在自然界,動(dòng)植物常常生活在一個(gè)相互依賴、相互影響的錯(cuò)綜復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)中,在這個(gè)系統(tǒng)中每一種生物都有自己的生態(tài)位和作用。如果某些至關(guān)重要的動(dòng)物或植物從地球上消失,那么整個(gè)地球生態(tài)系統(tǒng)就可能分崩離析。在一些植物和傳粉昆蟲(chóng)之問(wèn),就存在著這樣的相互依存的關(guān)系。
天蛾與金銀花
月光明媚的夜晚,一只天蛾爬上一朵白色金銀花吸吮花蜜?;蛟S是受到花朵芬芳?xì)馕兜奈?,這只身形大如蜂鳥(niǎo)的蛾子靈活而又迅速地從一朵花飛到另一朵花上,當(dāng)它在花朵面前懸飛時(shí),它的翅膀快速拍動(dòng)著,以至于看上去只是模糊的一團(tuán)。它并不落到花朵上面,而是將它長(zhǎng)長(zhǎng)的、靈活自如的舌頭插進(jìn)花朵里,探尋深藏在里面的花蜜。此刻,無(wú)論對(duì)植物還是對(duì)昆蟲(chóng)來(lái)說(shuō),都是極其關(guān)鍵的。對(duì)天蛾來(lái)說(shuō),它將得到其生命賴以為繼的食糧;而對(duì)金銀花來(lái)說(shuō),則在天蛾的幫助下產(chǎn)生后代,從而將自己的基因傳遞下去。
天蛾在金銀花的生殖過(guò)程中扮演了十分重要的角色。天蛾在覓食過(guò)程中,由于不斷碰擦金銀花花朵的雄蕊而將花粉附著在自己的身體上,當(dāng)它訪問(wèn)其他金銀花花朵時(shí),一些花粉在不經(jīng)意間便被涂抹在其他花朵的雌性結(jié)構(gòu)上。昆蟲(chóng)通過(guò)這種方法啟動(dòng)了植物的受精過(guò)程,最終產(chǎn)生了植物的后代——種子。天蛾在一個(gè)晚上可以為數(shù)百朵花授粉。
金銀花分泌的含有豐富糖分的花蜜對(duì)于天蛾來(lái)說(shuō),同樣具有至關(guān)重要的作用。花蜜中的代謝糖分為雌天蛾提供了它在四處產(chǎn)卵時(shí)所必需的足夠的能量?jī)?chǔ)備。雌天蛾每次只產(chǎn)一枚卵,而且只在其后代能夠食用的為數(shù)不多的植物上產(chǎn)卵,如番茄、煙草以及與之有親緣關(guān)系的植物種類。雌天蛾產(chǎn)完卵后,接著會(huì)飛向另一棵同類植物再產(chǎn)一枚卵,而這棵植物可能在相當(dāng)遙遠(yuǎn)的地方。天蛾的這種行為看起來(lái)既費(fèi)日口又費(fèi)力,但它顯然也獲得了某些好處:保證了它個(gè)頭巨大的幼蟲(chóng)免受饑餓威脅。同時(shí),這種行為可使植物不會(huì)因上面棲息了過(guò)多毛蟲(chóng)而負(fù)擔(dān)太重。
花朵,上帝的杰作?
