“看我七十二变!”——蜘蛛和它们的网

  甘文瑾 /文

 

“在雾天的早晨,夏洛的网真是一件美丽的东西。这天早晨,每一根细丝点缀着几十颗小水珠。网在阳光中闪闪烁烁,组成一个神秘可爱的图案,像一块纤细的面纱……”风靡全球的童话——《夏洛的网》,讲述了夏洛的蜘蛛通过在蜘蛛网上织字帮助小猪威伯摆脱被杀的宿命故事,书中有关生命与死亡、友谊与关爱的话题不仅让人掩卷深思,更激发了读者对蜘蛛和蜘蛛网的好奇心和求知欲。   
  和书中的夏洛一样,园蛛结好车轮形的圆网后,就静静待在网中心,守候着猎物的自投罗网。那么,所有的蜘蛛都依靠结网来捕食吗?它们白天和晚上都待在网上吗?蜘蛛如何抵御天敌的攻击?飞行的昆虫怎样应对蜘蛛布下的陷阱?……对于科研人员来说,这类关于动物生存繁衍和适应生存意义的问题,也牢牢吸引住了他们的注意力。
    根据捕食策略的不同,科研人员们把蜘蛛分为两大类群:一类称为游猎型蜘蛛(wandering spiders):这类蜘蛛有着较为发达的视觉系统和敏捷迅速的跑跳移动能力,它们采取游猎和突然袭击的方式捕抓猎物;另一类是结网型蜘蛛(sedentary web spiders):结网型蜘蛛又划分为不规则网和规则网。蜘蛛网既是它们手中的有效利器,又是它们的避风港。这两大类群的蜘蛛物种丰富且数量庞大,其中结网蜘蛛所结出的网,以及相应的生存策略防御机制更是多种多样。下面就介绍几种大自然中既常见又有趣的蜘蛛和它们各具特色的网。
 
   结网蜘蛛de不规则网
    螲蟷(Ctenizidae)的圆盖网
   螲蟷科的蜘蛛(右下图)常年生活在地下,它们会在地表面上结一面类似圆形盖子的网,这面网与周围环境浑然一体,无论是我们人类的肉眼、猎物还是天敌都很难发现。这张圆形盖状的网四周连着很多长长的“信号丝”,这些信号丝的作用是用于帮助蜘蛛有效定位猎物:当猎物从网附近经过,一旦触碰到信号丝,信号丝的震动就会马上被躲在地下的蜘蛛捕捉到,根据震动信号迅速判断方向、频率和强度,蜘蛛可以精准定位猎物所在的位置,进而进行捕食。
    漏斗蛛(Agelenidae)的漏斗网
   漏斗蛛科的蜘蛛又叫做草蛛,主要生活在植物的叶片中、房屋的角落里和岩石夹缝间。构成漏斗网的主要部分是一张漏斗状的水平网,漏斗网的一侧连着一根丝质管,就像漏斗端口的长管一样,管口所通向的地表深处正是漏斗蛛的绝密藏身处。
    吊叶蛛(Acusilas)的网上“吊床”
   园蛛科吊叶蛛属的蜘蛛多栖息于树林,常以树叶做巢。它在枝叶交叉处结不规则小网,在网的中央悬挂一片收集来的枯叶,蜘蛛就躲在卷曲的枯叶中,既能藏匿自己躲避天敌,又能避免阳光直射和遮风挡雨,两全其美!
    褛网蛛(Psechridae)的“网衫”褴褛
   褛网蛛科的蜘蛛主要生活在中低海拔山区,喜欢在干枯的山坡或洞穴筑巢。网型不规则,褛网通至巢穴内有一个圆状的出入口,整张网型就像流浪汉的褴褛衣衫,看似褴褛却百密无一疏,因而得名褛网蛛。
    地蛛(Atypidae)的长筒网
   地蛛科的蜘蛛生活在地下,主要集中在树木底部和根基周围。这类蜘蛛的螯肢发达,粗大有力,打洞挖掘能力尤其突出。它们会先织好约30厘米长、类似丝袜状的长筒管,质地细密且防水。长筒底部一端直通地表并延伸到地下,筒身部分紧贴在树干表皮,另一端开口置于离树根基部不远处。蜘蛛就安心待在地下部分的筒管中守候猎物。一旦接收到猎物误入管内开始挣扎的振动信号,它就迅速出击,用发达的螯肢穿过筒管的丝面逮住猎物,再把猎物拖到网内慢慢享受美味大餐。

   结网蜘蛛de规则网
    妖面蜘蛛(Deinopidae)“撒网捕鱼”
   与前面介绍的几种捕食策略相比,妖面蛛的捕食行为尤为特别。它先织好一小块平面网,将小网置于头胸部位置的步足之间。然后让自己在高处固定好位置后倒挂,头胸部朝下,一有飞行的小虫从下方飞过,就迅速用胸前的这块小平面网一把将猎物罩住,像渔夫撒网捕鱼那样,非常有趣!


