我和 “老虎须”的不解之缘
张 玲 文/图
花,是植物用来传宗接代的繁殖器官,世界上现存的将近三十万种有花植物中,花的色彩、大小、形状和结构可谓千奇百怪。可是,你见过留着长长的飘逸胡须的花吗?
神奇美丽的西双版纳因其至今还保存着大面积热带雨林而享誉世界,在这郁郁葱葱的浩瀚林海中蕴藏着许多神奇的植物,其中有一种被称为“老虎须”的奇花一定会让你过目难忘。瞧它那下垂的丝状小苞片,长达几十厘米,形如胡须,整个花序看上去就象一张呲牙咧嘴的老虎的脸;另外,它的花序拥有两片垂直排列的紫黑色的大苞片,又使整个花序活象一只飞舞的蝙蝠;再加上它独具晦暗颜色,在阴暗的热带雨林下面咋一看不禁让人感到毛骨悚然,因而,它除了被称之为“老虎须”外,还有“蝙蝠花”或“魔鬼花”等别名。其谜一样的花展示,相信会让每一个在热带雨林中邂逅到它的人感到诧异并为之浮想联翩。
正是这奇特的花使我与老虎须结下了不解之缘。长着蝙蝠状大苞片和胡须状小苞片的老虎须引起了我们强烈的好奇心——这些花部结构到底有什么用?是用来威胁胆敢来犯的天敌呢?还是用来吸引传粉动物?如果是吸引传粉动物,又会吸引什么动物为其传粉呢?于是,在2001年春,刚刚步入科研生涯的我在老师和同事们的帮助下开始了我的第一个科研课题。
认识“老虎须”的家族
第一步我们开始认识“老虎须”的家族。蒟蒻薯属(Tacca)是一个泛热带分布的小家族,全世界仅约10个成员(种),广布于热带地区,除了南美蒟蒻薯(T. parkeri)只分布在南美北部和东北部近海,其余的9种都以东南亚为其聚居中心,分布于印度—马来地区及中南半岛,向南延至印度尼西亚诸岛,向北延至我国西南、华南地区。其中裂叶蒟蒻薯(T. leonpetaloides)是最广布的种类,分布于非洲西海岸,马达加斯加以东到东太平洋。
尽管只有10余个种,蒟蒻薯属植物大苞片的形状和颜色以及须状小苞片的发达程度在该属植物中变化很大:老虎须的大苞片垂直向上,小花和胡须分别向上和向下扇形排列,小花从中间向两边依次开放,整个花序看上去活象一张老虎的脸;裂叶蒟蒻薯的大苞片为绿色,比较小,“胡须”也是绿色的,多且长,整个花序呈圆球型,就象一个披头散发的狮子头;丝须蒟蒻薯的大苞片,白色或至紫黑色,形如兔子耳朵,再加上同色的长须,非常招人喜爱;扇苞蒟蒻薯的大苞片比其它任何种类的都大,甚至比人脸还大,就象两个扇子合在一块,胡须也是最长的,可到80厘米,非常壮观;水田七的大苞片和胡须以及整个植株都很小,花序也很矮小,像塌在地上一样;而在东南亚分布的一些种类(如T. palmata和T. palmatifida)则是胡须全部退化掉了,大苞片也变得和叶片相似,分上、下两层,小花轮状排列其间;最特别的要数南美洲分布的南美蒟蒻薯,它的大苞片向上反卷起,形似一个跳芭蕾舞的女孩,而有的个体上甚至连胡须也消失掉了。
关于“老虎须”的遐想
在这么一个小属里,花序和花部构造变化如此丰富实属罕见,这些结构及其变化与植物的环境适应性及其繁殖方式有什么样的关系呢?我们知道植物体的每一个结构都是其通过光合作用“辛辛苦苦”、日积月累投资的结果,特别是象“老虎须”这样生长在热带雨林下层弱光条件下的种类,要积累一点光合产物是那么的不容易。大多数植物的花是用来吸引传粉动物从而促进自身花粉的散布和接受其它植株的花粉,“老虎须”既然把大量的营养物质投资到花序结构中去,形成这样一个轰轰烈烈、非常惹眼的花序,就应该在招蜂引蝶、增加繁殖成功方面有所贡献。
然而,“老虎须”的花在其它一些特性上似乎又很难得到忙碌的蜜蜂和花枝招展的蝴蝶的青睐:暗淡的色彩、没有香气、不分泌大多数传粉动物喜欢的花蜜,就连产生后代必不可少的花粉也少的可怜,如果它那飘逸的胡须和发达的苞片能够远距离吸引传粉动物的话,那它又是靠什么来近距离引导这些动物并给它们提供回报的呢?曾经,科学家们根据“老虎须”似是而非的形态和结构推测这类植物可能通过释放一种我们无法嗅到的腐烂有机物气味,以吸引热带雨林下面的各种苍蝇,进入它那狭窄迂回、迷宫一样的花冠里面为其进行传粉,从而将“老虎须‘归类到腐臭气味传粉综合症群(sapromiophily)中,认为花颜色的隐晦和大而显著的花序等特征很可能与苍蝇传粉有关——这也就是我们提出的假设。
探询“老虎须”的功能
为探索“老虎须”发达的苞片和胡须在传粉过程中的作用,我们对老虎须的传粉生物学和交配系统进行了深入的研究。
首先,我们把“老虎须”的胡须和大苞片去掉,然后与自然授粉的花序进行比较,结果发现它们的结果率和结籽率并没有明显的差异,这表明“老虎须”的胡须和大苞片对昆虫的吸引能力有限。