今天,差不多人人都知道昆蟲(chóng)能為花授粉,但僅在兩個(gè)世紀(jì)前,幾乎還無(wú)人知道昆蟲(chóng)是花的授粉媒介。那時(shí)的人們認(rèn)為,美麗的花朵是上帝的杰作,是上帝為了讓人類高興而制造出來(lái)的產(chǎn)物。直到1793年,康拉德·斯普雷格爾才在《花的形態(tài)和受精自然之謎揭秘》一書(shū)中指出,“美麗的花朵是專為引誘傳粉昆蟲(chóng)而設(shè)計(jì)的”。斯普雷格爾認(rèn)為,花的實(shí)際生殖功能和錯(cuò)綜復(fù)雜的機(jī)制促使花朵發(fā)展出了異花傳粉機(jī)制,即一棵植物從另一棵植物上獲取花粉進(jìn)行受精。斯普雷格爾在1787年發(fā)現(xiàn),含有花蜜的大部分花朵,其結(jié)構(gòu)排列都安排得恰到好處:昆蟲(chóng)能輕易地探取到里面的花蜜,而雨水卻難以進(jìn)入。這些花朵的花蜜是專為昆蟲(chóng)而分泌的。并進(jìn)化出了能阻止雨水進(jìn)八的特殊結(jié)構(gòu),以便昆蟲(chóng)能吃到未受污染的花蜜。而環(huán)繞花冠口邊的黃圈(與蔚藍(lán)色枝干形成鮮明對(duì)比)很可能是專用來(lái)引導(dǎo)昆蟲(chóng)尋找花蜜的?;ǘ渲陨腥绱似G麗的顏色完全是為了引起遠(yuǎn)處昆蟲(chóng)的注意。在研究了鳶尾屬植物后,斯普雷格爾認(rèn)定,如果沒(méi)有昆蟲(chóng)的幫助,很多花朵絕對(duì)無(wú)法受精。因此,花朵中花蜜的分泌,防止雨水進(jìn)入的特殊結(jié)構(gòu),以及花冠的艷麗顏色,都是為了讓花朵能在昆蟲(chóng)的幫助下受精而設(shè)計(jì)出來(lái)的。
有花植物的“紅娘”
在大部分情況下,植物的授粉媒介是動(dòng)物,而且通常是昆蟲(chóng),但風(fēng)也可以充當(dāng)授粉媒介。通過(guò)風(fēng)授粉的植物并不多,主要有松類植物,許多溫帶地區(qū)的落葉植物,各種草類,玉米、小麥和其他谷類作物,以及某些像蕁麻、豚草屬植物和車(chē)前草之類的植物。通過(guò)風(fēng)授粉的植物其花朵通常都較小,沒(méi)有花瓣,但其雌性結(jié)構(gòu)相對(duì)較大,常常長(zhǎng)出很多分叉,以便能更多地截獲被風(fēng)吹過(guò)來(lái)的花粉粒。它們能產(chǎn)生大量的花粉,而且花粉粒都很小,小到可以被風(fēng)刮到很遠(yuǎn)的地方。比如,一個(gè)平均規(guī)模的榛子叢至少可產(chǎn)生6億顆花粉粒,而豚草屬植物一天能產(chǎn)生80億顆花粉粒,可以說(shuō)是不折不扣的花粉“產(chǎn)育冠軍”。
在為有花植物授粉的動(dòng)物大軍中也依稀能見(jiàn)哺乳動(dòng)物的身影,主要是吸蜜蝙蝠。鳥(niǎo)類也比較多,包括東半球的太陽(yáng)鳥(niǎo)、蜜雀,西半球的蜂雀等,都是一些傳粉高手。然而,絕大部分傳粉動(dòng)物仍是昆蟲(chóng),主要有甲蟲(chóng)、蠅類、蛾、蝴蝶、蜜蜂和黃蜂等。世界上大約有275000種有花植物是靠昆蟲(chóng)來(lái)授粉的。毫無(wú)疑問(wèn),昆蟲(chóng)是有花植物真正的“紅娘”。生物學(xué)家認(rèn)為,世界上94種主要糧食作物中大約有8096由昆蟲(chóng)授粉,18%由風(fēng)授粉,2%由鳥(niǎo)類授粉。
大部分花朵將花粉或者花粉與花蜜一起作為獎(jiǎng)賞物獎(jiǎng)勵(lì)給傳粉者。大部分有花植物能產(chǎn)生大量花粉,其數(shù)量之多足以保證在為眾多的花朵受精的同時(shí),又可作為一種食物提供給傳粉者。花粉是一種具有極高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的食物,含有碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、維生素和各種礦物質(zhì)?;垡埠猩倭繝I(yíng)養(yǎng)物質(zhì),但其基本成分是糖和水。某些昆蟲(chóng)僅靠吃花粉就能大量繁衍,而所有25000種蜜蜂既吃花粉也吃花蜜,但是沒(méi)有一種昆蟲(chóng)僅靠吃花蜜就能長(zhǎng)個(gè)兒。
昆蟲(chóng)的視覺(jué)
