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作者:胡珉琦 来源: 发布时间:2019/7/19 10:05:43
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植物里的进化论



“app元典丛书”由北京大学出版社出版

 

■本报记者 胡珉琦

2019年北京世界园艺博览会(以下简称北京世园会)中的核心场馆之一是植物馆。它汇聚了来自世界各地的植物供游人观赏。其中不乏红海榄、海椰子、高山榕、弥勒树、食虫植物等独特的物种。

北京世园会期间,北京大学出版社策划了助力北京世园会的系列主题活动,近期的主题是植物与进化。为此,北京植物园科普中心主任、高级工程师王康受邀进行了一场“生活中的进化论——植物的智慧,达尔文的思想”分享会。

《物种起源》和它的“补充说明”

2019年是达尔文诞辰210周年,同时也是《物种起源》出版160周年。

达尔文的进化论思想在生物学发展到分子水平的今天仍然是app家阐释的对象,古动物学、古人类学、演化生物学、遗传学、动物行为学、社会生物学等领域几乎所有重大发现,都总是会与《物种起源》中的思想进行比较和说明。100多年来,它几乎在app、社会和人文的所有领域都在施展有形或无形的影响。

《物种起源》就是app元典之一。所谓app元典,是指app经典中最基本、最重要的著作,是理性精神的载体,具有永恒的价值。

北京大学出版社从2005年起推出了“app元典丛书”,计划收录自古希腊以来、主要是自近代app革命以来,历经了足够长时间检验的100部app经典。目前已出版图书52种。《物种起源》也是收录出版最早的著作之一。

不过,《物种起源》毕竟是达尔文系统阐述生物进化理论最早期的著作,此后他还写了一系列书对《物种起源》中不够充分的内容、论据作更为详实的“补充说明”。

在这些大量的作品中,阐释植物进化的部分总是容易被人忽视,因为人们常常被显示度更高的动物所吸引。比较而言,植物属于“弱势群体”。

“app元典丛书”第三辑中就收录了达尔文的多本关于植物进化的著作,例如《攀援植物的运动和习性》《食虫植物》《兰科植物的受精》《植物的运动本领》等等。

这些书中记录了达尔文大量的观察和实验,得出了很多有意思的结论,许多内容直到今天依然非常经典。后来的百年间,达尔文在书中所提出的一些小小线索也引导出了更多的app实验。

王康说,在全世界范围内,与人类相关的高等植物大约有30多万种,明升中国占到3万多种,这些植物都是我们在生活中可以看到的。他希望,人们通过对植物进化知识的学习,重新认识和理解植物界以及人与植物的关系。

没有自然选择的压力,进化很可能中断

在达尔文的进化思想中包括了三个重要条件:首先,自然选择主导着进化的方向;其次,自然选择是有物质基础的,那就是生物本身的基因突变;第三,更为重要的是形成新的物种或者形成新的进化方式时,需要让物种产生隔离。

“进化听起来非常复杂,它会给人一种错觉,以为进化是一种创新。很遗憾地告诉你,在这个世界上创新的东西真的不多,尤其对于生物界来说更是如此,进化其实就是一个修修补补的过程。”王康认为,更为重要的是,进化如果没有自然选择施加的压力,很可能中断。事实上,世界上被停下来的进化数不胜数。

自然选择究竟对植物进化产生了什么巨大的压力?王康介绍了植物界中许多独特的例子来帮助人们理解。

夏威夷群岛的死火山周围长着一种名叫银箭草的植物,整个身体像个毛绒绒的刺球,叶子像一枝枝银色的箭,在阳光下银光闪闪。它所生活的环境昼夜温差大,降水量非常少。但它银色的毛,一方面可以在太阳暴晒时把阳光反射掉,同时在早晨有露水时,将冷凝的水输送到根部,到了冬天,绒毛还可以起到保暖的效果。可见,为了适应环境,植物比人类更“拼”。

