热带“美人”的光阴

罗燕江 成焱/文

“蝶为才子之化身,花乃美人之别号”,我们习惯把花和美人联想在一起,婀娜的身姿,鲜艳的色彩,扑鼻的幽香,装扮了世间的美丽。

然而,“美人”的光阴有多长呢?

月光美人—昙花只在晚上打开白色的外衣,花期不过才3-4小时,很快花朵就凋谢了,这才有了“昙花一现”的感叹。像牵牛花这类的“美人”就谨慎多了,花季很长,该开多久都是小心计算出来的:开了,嗯,够了。先停下,明天再来。还有些“美人”会出人意料的长寿,如兰花,它的单花可以持续几个月依然生机盎然!

在南亚和东南亚的热带森林里,居住着热带“美人”的大家族——姜科(全世界大概有50属1300种)。曾经以为,这个家族的“美人”向来都红颜薄命,寿命只有一天,然而,后来经过科研人员反复观察发现,这类“美人”的寿命长短是各异的,如短命的双花砂仁单花寿命只有7-8小时——早晨开花,中午就凋谢了;心叶凹唇姜单花寿命为2天,无柄象牙参、大花象牙参和早花象牙参的花寿命分别是4、6、8天。

为什么会有这么大的差异呢?这些现象的背后有什么原因和意义呢?理解自然界最奇妙、最令人着迷、最纷繁复杂的生命现象的主线莫过于进化论。

花是植物的性器,与花有关的任何特征都是通过长期进化选择的,目的就一个,为了繁殖和传播更多质量更好的后代。

在这进化的过程中,植物有自己的眼光,它们会权衡投资和收益的关系。

从投资的眼光看,维持美丽的代价高昂,需要消耗水分和能量,比如葡萄糖等,同时还要时时细心呵护生殖的材料,“美人”的寿命不宜过长。

从收益的眼光看,“美人”的重要使命就是输出和接受植物精子,生产更多自己的后代,植物学上叫花粉(包藏植物精子的器官)输入和输出。一般来说,花粉输入很可能达到饱和,因为当“美人”所有的胚珠(接受植物精子并最终会变成种子的器官)都有足够的花粉受精后,进一步输入花粉就没有收益了。然而,花粉输出就不一样了,只要有其它“美人”肯接纳,几乎任何时候增加花粉的输出都会增加植物的适合度收益,换句说,植物后代的数量越多。

植物通过深思熟虑、精打细算后,总结出自己的收益规律:花寿命越长,适合度收益越大,但是,到了一定程度后,进一步增加花寿命适合度收益增加很少(图A)。另外,花寿命和维持花寿命所需要的资源关系恰恰相反:随着花寿命的增加,进一步维持花寿命的代价越来越大(图B)。所以最终权衡的结果是,最经济的花寿命不是维持花寿命的最大值,而是最大值之前两条曲线差距最大的那个点——也就是理想的花寿命(图B)。制造工业只需要制造符合机器寿命的零件就够了,对单个零件投入过多就是浪费,也是这个道理。所以说,植物极具经济头脑。

当然,和其他生命现象一样,花寿命也受到很多复杂因素的影响,比如资源水平、传粉者多寡及其对花展示的反应,花的捕食和花、果实病害等,无论怎样,植物是有远见的,也更懂得生存的智慧。

作者简介:
罗燕江,男,甘肃天水人,博士,助理研究员,主要从事植物的适应对策研究。

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