早在達(dá)爾文時(shí)代,生物學(xué)家就已得出結(jié)論:花朵之所以如此絢麗多彩,完全是為了吸引蜜蜂和其他昆蟲(chóng)前來(lái)授粉。這一觀點(diǎn)在學(xué)術(shù)界一直被大家所認(rèn)同。但是到了1910年,一位德國(guó)眼科專家對(duì)這一學(xué)說(shuō)提出了質(zhì)疑,因?yàn)樗膶?shí)驗(yàn)結(jié)果表明:蜜蜂是色盲。很快,奧地利生物學(xué)家范·福里斯科通過(guò)實(shí)驗(yàn)糾正了赫斯的觀點(diǎn)。他用實(shí)驗(yàn)證明,蜜蜂只是紅色色盲,大部分造訪花朵的蜜蜂都能感覺(jué)到藍(lán)色和黃色,而大部分依靠昆蟲(chóng)傳粉的花朵也是這兩種顏色。此外,他的實(shí)驗(yàn)還證明,蜜蜂能看見(jiàn)人類看不見(jiàn)的紫外線,其他昆蟲(chóng)包括黃蜂、螞蟻、蛾、蝴蝶、甲蟲(chóng)和蠅類等也能看見(jiàn)紫外線,這些昆蟲(chóng)大多數(shù)都是紅色色盲。
在美洲大陸,除了熱帶地區(qū)外,紅花非常罕見(jiàn),那么,熱帶地區(qū)的紅花為誰(shuí)而開(kāi)呢?——蜂鳥(niǎo)。在美洲熱帶地區(qū)棲息著許多能為植物傳播花粉的蜂鳥(niǎo)。在歐洲,由于沒(méi)有造訪花朵的鳥(niǎo)類,絕大部分植物的花朵都是藍(lán)色和黃色的,但也有極個(gè)別是紅色的,這些紅花之所以也能吸引來(lái)昆蟲(chóng),是因?yàn)樗鼈兊幕ò昴芊瓷渥贤夤狻2贿^(guò),并非所有昆蟲(chóng)都是紅色色盲,也有一些昆蟲(chóng)的確能看見(jiàn)紅色。比如,在北美地區(qū),某些鳳蝶和白蝴蝶喜歡造訪深紅色花叢。再比如,在南部非洲地區(qū),有一種鳳蝶至少是20種紅花植物的唯一傳粉者。這種蝴蝶具有典型的“戀紅癖”,以至于被游人丟棄的紅帽、紅襪都會(huì)成為它們瘋狂追逐的目標(biāo)。
花朵的“路標(biāo)”
絕大多數(shù)花朵生有花蜜引導(dǎo)印記,有色斑點(diǎn)、條紋或斑塊都可以成為引導(dǎo)昆蟲(chóng)飛向含蜜花朵的“路標(biāo)”。
在三色紫羅蘭下層花瓣上,生有明顯的輻射線圖案,這些射線最后集中于花朵中心,而這里正是花蜜聚集的地方。在橙色鳳仙花的花朵上有一排暗色斑點(diǎn),這些斑點(diǎn)最后指向長(zhǎng)長(zhǎng)的含蜜花距中。在報(bào)春花的紫色花朵中心部位長(zhǎng)有一個(gè)星狀黃色斑塊,指向花蜜的入口。
月光明媚的夜晚,一只天蛾爬上一朵白色金銀花吸吮花蜜?;蛟S是受到花朵芬芳?xì)馕兜奈?,這只身形大如蜂鳥(niǎo)的蛾子靈活而又迅速地從一朵花飛到另一朵花上,當(dāng)它在花朵面前懸飛時(shí),它的翅膀快速拍動(dòng)著,以至于看上去只是模糊的一團(tuán)。它并不落到花朵上面,而是將它長(zhǎng)長(zhǎng)的、靈活自如的舌頭插進(jìn)花朵里,探尋深藏在里面的花蜜。此刻,無(wú)論對(duì)植物還是對(duì)昆蟲(chóng)來(lái)說(shuō),都是極其關(guān)鍵的。對(duì)天蛾來(lái)說(shuō),它將得到其生命賴以為繼的食糧;而對(duì)金銀花來(lái)說(shuō),則在天蛾的幫助下產(chǎn)生后代,從而將自己的基因傳遞下去。
天蛾在金銀花的生殖過(guò)程中扮演了十分重要的角色。天蛾在覓食過(guò)程中,由于不斷碰擦金銀花花朵的雄蕊而將花粉附著在自己的身體上,當(dāng)它訪問(wèn)其他金銀花花朵時(shí),一些花粉在不經(jīng)意間便被涂抹在其他花朵的雌性結(jié)構(gòu)上。昆蟲(chóng)通過(guò)這種方法啟動(dòng)了植物的受精過(guò)程,最終產(chǎn)生了植物的后代——種子。天蛾在一個(gè)晚上可以為數(shù)百朵花授粉。
金銀花分泌的含有豐富糖分的花蜜對(duì)于天蛾來(lái)說(shuō),同樣具有至關(guān)重要的作用。花蜜中的代謝糖分為雌天蛾提供了它在四處產(chǎn)卵時(shí)所必需的足夠的能量?jī)?chǔ)備。雌天蛾每次只產(chǎn)一枚卵,而且只在其后代能夠食用的為數(shù)不多的植物上產(chǎn)卵,如番茄、煙草以及與之有親緣關(guān)系的植物種類。雌天蛾產(chǎn)完卵后,接著會(huì)飛向另一棵同類植物再產(chǎn)一枚卵,而這棵植物可能在相當(dāng)遙遠(yuǎn)的地方。天蛾的這種行為看起來(lái)既費(fèi)日口又費(fèi)力,但它顯然也獲得了某些好處:保證了它個(gè)頭巨大的幼蟲(chóng)免受饑餓威脅。同時(shí),這種行為可使植物不會(huì)因上面棲息了過(guò)多毛蟲(chóng)而負(fù)擔(dān)太重。
花朵,上帝的杰作?