海椰子是一种来自塞舌尔群岛的非常特殊的植物,它在进化过程中发生了巨大的变化。它所生活的地方由于地球板块运动的结果,与非洲大陆发生了分离。在小岛上想要传宗接代不容易,种子如果太小容易被海浪冲走,这时候种子变大就成了进化的趋势。但这同时带来了一个问题,大种子一般只会落在植物的下方,容易被母亲遮挡阳光和水分。在这样的生存压力之下,海椰子进化出了像脐带一样的结构,叫营养锁。营养锁有时能达到1米,甚至是5米长,它会从距离种子掉落几米远的地方重新长出来。

自然选择的压力是方方面面的,除了来自各种环境条件,也可能来自天敌。高山流石滩上有一种植物叫囊距紫堇,它有一种天敌是绢蝶。为避免成为绢蝶幼虫的“盘中餐”,囊距紫堇进化出了具有灰色叶片的个体,与环境中砾石石块的颜色非常相似,不容易辨别。后来,app家大量的野外观察表明,具有灰色叶片的囊距紫堇大都能逃过绢蝶幼虫的迫害存活下来。

王康说,在动物界,很多人喜欢听长颈鹿的进化故事,仅仅是因为它的脖子。事实上,有一种植物的进化与长颈鹿施加的压力有关。长颈鹿的食物中有一种是驼刺合欢,由于食用量大,这种植物的生存压力极大。为了抵制长颈鹿无止尽的需求,这种植物长出了刺。这对长颈鹿当然也是一种折磨,它的反馈就是让舌头变得又长又粗糙。 此外,植物也有应激反应,叶片会分泌苦涩的单宁,于是长颈鹿通常不会在一棵驼刺合欢下停留太久,吃几口就会另换一棵。

植物的“智慧”是被迫产生的

达尔文一生研究过许多植物,他最喜欢的植物是什么?

1860年夏天,达尔文发现一种叫圆叶茅膏菜的植物竟然具有捕捉昆虫的神奇能力。他大为震惊,并由此对这种植物捕捉动物的现象产生了极其浓厚的兴趣,“对我来说,植物界里几乎没有比食虫植物更引人关注的发现”。他还曾表达过,“与世界上所有物种的起源相比,我更关心茅膏菜的起源”。

王康也表示,在达尔文这些植物进化的著作中,《食虫植物》格外吸引人。达尔文对大量食虫植物做了观察和实验,详细描述了它们的形态和运动特征,尤其在植物生理学方面进行了很多探究,例如叶的热效应和敏感性、分泌液的消化能力、运动冲动的传导途径等。

食虫植物一般包括猪笼草类、瓶子草类、捕虫堇类、狸藻类、茅膏菜类。茅膏菜是食虫植物中的一个大类,它非常精致,叶片上长有腺毛,能分泌粘液,看上去就像挂满了露珠,晶莹剔透。于是,它就利用自己甜美的外形和花蜜吸引昆虫落在它们突出的腺毛上。一旦昆虫降落,茅膏菜便利用黏液把它粘住,每一根腺毛都开始向昆虫弯曲,将它团团围住。茅膏菜可以利用消化液分解昆虫的软组织。几天后,它才会重新张开,把昆虫的残骸抛入风中。

捕蝇草也十分有趣。叶的顶端长有一个酷似贝壳的捕虫夹,能分泌蜜汁,当昆虫闯入,能快速将其夹住,然后消化吸收。让王康惊叹的是,捕蝇草的触发机制非常精巧。构成捕虫夹的两片裂片内有6根触发陷阱的刺,这些刺并非每次被触动陷阱都会关闭,因为这样会消耗很多能量。刺至少连续碰到两根,陷阱才会关闭。

达尔文认为,食虫植物的行为是一种通过忽略那些不大可能是营养的刺激、以节约能量的适应性表现。有的具有陷阱式捕猎结构,有的则是通过分泌粘液来诱捕猎物。在他看来,这也是出于自然选择的压力,植物才会逐渐适应、进化到以多种方式来获取动物性营养,维持自身的生长和繁育。

“通过这些植物的独特行为,很多人觉得植物是有智慧的,但我并不认同。”王康强调说,植物的这些“智慧”是被迫产生的,是在生与死之间获得的一种适应,与人类的智识并不相同。

《明升中国app报》 (2019-07-19 第6版 读书)
 
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