然后,我们用纱网袋将花序套住,将传粉动物隔绝在外,也与自然授粉的花序进行对照比较,结果发现其结果率和结籽率也没有明显的下降。
同时,我们用分子标记的方法,对分布在四个不同地区的“老虎须”进行检测,结果发现“老虎须”的后代绝大多数都是自花授粉,并未发现有昆虫“拜访”。将“老虎须”引种到植物园内栽培,结果也是相同的。
以上研究表明,尽管“老虎须”的花具有夸张的形态和结构,但其繁殖几乎不借助传粉动物,而是依靠自花授粉,而且很大程度上是自主完成的。这与我们当初的假设相反,而且对传统的传粉综合症理论提出了质疑。因此,仅凭花的形态特征而不进行野外的传粉生物学观察和交配系统的研究,就来判断某一植物或植物类群属于哪一传粉综合症群,很多时候是武断甚至是错误的。
“老虎须”留给我们的疑问
那么,“老虎须”拥有与腐臭气欺骗性传粉相关联的一整套形态特征,却没有吸引到苍蝇为其传粉,而是以自交为主,这是为什么?如何解释这个似是而非的现象?为此,我们提出了几个有待深入论证的假设:第一、“老虎须”居群的交配系统格局可能有空间上和时间上的波动,在有的地区“老虎须”的这种花部特征很可能会有效地吸引苍蝇进行异花授粉,并且传粉昆虫居群密度大时异交率可能会增加。第二、“老虎须”的高自交率和腐臭气传粉特征联系在一起也许是因为这些特征已没有现实的功能意义,即腐臭气传粉特征可能对“老虎须”的祖先是适应的,但是,目前由于生态环境的破坏、传粉者的缺失,这些特征可能已经失去了原先的功能和作用。第三、“老虎须”的大苞片具有较大面积的叶状结构,可能为果实的发育提供光合产物,但是大苞片的方向是垂直的,这就与在阴暗环境下植物叶片采光的最佳方向不相符,从而使得这个解释令人质疑。另外一种可能性就是大苞片和丝须状小苞片对种子的传播有促进作用,即吸引种子传播者,因为蒟蒻薯属植物的果实肉质,被认为是鸟类和小型啮齿类为其散布种子。然而,大苞片和小苞片在果实成熟之前就已经凋谢枯萎,不可能在种子的散布过程中起任何作用,也就很难想象它们对种子散布的重要性。
分子证据——“老虎须”似乎没用
为了验证老虎须的交配格局是否存在空间和时间上的变化,需要对其进行大范围普查,然而由于老鼠、蚂蚁及其它虫害等原因,很难在老虎须不同自然居群中采到足够的成熟果实。由于交配系统和遗传多样性之间存在密切关系,直觉上认为对老虎须居群内和居群间遗传变异的研究可能是揭示其交配格局时空变化的首选方法,于是我们选用分子标记检测老虎须自然居群遗传变异水平和遗传结构。
经过大家的努力,我们采集到了来自中国西南部和泰国北部的14个老虎须居群,遗传多样性检测的结果发现,老虎须居群遗传结构与其极高的自交率相一致。另外,通过与其它野生植物研究结果进行比较,我们推断老虎须的遗传变异数量和格局都属于自交至混合交配的类型。
此外,我们的分子证据还显示老虎须的遗传分化存在着明显的地理格局,云南南部-泰国居群独立聚在一起,而滇东南-广西-海南居群又另外聚为一支,究其缘由,可能是因为它们起源于共同的祖先,但由于分布范围的不断片断化与破碎化最终导致它们产生了地理隔离。更为有趣的是这个地理隔离还可能与田中线1 有关。我们的研究结果表明位于田中线东侧的老虎须,其居群遗传多样性高于西侧,而居群间的遗传分化是西侧比东侧更强烈。如果假设老虎须是在滇-黔-桂地区起源的,当它向四周扩散的过程中,由于田中线的隔离使得基因交流很难从东侧向西侧扩散,从而造成田中线西侧的居群产生更强的遗传分化。
除了老虎须,我们还对4个丝须蒟蒻薯的居群遗传多样性进行了检测,发现它们居群内遗传变异极低,居群间的遗传分化很大。从而推断丝须蒟蒻薯也是以自交为主的种类, 至少在墨脱的居群是高度自交的。
老虎须和丝须蒟蒻薯都具有非常显著的大苞片和须状小苞片,从分子检测的遗传结构可以推测它们很可能都是自交的种类,如果这个结论是正确的话,那它们长出那些夸张的大苞片和胡须状小苞片就很徒劳了。
继续探究“老虎须”的功能
蒟蒻薯属植物的绝大多数种类仅分布于东南亚热带地区,而且很多种仅局限分布于一些很小的岛屿上,例如细柔蒟蒻薯(T. ebeltajae);但有的种类却飘洋过海,一直分布到澳洲、非洲(裂叶蒟蒻薯T. leontopetaloides);更有甚者,在南美热带地区仅有独一无二的南美蒟蒻薯(T. parkeri)分布,而且是这一地区的特有种。这些不同的种类之间的亲缘关系如何?为何形成现代的分布格局?独居南美的南美蒟蒻薯是如何分化出来的?与它最亲近的种类是哪个?又分布在哪里?蒟蒻薯属植物的奇异的大苞片和胡须的功能和进化趋势如何呢……?还有很多有趣的科学问题悬而未决,这些问题至今仍是一个谜,需要对其做更深入细致的研究,我和“老虎须”的缘分仍将延续下去。(责任编辑:赵金丽)