今天,差不多人人都知道昆蟲(chóng)能為花授粉,但僅在兩個(gè)世紀(jì)前,幾乎還無(wú)人知道昆蟲(chóng)是花的授粉媒介。那時(shí)的人們認(rèn)為,美麗的花朵是上帝的杰作,是上帝為了讓人類高興而制造出來(lái)的產(chǎn)物。直到1793年,康拉德·斯普雷格爾才在《花的形態(tài)和受精自然之謎揭秘》一書(shū)中指出,“美麗的花朵是專為引誘傳粉昆蟲(chóng)而設(shè)計(jì)的”。斯普雷格爾認(rèn)為,花的實(shí)際生殖功能和錯(cuò)綜復(fù)雜的機(jī)制促使花朵發(fā)展出了異花傳粉機(jī)制,即一棵植物從另一棵植物上獲取花粉進(jìn)行受精。斯普雷格爾在1787年發(fā)現(xiàn),含有花蜜的大部分花朵,其結(jié)構(gòu)排列都安排得恰到好處:昆蟲(chóng)能輕易地探取到里面的花蜜,而雨水卻難以進(jìn)入。這些花朵的花蜜是專為昆蟲(chóng)而分泌的。并進(jìn)化出了能阻止雨水進(jìn)八的特殊結(jié)構(gòu),以便昆蟲(chóng)能吃到未受污染的花蜜。而環(huán)繞花冠口邊的黃圈(與蔚藍(lán)色枝干形成鮮明對(duì)比)很可能是專用來(lái)引導(dǎo)昆蟲(chóng)尋找花蜜的?;ǘ渲陨腥绱似G麗的顏色完全是為了引起遠(yuǎn)處昆蟲(chóng)的注意。在研究了鳶尾屬植物后,斯普雷格爾認(rèn)定,如果沒(méi)有昆蟲(chóng)的幫助,很多花朵絕對(duì)無(wú)法受精。因此,花朵中花蜜的分泌,防止雨水進(jìn)入的特殊結(jié)構(gòu),以及花冠的艷麗顏色,都是為了讓花朵能在昆蟲(chóng)的幫助下受精而設(shè)計(jì)出來(lái)的。
有花植物的“紅娘”
在大部分情況下,植物的授粉媒介是動(dòng)物,而且通常是昆蟲(chóng),但風(fēng)也可以充當(dāng)授粉媒介。通過(guò)風(fēng)授粉的植物并不多,主要有松類植物,許多溫帶地區(qū)的落葉植物,各種草類,玉米、小麥和其他谷類作物,以及某些像蕁麻、豚草屬植物和車(chē)前草之類的植物。通過(guò)風(fēng)授粉的植物其花朵通常都較小,沒(méi)有花瓣,但其雌性結(jié)構(gòu)相對(duì)較大,常常長(zhǎng)出很多分叉,以便能更多地截獲被風(fēng)吹過(guò)來(lái)的花粉粒。它們能產(chǎn)生大量的花粉,而且花粉粒都很小,小到可以被風(fēng)刮到很遠(yuǎn)的地方。比如,一個(gè)平均規(guī)模的榛子叢至少可產(chǎn)生6億顆花粉粒,而豚草屬植物一天能產(chǎn)生80億顆花粉粒,可以說(shuō)是不折不扣的花粉“產(chǎn)育冠軍”。
在為有花植物授粉的動(dòng)物大軍中也依稀能見(jiàn)哺乳動(dòng)物的身影,主要是吸蜜蝙蝠。鳥(niǎo)類也比較多,包括東半球的太陽(yáng)鳥(niǎo)、蜜雀,西半球的蜂雀等,都是一些傳粉高手。然而,絕大部分傳粉動(dòng)物仍是昆蟲(chóng),主要有甲蟲(chóng)、蠅類、蛾、蝴蝶、蜜蜂和黃蜂等。世界上大約有275000種有花植物是靠昆蟲(chóng)來(lái)授粉的。毫無(wú)疑問(wèn),昆蟲(chóng)是有花植物真正的“紅娘”。生物學(xué)家認(rèn)為,世界上94種主要糧食作物中大約有8096由昆蟲(chóng)授粉,18%由風(fēng)授粉,2%由鳥(niǎo)類授粉。
