光灼伤;而到了寒冷的夜晚,这些密被的绵毛又如羽绒服穿在植物的身上,有效地起到了保持体温的作用。
绵头雪兔子是菊科风毛菊属植物,在同属的数百个成员中,像绵头雪兔子这样身披绵毛的“高山勇士”还有近20种,它们都是植物利用绵毛适应高山严酷生存环境的典范。
其实,即使在我们周围,也有许多植物身上有绵毛。例如生长在我国华北和西北等地亚高山草地上的绢茸火绒草,是一种菊科植物,在它身上就有由绵毛组成的毛被,尤其在头状花序周围的总苞片上,灰白色的绵毛盖得严严实实的,就像穿了羊绒外衣,当夏日的骄阳照在上面时,银光闪烁,很有特色。
营造传粉之路的“指引毛”
降龙草是一种在我国南方低山区广泛分布的苦苣苔科小草,常成片生长在较阴湿的山谷溪边或岩石上。降龙草的身高其实不过几十厘米,并没有什么降龙伏虎的大本领,所谓“降龙”是民间用来形容它可以用于治疗蛇咬伤。不过,它开出的花朵却很吸引人。每到夏末秋初,降龙草植株的上部就会陆续绽放出十来朵形似小钟、长4厘米左右的白色或淡紫色花朵,在花冠筒的里面还有许多紫红色的斑点,使它们看上去就如一只只由绿叶托起的花铃铛。不久前,我在江南一处山谷中考察,见到一片正在开花的降龙草。当我抬起它略下垂的花朵以便拍摄花冠内部时,一些位于花冠筒下部的白色直立硬毛引起了我的注意,于是我调低进光量,将它们清楚地收入镜头。
回到家里,我将它们同以往拍摄的紫斑风铃草的钟形花冠内的毛进行比较,发现降龙草花冠内的毛很有特色:它们并非随意散生在花冠筒的内壁上,而是分成三个“板块”,有序地排列在花冠筒的下部,犹如阅兵场上组成的间隔一定距离的三个方队。如果沿着花冠筒向里看,这些直立的白色硬毛刚好营造出了两条通向花冠深处的通道。这种现象不由得使我想到花冠上的“路标”——为传粉昆虫指引进入花冠采蜜的道路,也叫“蜜导”。所不同的是,“蜜导”是由花冠上颜色的变化形成的。
那么,拜访花朵的昆虫是否会沿着毛间通道进入花冠内部,完成为花朵传粉的任务呢?我发现,在花冠距离底部不远处,正对着两条毛丛间通道的分别是两枚雄蕊的花药部分。这两枚雄蕊的花丝不像一般植物那样沿花冠筒纵向伸展,而是横向交叉在筒内,好似人双臂抱肩的姿势。这时的雌蕊花柱则位于花冠筒内中间偏上的位置。可以想象,当昆虫沿毛丛间通道进入后,可以再从花柱基部沿花柱爬到顶端的柱头上。此时,如果柱头已开始接受花粉,那么在身上带有花粉的昆虫的帮助下便可完成 授粉任务;如果柱头尚(或已)不接受花粉,那么带着花粉的小虫会进入另一朵花,从而实现异花传粉。由此可以猜想,降龙草花冠筒内,由毛丛营造的通道正是花朵的“传粉之路”,与由颜色标记的“蜜导”有着异曲同工的效果。
吃顺不吃戗的“捉虫毛”
植物毛不仅有防卫、防护和引路等作用,有些还能捉虫。了解食虫植物家底的人都知道,许多具腺毛的食肉小草,如茅膏菜、锦地罗、毛毡苔等,就是凭借叶或茎上的腺毛分泌的黏液黏住小虫,再慢慢将它们化成食物享用。不过,有些能捉虫的植物毛并非腺毛,不能分泌黏液,它们捉虫所恪守的信条是:吃顺不吃戗。
在北美洲东部的湿草地上,分布着8~9种以瓶状叶作“陷阱”捕食小虫的食虫植物。人们根据它们瓶状叶的特征分别称其为紫红瓶子草、绿瓶子草、黄瓶子草、白瓶子草、鹦鹉头瓶子草……它们与分布在亚洲南部和非洲马达加斯加岛的猪笼草不同,不能攀附到树上将瓶状叶高高挂在空中捕虫,而是将瓶状叶竖立在草丛中静候昆虫光临。在瓶子草瓶状叶的口部有能分泌蜜汁的腺体,内壁上布满了尖头朝下的光滑的刺毛,瓶内往往装有大半瓶液体。当馋嘴的昆虫受瓶子草瓶口处蜜汁吸引,爬到陡峭的瓶口时,稍不留神就会滑向瓶内,并迅速沿刺毛的方向落到液池中。当失足者再想爬出来时,原本送其下水的硬毛马上变了脸,一支支如锋利的长矛挡在了面前。如果没有赵子龙大战长坂坡的本领,小虫子只能泡在“水牢”中等死,最终化为供瓶子草食用的肉汤。
马兜铃采用几乎相同的方法捕捉昆虫,只是它比瓶子草善良多了:它捉虫的目的不是要享用昆虫的肉体,而是迫使昆虫在它私设的“拘留所”里当几天“红娘”。
马兜铃是马兜铃科马兜铃属一类植物的泛称,它们多数是较柔弱的藤本植物。不像远隔重洋的瓶子草,要见识马兜铃不需要跑太远的路,在我国从南到北的各地山野中都有它们的踪迹,而且其中的马兜铃、北马兜铃等种类早在古代就已经是颇有名气的中草药了。