作者简介: 张玲(1970-),女,云南宁洱县人,副研究员,博士,主要从事传粉生态学、动植物相互关系及协同进化研究工作。
相关小知识
1 田中线:
日本学者田中(T. Tanaka)根据柑桔种系的地理分布提出了一条从云南西北部(28°N,98°E)向东南部延伸至大约18°45’N或 19°N,108°E 的中国广西—越南北部东京湾的植物地理分界线,它起名为“柑桔分布的田中线”,在该线以西是“Archicitrus”为主,在该线以东则是“Metacitrus”为主,并暗示了这条线在限定一些东亚植物区系成分和印度—马来西亚成分上也有意义。李锡文等具体地论证了所谓“田中线”或“田中—楷永线”(结合了四川西部在限定兰科植物分布上有意义的所谓“楷永线”)在中国西南部的植物地理学意义,认为它是介于中国-日本属(东侧)与中国-喜马拉雅属(西侧)之间的一条区系线,通常认为中国-日本成分是比较古老的。
鲜为人知的云南李仙江龙脑香热带雨林
朱华 文/图
李仙江位于云南省南部,是一条由把边江和阿墨江在思茅地区南部汇合后,沿江城县和绿春县交界向东南流入越南的不太为外界了解的小江。2003年5月,我们驱车从江城县出发,到达与绿春县交界的大黑山(乡)后,便转入一条新开不久的沿江便道,沿李仙江南下考察。笔者十年前曾试图考察李仙江,但因当时道路不通而无法深入。
从便道沿李仙江进入十多公里后,我们便为眼前罕见的景观所吸引,在江对面(江城县范围)陡坡上,出现大片的龙脑香原始热带雨林。这种热带雨林以东南亚热带雨林的特征树种——东京龙脑香(又叫越南龙脑香)为标识,故称龙脑香热带雨林,它与马来西亚的典型热带雨林具有同样的结构和生态特征,是一真正热带雨林的一个类型。驱车继续往前走,河对岸均可见断断续续分布的龙脑香原始热带雨林。
这条沿江路约40公里长,通到江边一个叫坝溜的橡胶厂,然后离江而去转向半坡乡。便道所在的江东岸已没有原始森林,几乎全是橡胶种植林地。从坝溜可租铁壳船顺江而下,直到与越南交界处的土卡河村。乘船沿江而下,两岸山青水秀,特别是接近越南边境时,河岸变得异常陡峭,长满了郁郁葱葱的原始热带雨林。不时可见高大挺拔的东京龙脑香,以及刚发出新叶的绿黄色热带雨林标识种番龙眼高举着半圆形树冠。时值无忧花花开季节,金黄色的花朵撮撮点缀在浓密的热带雨林树丛中,十分美丽迷人。
目前云南像这样的原始热带雨林已不多见。特别是龙脑香热带雨林,仅发现在西双版纳国家级自然保护区南部勐腊县的补蚌有一小片,滇东南马关古林箐有一小片,然后就是屏边县大围山和绿春县黄连山海拔较低处有零星分布,像这样大片的沿河岸分布的龙脑香原始热带雨林,实为罕见。
李仙江的龙脑香热带雨林物种十分丰富,有很多国家珍稀濒危保护植物,如标识种东京龙脑香、番龙眼、大叶木兰、河内坡垒、滇南风吹楠等,这些国家级保护植物在这片原始林中找到了它们的庇护所。李仙江原始热带雨林之所以能残存下来,主要是江岸坡陡石多,不能进行农业耕作。但是,沿江两岸的缓坡和山顶,几乎所有都已变为农地、胶林或各类次生植被。
2007年10月, 当笔者再次路过李仙江时, 看到的几乎全是橡胶林, 甚至原来残存于江岸陡坡峭壁的,都已不见了踪影。到目前为止,有关这类原始龙脑香热带雨林的研究几乎没有报道,它们是科学的空白点。然而,李仙江原始龙脑香热带雨林的神秘面纱还没来的及向公众揭示,如今人们只能通过照片、史料来感受它昔日的风采。(责任编辑:赵金丽)
流淌在西双版纳的“银河”
付新华 文/图
西双版纳的春天,热辣的阳光和泼水的清凉快速转换着激情。走在西双版纳热带植物园(简称版纳植物园)中,瞬间被淹没在红、黄、绿的色彩海洋中。亢奋的大脑和嗅觉细胞不时地提醒着我的惊叹,好一片奇异的人间天堂。
傍晚轻飘的小雨刷落了躁动的浮尘,混合着泥土和花香,滋润着身上的每一处。雨刚停,星已亮。夜空是如此通透,碎钻般的满天星辰离我那样的近,生活在充斥着污染的城市,已经好久没看到这样的夜了。夜晚植物园嘹亮的虫鸣不停地宣告生命的永不停息。脚步一转,在路灯无法光顾的地方,一条“银河”跳跃着飘过我的眼前,加速了我的心跳。“熠耀霄行”的萤火虫宛如众星之神,大概舍不得这片土地,彼此约定定期下凡。版纳植物园里的萤火虫自泼水节后就逐渐多了起来,日落后的两个小时是他们的表演秀。成千上万个跳动的小精灵在呼唤,呐喊着爱情宣言,体内的荷尔蒙使雄萤们不知疲倦地寻觅着爱侣,那令人销魂的夜。