大部分花朵將花粉或者花粉與花蜜一起作為獎(jiǎng)賞物獎(jiǎng)勵(lì)給傳粉者。大部分有花植物能產(chǎn)生大量花粉,其數(shù)量之多足以保證在為眾多的花朵受精的同時(shí),又可作為一種食物提供給傳粉者。花粉是一種具有極高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的食物,含有碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、維生素和各種礦物質(zhì)?;垡埠猩倭繝I(yíng)養(yǎng)物質(zhì),但其基本成分是糖和水。某些昆蟲(chóng)僅靠吃花粉就能大量繁衍,而所有25000種蜜蜂既吃花粉也吃花蜜,但是沒(méi)有一種昆蟲(chóng)僅靠吃花蜜就能長(zhǎng)個(gè)兒。
昆蟲(chóng)的視覺(jué)
早在達(dá)爾文時(shí)代,生物學(xué)家就已得出結(jié)論:花朵之所以如此絢麗多彩,完全是為了吸引蜜蜂和其他昆蟲(chóng)前來(lái)授粉。這一觀點(diǎn)在學(xué)術(shù)界一直被大家所認(rèn)同。但是到了1910年,一位德國(guó)眼科專家對(duì)這一學(xué)說(shuō)提出了質(zhì)疑,因?yàn)樗膶?shí)驗(yàn)結(jié)果表明:蜜蜂是色盲。很快,奧地利生物學(xué)家范·福里斯科通過(guò)實(shí)驗(yàn)糾正了赫斯的觀點(diǎn)。他用實(shí)驗(yàn)證明,蜜蜂只是紅色色盲,大部分造訪花朵的蜜蜂都能感覺(jué)到藍(lán)色和黃色,而大部分依靠昆蟲(chóng)傳粉的花朵也是這兩種顏色。此外,他的實(shí)驗(yàn)還證明,蜜蜂能看見(jiàn)人類看不見(jiàn)的紫外線,其他昆蟲(chóng)包括黃蜂、螞蟻、蛾、蝴蝶、甲蟲(chóng)和蠅類等也能看見(jiàn)紫外線,這些昆蟲(chóng)大多數(shù)都是紅色色盲。
在美洲大陸,除了熱帶地區(qū)外,紅花非常罕見(jiàn),那么,熱帶地區(qū)的紅花為誰(shuí)而開(kāi)呢?——蜂鳥(niǎo)。在美洲熱帶地區(qū)棲息著許多能為植物傳播花粉的蜂鳥(niǎo)。在歐洲,由于沒(méi)有造訪花朵的鳥(niǎo)類,絕大部分植物的花朵都是藍(lán)色和黃色的,但也有極個(gè)別是紅色的,這些紅花之所以也能吸引來(lái)昆蟲(chóng),是因?yàn)樗鼈兊幕ò昴芊瓷渥贤夤狻2贿^(guò),并非所有昆蟲(chóng)都是紅色色盲,也有一些昆蟲(chóng)的確能看見(jiàn)紅色。比如,在北美地區(qū),某些鳳蝶和白蝴蝶喜歡造訪深紅色花叢。再比如,在南部非洲地區(qū),有一種鳳蝶至少是20種紅花植物的唯一傳粉者。這種蝴蝶具有典型的“戀紅癖”,以至于被游人丟棄的紅帽、紅襪都會(huì)成為它們瘋狂追逐的目標(biāo)。
花朵的“路標(biāo)”
絕大多數(shù)花朵生有花蜜引導(dǎo)印記,有色斑點(diǎn)、條紋或斑塊都可以成為引導(dǎo)昆蟲(chóng)飛向含蜜花朵的“路標(biāo)”。
在三色紫羅蘭下層花瓣上,生有明顯的輻射線圖案,這些射線最后集中于花朵中心,而這里正是花蜜聚集的地方。在橙色鳳仙花的花朵上有一排暗色斑點(diǎn),這些斑點(diǎn)最后指向長(zhǎng)長(zhǎng)的含蜜花距中。在報(bào)春花的紫色花朵中心部位長(zhǎng)有一個(gè)星狀黃色斑塊,指向花蜜的入口。
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