马兜铃捕虫的器官不是叶,而是花。马兜铃的花相貌十分怪异,没有桃花、玫瑰、牡丹那样艳丽的花瓣,只有一个口大,中间细瘦,底部又膨大成球形的喇叭形花被。马兜铃的花朵一开放,就会释放出一股怪异的气味,闻起来令人有些不爽,却令一些昆虫兴奋异常,纷纷逐味而至,并顺着喇叭口向里爬。当然,昆虫们的遭遇是可想而知的了。喇叭管内壁上许多尖头朝下的硬毛,让小虫迅速沿着毛指示的方向朝下走去。但是,在喇叭管内等待小虫的不是液池,而是一间较宽敞、黑暗的“房子”。在这黑房子里,内壁上没有毛,只在底部中央生有聚在一起的雄蕊和雌蕊。小虫找不到自己想要的东西,于是想爬出去,却在细长的管部遭到逆向硬毛的阻挡,结果只能在管底乱转。马兜铃花总是雌蕊先成熟,雄蕊后成熟,如果被捉住的小虫身上已携带着另一朵花的花粉,就会在被关押后不久将花粉传授给雌蕊,完成异花传粉的任务,无意中扮演了“红娘”的角色。但是,已受粉的马兜铃花仍不放小虫走,“拘留所”的门还要再紧闭两三天,待到雄蕊成熟、花粉散出黏在小虫身上后,那些把守细管通道的硬毛才会自动枯萎,开始放行。被拘留的小虫重获自由后,当受到另一朵正在开放的马兜铃花的气味引诱时,它又会不计前嫌地带着前一朵花的花粉重入“拘留所”,再扮演一回“红娘”。
心中有数的“感觉毛”
捕蝇草是一类名气很大的食虫植物,在欧洲和北美人们称它为“女神的捕蝇夹”。凡见识过它捕虫的人,都会为它一反植物常态的、精准而迅速的行动喝彩。但一般人很难想象,这一行动的“指挥员”却是几根貌不出众的细毛。
捕蝇草的故乡也在北美洲的东部,但分布区仅在美国南卡罗来纳州和北卡罗来纳州的湿草地上,比瓶子草的领地小多了。它的身材矮小,比蒲公英大不了多少。它的叶子也像蒲公英叶那样几乎贴地而生,但叶子的模样和作为却大不一样。捕蝇草有几枚到十几枚基生叶,每一枚叶都有长而宽的绿色叶柄,叶柄中央有一条粗粗的叶脉向前延伸,成为一对近半圆形裂片的中轴。这对裂片看上去肉乎乎的,成近80度角张开,与一只打开了蚌壳的河蚌很相似。在这对裂片的外缘,每侧分别伸出14~20个长齿。裂片内侧边缘有许多埋在小坑中的蜜腺,中部则分布着大量的呈现红色的消化腺,在靠近中央的部位分散竖立着3或4根仅有1毫米多长的细毛。这两片似蚌壳的裂片和它们中间的“轴”,就组成了捕蝇草的捕虫夹。
当一只小虫受捕蝇草捕虫夹上蜜腺分泌的蜜汁吸引,贸然爬上裂片吸食蜜汁,或是一只苍蝇落到裂片上叮来叮去时,捕虫夹的两片裂片就会围绕着中间的轴迅速合拢,将还没闹明白怎么回事的小虫夹在其中。此时,两片裂片边缘的长齿也交叉搭合在一起,就像将犯人投入牢房后,随即关闭了牢门。被捉的小虫在捕蝇草的“铁牢”中无计可施,只能任凭捕虫夹消化腺分泌的消化液将自己的肉体一点点腐蚀吸收,犹如在受凌迟极刑。大约10天至1个月,小虫的肉体基本上被捕蝇草消化吸收干净,这时,捕虫夹又重新张开,等待着新猎物的到来。
说到这儿,似乎与夹子中的毛没有什么关系,那么这些毛的指挥作用何在呢?早在100多年前,英国生物学家胡克、达尔文等就对捕蝇草格外青睐,并对它的神奇捕虫行为进行了细致的观察和研究。达尔文注意到,捕蝇草捕虫夹中央竖立的几根刚毛极为敏感,只有它们被触动后,夹子才会动作,因此他称其为“敏感的刚毛”。他测量了毛的长度,结果是稍长于1.27毫米,并观察到毛本身也能做侧摆运动。以后100年来,随着科学技术的发展,科学家借助于新的手段研究捕蝇草的捕食活动,结果认定:分别位于夹子两瓣中央的3或4根毛是捕蝇草捕虫动作的“指挥中心”,正是它们对小虫触动的感知、传导、记忆等一系列生物电位的变化,导致捕虫动作的准确无误。因此,人们又称这种毛为感觉毛。
准确无误的行为,对捕蝇草来说至关重要。因为捕捉小虫对于捕蝇草的叶子来说,并不是件轻松的事,夹子的开合要耗费许多能量,一般反复开合3~4次后,捕虫叶就凋萎了。所以,为了避免受骗上当,捕蝇草不轻易合拢夹子,只有这样,才能延长捕虫叶的寿命。但捕蝇草没有眼睛和耳朵,怎么才能判断是否有小虫来访,来访者是否位于捕虫夹能够有效捕捉的位置呢?如此重任落到了这几根感觉毛的身上。当小虫来到夹子裂片的中间位置,就会触到其中的一根毛,但此时夹子不会动作,因为这可能是一阵风吹来的砂粒或其他偶然的触动,不一定有虫子来访。如果这只小虫在夹子中继续活动,在20—40秒内,就会再次触到一根毛,此时夹子就动真格的了,而且往往能十拿九稳地捉住小虫。看来,捕蝇草捕虫的关键是感觉毛“心中有数”。