植物园中目前发现了3种萤火虫:一种雄萤发出单脉冲的光信号;一种雄萤发出急促的多脉冲光信号;另外一种雄萤则发出不规则的长脉冲光信号。虽然光信号不同,但都是传递着同样的讯息——爱,并且,这种爱只有同种类的萤火虫才能正确解析。飞行中雄萤大大的复眼会很容易地探测到躲藏在草丛底部含羞默默的雌萤发出的光信号,他降落在雌萤旁边,开始了温柔而绅士的闪光求偶仪式,这仪式有时会持续几个小时,尤其是雄萤旁边有虎视眈眈情敌的时候。虽然雌萤是如何选择雄萤的机制还不清楚,但可以肯定的是,雌萤是有选择的。被雌萤接纳的雄萤立即上背交配,整过过程中,他没有海誓山盟,也没有任何承诺。最是无情的是,雄萤交配完后就匆匆飞走了,继续寻找他的下一个新娘——生命赋予他的本能就是让他寻找更多的雌萤进行交配,最大化地传播自己的基因。就这样,他不必受道德的约束,无须经历痛苦的内心挣扎,他飞走了,数日后,精疲力竭的死去了,使命结束了。相比雄萤,雌萤可谓很“忠贞”了,交配结束后,她不会再接受其他的雄萤。她毫不眷恋离她而去的“多情郎”,也不恨他,因为她有更重要的任务——产下后代。卵产在泥土的缝隙中,二十天后,新生代出现了,新的生命轮回又开始了,这时,雌萤的任务完成了,她也死去了。
借助于三脚架和相机的长时间曝光,得以将时间凝固,再现萤火“银河”的绚丽和壮观。然而,所有美好壮观的景色不会长存,一个月后,人间“银河”逐渐消失。只留下零星的光点在飘荡,一切都Gone with wind (随风而逝)。一位漂亮的版纳姑娘对我说,“你还会回来的,因为这里有吸引你的地方”。的确,这迷人的笑容,秀丽的景色和漫天的萤火,我怎能不来?(责任编辑:赵金丽)
萤火虫腹部发光器内无数的发光细胞进行着高效、快速、复杂的生化反应,将生物能三磷酸腺苷转化成光能。这种光是冷艳的光,完全不同于我们的白炽灯。发光器内的神经控制着深入发光细胞内的最细小的微气管,微气管的有规律开关会直接控制着氧气的供应,及发光生化反应的开启和关闭。就这样,闪光就形成了有规律的脉冲信号,透过薄薄的几丁质组成的乳白色发光器发射出去。
林冠女王——娜利尼•纳德卡妮
姜虹 /文
简介:娜利尼•纳德卡妮(Nalini Nadkarni),美国华盛顿常青州立大学的生态学教授,长期在哥斯达黎加的热带雨林研究林冠生态,是这方面研究的先驱,被誉为“林冠女王”,建立了国际林冠研究网络(International Canopy Network)。纳德卡妮非常喜欢借助单绳攀爬技术爬树,尤其是高大的树,爬树是她研究林冠的必修课,她也以此为乐。她的科研成果让她声名显赫,但她科研之外的故事也一样吸引着无数的粉丝们。她有一个印度父亲和犹太母亲,在两种不同的文化下长大,在小时候树就成了她的避难所;她在大学最初的专业是舞蹈,和现在的研究完全不搭边,后来才转到了生物学;她有很多爱好:舞蹈、音乐、艺术、滑板等,当然还有爬树,还喜欢穿颜色不一样的袜子;她有一个有趣的家庭,每个家庭成员都有一个蚂蚁的名字,因为她的丈夫是蚂蚁专家,用家里每个人的名字给新发现的蚂蚁命名;最难能可贵的是,她是那么热衷于向公众传播科学,而且采取的方式又那么奇特,芭比娃娃、监狱、迷彩服、医药、宗教、音乐、绘画、舞蹈等,都成了她的帮手。
别出心裁的传播科学方式
形象大使“林冠芭比”:提起芭比娃娃,首先让人想到的肯定是长长的金发,大大的眼睛,还有漂亮的裙子,但纳德卡妮设计了一系列与众不同的林冠芭比。这些芭比的装扮和纳德卡妮爬树的装扮一样酷毙了:戴着头盔、肩搭着绳索、身穿马甲和长裤,一看就是敢于冒险、喜欢探索的勇敢芭比。当然,纳德卡妮还没忘记在芭比的手里塞上一本保护林冠的宣传小册子,她就利用风靡全世界的芭比娃娃,与各玩具公司合作,“推销”她的林冠研究,让这些可爱又勇敢的林冠芭比深入人心。比起传统的芭比来,这些芭比向孩子们展示的是一个积极向上、勇敢、崇尚科学和自然的形象,流行偶像摇身一变,成了森林保护的形象大使。
一举多得的苔藓种植:苔藓在园艺中需求较大,如果单靠从野外的树干和树枝采集,会大大减少野外苔藓的数量,破坏生态环境。纳德卡妮出其不意地想到了在监狱推行苔藓种植计划,有效利用了服役人员规律的作息时间和刑满后职业技能的需要,培训服役人员种植园艺用的苔藓,这可谓一举多得的好事:一是可以研究在人工种植条件下苔藓的生长情况,充分利用监狱的人力资源进行观测和记录;二是人工种植会大大减小野外采集带来的破坏,对生态环境起到良好的保护作用,种植的苔藓出售也产生了经济价值;三是让服役人员的监狱生活变得充实,他们在这过程中学到了科学知识和简单的研究方法,尤其是学到了种植技术,可以作为以后求生的手段,这让他们出狱后对生活更加有信心;四是极大地拉近了科学家与他们的距离,也拉近了他们和自然的距离,让他们暗淡的监狱生活变得多彩,更让他们明白自身存在的价值和意义。连监狱都成了纳德卡妮的盟友,怎能不让人对她不佩服?