    扇妩蛛(Hyptiotes)的三角网
  妩蛛科扇妩蛛蜘蛛通常织三角形网。它们会在合适的树枝之间结网,并用力拉紧三角网的一端。一切就绪之后,蜘蛛便待在树枝上守候,而不是像大多数结圆网的蜘蛛那样,待在自己的网中心。当猎物撞到网上时,蜘蛛立马松开网的一端,用三角网紧紧包裹住误入的小昆虫,它们就这样成了蜘蛛的囊中物。 更有意思的是,妩蛛科蜘蛛的外形和树枝非常相似,这种拟态也能够很好的帮助它躲避天敌的攻击。
   流星锤蛛(Mastophoreae)的致命流星锤
   流星锤蛛(Bolas spiders)是园蛛家族中非常有趣的类型,有些长得像一坨鸟粪,不仔细看完全辨认不出,已有的假说认为,这种外形特征是为了避免白天被天敌发现;还有一些流星锤蜘蛛从外形上看像蜗牛壳,它们大都生活在有蜗牛生活的生境中。与典型的园蛛科蜘蛛搭建圆网不同,流星锤蜘蛛会分泌出一种特化蜘蛛丝,这种丝呈球状,具黏性且内含吸引特定昆虫的化学物质。它们将黏球置于一根直线状的蛛丝末端,远远看去像一把流星锤,流星锤蜘蛛就用步足在半空中来回挥舞着这把末梢有黏球的流星锤。黏球内所含的化学物质可以吸引到特定的蛾或蝇类(蛾蚋科),上当的昆虫被黏球黏住后,就成为了流星锤蜘蛛的盘中餐。
    无论蜘蛛还是昆虫,每一种生物在自然选择过程中,都演化出了属于自己独特精妙的生存策略。正如《眷恋昆虫》的卷首语所说:“令人着迷的是事物的复杂程度,而不是它们的绝对大小……一颗星星比一只昆虫简单”。除了以上这些奇妙有趣的现象之外,大自然还给我们留下了许许多多待解的奥秘和未知的乐趣,值得我们一一去思考,去体验,去探索。
作者简介:甘文瑾,女,在读博士研究生,研究方向为动物行为学。

树干上的“八爪怪”

范毅 文/图

  

结束了一天的拍摄,我们一行人早已筋疲力尽。西双版纳的四月,天气异常炎热,我们匆匆地吃了少许晚餐,通过相机回放,回味着白天在55KM处拍到的稀奇物种。不知不觉,天色暗了下来,气温也降了,一瓶冰镇啤酒过后,身体也感觉凉爽多了。
  不用说,夜间的重头戏又开始了——林中夜拍。来不及休息,我们迅速备好摄影器材,带上头灯、手电、涂好丛林防蚊药出发了。 
  沿着熟悉的吊桥进入植物园(中国科学院西双版纳热带植物园),阵阵蝉鸣蟋叫声像浪一样冲击着耳膜,这才拉开了生命乐章的序幕。我们用手电搜寻着道路两边的植物,细看上面有没有夜间活动的精灵。结果半小时过去了,期待的物种寥寥无几。回想往年的四月,这里早已是蛙声一片,就连树蛙都下到低处鸣叫。可今年因为连数几月的干旱,百竹林里那些早早掉落的竹叶,一路扬起灰尘——曾经这里是大姬蛙最喜欢的环境啊……如今却只能看见有几只狼蛛被吓得乱窜。
    

  可不能就这么空手而回!峰回路转处,我们的目标环境转向道路两边的树干,果然有了新的收获——树干上发现了曾经只有一面之缘的多斑裂腹蛛(Herennia multipuncta),还有长着细长纺织器的波纹长纺蛛(Hersilia striata)和亚洲长纺蛛(Hersilia asiatica)。 

no images were found

 

       神奇的“硬币蜘蛛”
  裂腹蛛属(Herennia)蜘蛛属于络新妇科Nephilidae,英文名也叫“硬币蜘蛛”(coin spiders)。为什么叫“硬币蜘蛛”呢?原来罗马帝国国王德西乌斯(公元249-251年)的妻子叫Herennia,硬币上印有她的图像,后来,瑞典蜘蛛学专家Thorell便以Herennia来命名该属蜘蛛,这便有了“硬币蜘蛛”之称。 