树上的艺术:纳德卡妮做了一个“林冠汇流”的项目,在树冠上搭建平台,将各类艺术家——画家、音乐家、舞蹈团、雕塑家邀请到树冠,让他们处在非一般的视角,在森林的启发下,充分发挥其艺术才华和灵感,创作绘画作品、谱写音乐、编排舞蹈等,从而让科学和艺术得到了完美的结合。Bruce Chao的雕塑以及Capacitor 舞蹈团的Biome就是在森林里做出来的。
不仅如此,纳德卡妮还设计了林冠迷彩服,用科学的方法解构后加上艺术的手法,将大树的形象完美地设计到了迷彩服上;利用人们对棒球运动的热衷,设计了棒球卡片,卡片正面是宣传森林保护的标语,反面是森林破坏的科学数据,还通过简单的培训让棒球俱乐部意识到大多的棒球棒材料取自于森林的树木,向运动员和观众们倡导森林保护的理念;以及设计了一个有趣的头罩,向没有机会到树冠的公众展示树冠风景,公众只要把头伸进这个罩子里,就会有置身树冠的感觉。
看看这些别出心裁的方式,除了纳德卡妮,别无他人了。科学之外,纳德卡妮非同寻常的智慧可见一斑。
林冠女王对树的诠释
纳德卡妮一直尝试全方位地研究树的价值:生态的、经济的、美学的以及精神上的。作为一位科学家,她首先关注并研究得最深入的当然是树的生态学,但纳德卡妮的艺术气质和丰富的情感让她用心灵去解读和诠释树的存在。在她看来,树的存在远远超出了生态环境中简单的生命形式。
英文里的树(Tree)源起于梵语(印欧语系)中的Deru,意为坚定不移的,强壮的意思,而Deru还衍生出忍耐(Endure)、坚持(Continue)、信任(Trust)、真理(Truth)等词,这也正体现了树的精神。大树饱受着风霜雪雨的考验,默默地忍耐着虫鸟的啃啄,还要经得起大火、洪水等自然灾害,正是这样的精神,才让它们坚韧不拔,屹立不倒。挺立时,大树给动植物提供了生存的空间,每一个树干和枝条都是苔藓、兰科、蕨类、凤梨科等附寄生植物的家园,也是无数树栖动物的乐园; 倒地后,大树给林下的植被打开了一扇天窗(常说的“林窗”),充足的阳光让土壤里的种子萌芽,让小苗儿茁壮成长,腐烂的树干也会给周围的植物提供丰富的营养,还会是各种腐生动植物的新家。所以,在纳德卡妮眼中,树是默默无闻的英雄。树的精神,给了纳德卡妮战胜困难的勇气和信心,不光是在野外研究中遇到的困难,也包括在她人生中遇到的其他挑战,激励着她不断地前进。
纳德卡妮还探索了很多树与宗教的联系,研究了各种宗教里的“树”,如在《圣经》里,总共有328处提到了“树”,其中超过30%具有象征意义或审美目的,22%用以比喻生命和上帝,只有3%是从生物学和生理学角度去描述的。对纳德卡妮而言,树是充满神性和灵性的,它们有着赋予生命永恒或重生的力量,而最典型的例子莫过于佛陀释迦牟尼在菩提树下觉悟了。树,扎根于大地,伸展向天空,是连接天地的桥;树也是世界上最普遍的存在形式——河流像树、心脏和肺部的血管像树、还有洞穴的石纹等等。
禅宗里的觉悟、色和空、定力、大千世界、时空变迁等,无不和树有着千丝万缕的联系。树和人一样要呼吸,而人的呼吸却要依靠树的光合作用提供氧气,呼吸将人和树联系到一起,呼吸也是灵魂的力量源泉,因为在希伯来语里,呼吸(Nesheema)和灵魂(Neshama)源于同一个词。树,深深扎根于大地,坚定不移,这种精神恰恰和禅宗里的 “定力” 别无一二,静心、专注、沉思,都是禅宗里重要的修行,而树无疑就是这种修行的好榜样。绝大多数的研究者都只关注森林的“色”—树和动物,却鲜有人会关注森林的“空”,Roman Dial博士就是这样一个特例,他展示了另一种新的视野:用激光测量出树枝叶的距离,勾勒出“负空间”(Negative Space)的美丽图像,此研究给了纳德卡妮莫大的启示,重新去思考森林无限的“空”蕴藏了怎样的未知世界?佛教里还有一句典故叫“一花一世界,一叶一如来”,且听听纳德卡妮如何用树来诠释这句话:一颗树的种子萌发,长出根和芽,再不断生长分支,长出叶、花、果实,并一代代传承下去,在这个过程中基因得到了遗传和进化。每一棵成熟的树都包括了成千上万的分支系统,每一个分支都是独立的基因血统,所以果农才会只把不好的枝条修建掉,只留果实较好的枝条,并用好的枝条嫁接出品种优良的果树来。岁岁年年,绿的芽红的叶,都是树给我们的时间讯息,而树底下的泥土里还隐藏着另外一个世界,那里庞大的根系,支撑着地面的无限风光,一如人生——在光鲜的背后,只有我们自己知道曾经经历的苦难和一直支撑我们前行的力量。此外,正如前面提到的,每棵树都是无数动植物的栖息之所,它们又有蕴含着怎样的世界呢?如此,不就有了“一树一世界”之广博了吗?
如此解读树之灵性,你还会觉得纳德卡妮仅仅是一位科学家吗?
附:专门写Nadkarni的Rap歌曲:
KINDLE YOUR OWN FIRE
Women! You’ve got to climb to the sky
Women! You’ve got to try to try to try
Whatever you desire
Kindle your own fire
Women You’ve got to climb to the sky!
Women! The world is wide and free
Womken! Be what you want you to be
Whatever you desire
Kindle your own fire
Women! Get out and see what’s there to see!
Women! For me, I love the big green trees
Women! For others, it’s the deep blue sea.
Whatever you desire
Kindle your own fire
Women! You’ve got to find what will please!
Women! It doesn’t matter where you start.
Women! It can be science, sports, or art
Whatever you desire
Kindle your own fire
Women! Just give it all your heart!
Women! You’ve got to climb to the sky
Women! You’ve got to try to try to try
Whatever you desire
Kindle your own fire
Women You’ve got to climb to the sky!
(责任编辑:赵金丽)
奇异有趣的橡胶植物
赵金丽 /文
编者按:
通常人们提起橡胶植物,都会很自然的想到原产巴西的、长着三片小叶的巴西三叶橡胶树,其实,能产橡胶汁的植物很多,据统计,全世界含橡胶的植物约有2 000多种,广布于热带、亚热带和温带地区,在植物学上隶属于大戟科、夹竹桃科、桑科、杜仲科、菊科等。在这个庞大的橡胶植物家族中,有很多奇闻趣事,如名字的来源,奇特的形态,特别的功能等。
巴拉橡胶树和西拉橡胶树
巴拉橡胶树原为“赫维”(Hevea)树中分泌出来的乳状液汁,因为当初这种橡胶树所产的橡胶都从巴西亚马孙河口的巴拉港输出,所以又叫巴拉橡胶树。1775年由法国植物学者乌不列特氏(Aublet)研究圭亚那植物时创定,1799年由茂而氏(Muell)正式编入巴拉橡胶属。巴拉橡胶树用途最广,在全世界的橡胶产量中占80%以上,成为世界各种橡胶的总代表,其中最著名的要数大戟科的巴西三叶橡胶(Hevea brasiliensis)。
西拉橡胶树为南美沿亚马孙河的西拉(Ceara)地方所产,故得名。西拉橡胶树和巴拉橡胶同属大戟科,具有若干种类,但这种树出产的橡胶品质不及巴拉橡胶,因此至今栽培很少。这一类橡胶树为中乔木,树皮平滑,茶褐色,剥落时也有些像山樱桃。雌花和雄花同时生长在一棵树上,雄花多在顶部,颜色黄绿,去掉花瓣后,就可以看见15枚长和5枚短的雄蕊。种子的形状也很奇特,像镀了光泽的龟甲,并且镶嵌了暗紫色的斑点,非常可爱。
能吃的橡胶树——面包树
面包树(Artocarpus altilis)是桑科的大乔木,广泛的分布在玻利尼西亚群岛,早期是当地岛民的主要食物,因为它能结出象面包那样的果实,而且果肉的味道也很象面包,可以把它磨成粉,做成面包当粮食。18世纪末,虎克船长到达大溪地的时候,对面包树的经济价值做了这样的评价:“一个男人在其一生中,只要花1个小时种下10棵面包树,他将完成对下一代的所有责任”,这听起来似乎很不可思议,事实上,资深学者研究后也指出“1-2棵面包树就足够提供一个人一整年所需的食物”。面包树的树皮里也含有橡胶,台湾阿美族人偶尔会割裂面包树的树皮,将其乳白色的汁液,取来用做黏胶或拿给小孩当零嘴咀嚼,就像口香糖一样。
产橡胶的中药之树——杜仲
在我国的药材中,有一种叫杜仲(Eucommia ulmoides)的树,又名丝绵木。它的树皮在中药里是作为治疗高血压和腰痛的良药,是我国长江流域的特产。让人意想不到的是,杜仲的树叶、枝条、种子和树皮均能提取硬橡胶(非弹性橡胶)。而且杜仲胶具有很多优点,用途非常广泛:如绝缘性能优异,吸水性极小,是制造海底电缆的重要材料;耐酸、碱、油及化学试剂的腐蚀,适于制造各种耐碱容器的衬里、耐油和输油胶管等;对人的齿髓无刺激性,亦可用于补牙等。杜仲是落叶乔木,叶片不利用也是自然脱落。虽然它的叶片含胶量仅为5%,但是叶片的产量高,10年生单株产叶量可达10千克,所以,杜仲叶片可作为橡胶工业原料的补充资源。
藤草也产橡胶
鹿角藤:夹竹桃科鹿角藤属的攀援藤本,其茎、叶脉均含橡胶,鹿角藤所产的橡胶虽然性质与巴西三叶橡胶几乎相同,但还有自身特点:如鹿角藤所产的胶乳,加水后,橡胶成分在数分钟内即可凝结成块,已无粘性;而三叶橡胶树的胶乳,需加醋酸或其它凝结剂,经数小时处理后才能完全凝聚,因其粘性大,还需要在特设的车间内,进行微火熏烤或用化学药品处理,方可制成胶片。从这点上可以看出,鹿角藤橡胶是一种性能较好的新型橡胶。该属植物有大叶鹿角藤(Chonemorpha macrophylla G. Don)、漾濞鹿角藤(Chonemorpha griffithii)等。
橡胶草:除了这些含有橡胶成分的木本植物,科学家们又发现了很多种草也含有橡胶乳液。如青胶蒲公英,又名青橡胶草,是一种多年生的草本植物。它适宜于北温带或靠近北温带边缘的亚热带地方生长,喜欢昼夜温差大的环境。青胶蒲公英的根部,含有大量的橡胶成分,其橡胶乳液可以拉成银色的长丝。种植一年就可以出胶,据相关统计,每亩青胶蒲公可产橡胶100斤左右,产胶量相当可观。(责任编辑:姜虹)
神奇的白花天堂鸟
姜虹 文/图
白花天堂鸟,初听起来不禁使人联想起,那在天空自由飞翔、纯洁高贵的鸟儿。其实,这是一种神奇的旅人蕉科鹤望兰属植物。它不仅有美丽的中、英文名字——白花天堂鸟,White Bird of Paradise,它的拉丁文名字(Strelitzia nicolai)还极富内涵:其属名鹤望兰——Strelitzia是为了纪念英皇乔治三世的妻子夏洛特王妃,因为夏洛特是梅克伦堡-斯特雷利茨(Mecklenburg-Strelitz)公国的公主,乔治三世非常欣赏夏洛特一流的艺术品味和鉴赏能力,就用她家乡的名字来称呼鹤望兰,到1773年英国皇家植物园约瑟夫•班克斯(JosephBanks)先生将鹤望兰的属名正式定为Strelitzia;种名nicolar则是为了纪念俄国沙皇尼古拉斯(Nicholas)。白花天堂鸟可不是徒有虚名,它可是真的像白色的仙鹤般,总是仰着它优雅的长颈,眺望着远方,不信你看看它的玉照:
白花天堂鸟的花(其实是花序,不止一朵花)可长达50厘米,由白色的萼片和蓝色的花瓣组成,还有5片蓝紫色的船型外鞘,所有这些组合起来像一只有着白色羽冠和紫色喙的鸟儿,它也因此而得名。像很多棕榈科植物一样白花天堂鸟具有假茎,高可达12米,丛生,叶片似香蕉叶,长可达2米,叶片常有撕裂,像绿色的大羽毛。白花天堂鸟通常是通过花粉吸引太阳鸟为自己传粉,花部柔软的地方和橙色的假种皮是两种长尾猴的食物,生长在河边的植株丛还是青蛙和野鸭的避难所呢。
白花天堂鸟在中国通常被叫做尼古拉鹤望兰,与我们通常见到的黄色鹤望兰是近亲,同属于鹤望兰属。其实“鹤望兰”这个名字是中国人取的,因为鹤望兰属的花宛如仙鹤翘首远眺,姿态优雅,而仙鹤在中国常代表着长寿、祥瑞之意,所以中国的园艺学家对此很是钟情。
它原产于遥远的非洲南部纳塔耳(Natal)省(属于南非共和国),在当地叫纳塔耳野香蕉,其分布从东伦敦(East London,南非一港口城市)向北到东开普(Eastern Cape)、夸祖鲁(KwaZulu)、再到莫桑比克和津巴布韦等国。现作为园艺栽培植物,在很多国家和地区均有栽种。
值得一提的是,最新的科研还在白花天堂鸟的假种皮上发现了胆红素,一般来说,胆红素主要存在于动物的胆汁中,是重要的药材原料,也是人工合成牛黄的主要原料和重要生化试剂。此外,胆红素钙盐有镇静、镇惊、解热降压、促进血红球再生和抑制乙肝等作用)。这是人类首次在植物体内发现了胆红素,有可能将打破只能从动物提取的单一途径。莫说美丽的天堂鸟只有着外表的神奇,说不定它还有很多更传奇的秘密等待人类慢慢发现呢。(责任编辑:赵金丽)
芋叶怪圈
陈辉 文/图
如果您见过野生海芋巨大的叶子,那么您是否遇到过有那么多的圈圈海芋叶吗?
当第一次见到海芋叶上的圈圈时,我马上就被它们深深地吸引住了。难道是哪家淘气的小孩闲着没事用剪子剪的,或者用环刀刻的?不可能,这么多海芋叶上都有圈圈,不可能是小朋友干的。莫非是某种动物吃出来的?这也太神奇了,如此规则的圈圈,即使用圆规画好再剪裁下来,都未必那么圆,这到底是什么精灵有如此的本领呢?于是我经常拿着相机守在海芋旁边等着目标的出现。结果等来了形形色色的小虫虫。
看看是不是它呢?
不像,这个螽斯老老实实呆在那里一点儿也没吃。
那会不会是小蜗牛干的呢?
可是小蜗牛没有强劲的牙齿怎能切断海芋厚厚的叶片呢?
这个穿着透明裙子的小家伙是谁呢?
它叫龟甲,是鞘翅目金龟总科的一种昆虫,但是看了很久就是没看见它行动。又来了只其貌不扬的毛毛虫,好像是实验室里刷试管用的试管刷!
看了它半天,也没见它开吃。
等了许久终于等到真正的“元凶”了!原来是只黄色的小甲虫,属于鞘翅目叶甲科的叶甲,鬼鬼祟祟地三更半夜才出来“作案”,拍到它的时候已近半夜11点。
问题就出来了,小虫子想吃叶子干嘛要费那么多劲,难不成还先画成“叶饼”再吃?呵呵,当然不是,原来海芋叶片里有抵御动物取食的毒素,有些海芋甚至释放氰化物,一旦叶片遭到取食,它就会沿着叶脉输送到“出事现场”。如果说虫子慢慢吃叶片,那么毒素将源源不断地输到虫子刚吃到的地方,虫子中毒的机率就会增多。而如果虫子先使用自己强有力的下颚切割叶片然后再吃的话,毒素就会从组织里释放出来,那么虫子中毒的机率自然就少多了。而且,叶甲是在叶片的背面“作案”的,这样,在它集中精神画圈时就不易被天敌发现。
D. Christopher Darling在《Biotropica》杂志上撰文,描述了另外一种鞘翅目叶甲科的锚阿波萤叶甲(Aplosonyx ancora),同样喜欢在芋叶上面画圈圈,它们画的圈圈直径有3厘米那么大。有趣的是,它不是一次就画好圈圈,而是要画3次才把圆圈画好。第一次仅是在叶片表皮上画下痕迹,仅是打个草稿,这样不会引起叶片防御;第二次要把叶片角质的表皮割裂,也是为了安全起见;最后把叶肉剪断,画成圈圈。
为什么非要画圈圈呢,画方块、画星星不好吗?其实,这个问题很简单,众所周知等周长的任意平面图形中圆的面积最大,也就是说,虫虫的几何学学得相当扎实,理论充分应用到了实践中,画圆吃到的叶片最多,效率最高!然而,叶甲是如何精确画出圆形,目前尚不得知。
在以万年计的岁月长河里,叶甲和海芋这一对老冤家进行了长期艰苦卓绝地斗争——这就是人们常说的协同进化。海芋通过进化产生毒素来防御动物的捕食,而叶甲则道高一丈,先画个圈圈把毒素给放出来,再吃掉叶片。也许此刻海芋正在思索着下一步如何防御叶甲,而叶甲在进化的过程中将通过灵活多变的取食行为来躲避海芋的防御。当然,这对冤家只不过是神奇大自然中的一瞥,更多精彩的故事一直在我们身边悄悄地上演着,需要我们用心观察和思考。(责任编辑:赵金丽)
作者简介:陈辉(1983-),男,在读博士生,主要从事种子生态学研究。
气候变暖影响生物多样性有新证
英国约克大学的一项最新研究成果首次证实,气候变化正在影响热带昆虫这一地球上数量最巨大的动物种群布局,同时这也意味着全球生物多样性正面临巨大威胁。该项研究发表在最新一期《美国国家科学院院刊》上。
据了解,1965年,该大学的三位大学生曾远赴马来西亚婆罗洲基纳巴庐山开启捕蛾考察征程;2007年,这所大学的学生重返故地,登山至海拔3675米捕捉蛾类。新的考察团队采集完样本并进行识别后,把当年每个物种被采集时所在的高度和现在的数据进行比照。统计结果发现,近42年来物种平均上移了67米,这表明现在这些蛾类被采集时的高度比原来高出许多,以应对全球气候的变暖。
研究人员认为,这项发现的意义在于作为马来半岛和新几内亚岛之间最高点和最冷点,基纳巴庐山意味着一个异常重要的“气候变化避难所”。那些发现附近低地过于炎热(或干燥)的物种很可能通过沿山上移来找到合适的生存环境。
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