  裂腹蛛背甲黑褐色,两侧缘或上间具浅色斑,背甲边缘具颗粒状小疣突。螯肢粗壮,步足黄褐色至浅褐色,具少量短而细的刺。目前该属在我国仅有1种,分布于海南、云南和台湾等地。 


  该类蜘蛛雄蛛要明显小于雌蛛,约为雌蛛体长的1/4,性行为的不同寻常之处在于,雄蜘蛛通过触肢将精子注入到雌蜘蛛体内后,会主动切断自己的触肢,连同精子一起遗留在雌蜘蛛的外雌器中,如此“忍痛割爱”,就是为了阻止其它雄蜘蛛与这个雌蜘蛛交配,从而有力保证了它的基因能够顺利遗传到后代。 
  不织网的长纺蛛
  长纺蛛属(Hersilia)蜘蛛属于长纺蛛科Hersiliidae,Hersilia名字源自罗马神话的一位女性,她是罗穆卢斯(罗马神话中开国国王)的妻子,在罗马历史学家李维著作描述中,Hersilia是个非常仁慈、贤德的开国王后。 
  长纺蛛最显著的特征是后纺器极长,一般与腹部长度相当或超过腹部。尽管有这么多的纺器,但长纺蛛并并不像园蛛一样靠织网捕食。除了和其它蜘蛛一样,可以把丝作为“保险绳”,之外,还织成薄片状卵囊,将卵固定在树干或石壁上,防止跌落。长纺蛛头胸部长宽相当,身体相对较扁,头部稍高。8眼异型,前侧眼白色,其余各眼黑色。二眼列均强后曲。螯肢弱小,无侧结节。步足细长,左右伸展,腹部扁平。通常它们在光滑的树干上或石壁上活动,体色和环境非常接近,静止时难以发现。长纺蛛行动极为迅速,当猎物从它身边经过时,它会迅速出击并捕获猎物。此外,这类蜘蛛还具有很强的护卵行为,当雌蛛产卵后,它便一动不动地守在卵囊旁边,对胆敢来偷食“宝宝”的不速之客会毫不留情。 

作者简介:范毅,男,毕业于云南财经大学广告系,2007年开始从事自然生态摄影,现为自由摄影师、自由撰稿人、生态解说员、生态摄影讲师、IBE)影像生物多样性调查所成员、云南昆虫学会会员等。

银鳞蛛的“脱衣秀”

  邹强 文/图

   

那是一个大山深处的凌晨。
   当时我们正在拍一只小铁甲,但因铁甲突然起飞,我们只好一路追踪铁甲的飞行路线,结果铁甲撞上了蛛网,被蜘蛛捕获,当蜘蛛正要吃铁甲的时候,我意外地发现附件这只美丽的蜘蛛正在蜕变! 
   其实蜘蛛蜕壳的速度蛮快的,由于当时山里的风比较大,蜕壳的蛛不断地晃动,这给我的拍摄带来了一定难度。我屏住呼吸,抓住合焦的那一刻,连续拍了十几张,最终记录了整个蜕变的美丽过程。 
   一般来说,幼蛛孵化后,要经过多次蜕皮才能成熟,蜕皮的次数和体型大小正相相关。通常蜘蛛会倒挂在一根蜕皮丝上进行蜕皮,蜕皮过程分为3个连续阶段:抬升甲壳-解放腹部-抽出附肢。 
   感谢网友spider的鉴定,此蛛为肖蛸科(Tetragnathidae)的银鳞蛛属(Leucauge)。
   银鳞蛛属蜘蛛广泛分布于热带地区,与其它蜘蛛相比,银鳞蛛最明显的特征是第四步足具有两排纤长、弯曲的毛束。多数情况下,银鳞蛛也是潜伏在网的中间,等待猎物的主动送上门来。 

 

作者简介:邹强(网名:乐佛),本科,长期从事企业管理工作,业余生态摄影(昆虫、鸟类)五年多。

异视:国际著名生物学家Richard T. Corlett谈中国生物多样性保护

赵金丽 采访/图 翟艳红 /译 
  

     Richard T. Corlett简介

      Richard Thomas Corlett教授1980年博士毕业于澳大利亚国立大学,系世界著名的热带生物学学者,曾在泰国清迈大学、中国香港大学任教。30多年来一直在热带亚洲从事生物多样性保护研究工作,取得了一系列重要的科研成果,在《Biodiversity Conservation》、《Trends in Ecology & Evolution》、《Tropical Forest Community Ecology》等重要国际期刊上发表了近200篇研究论文,并著有《Tropical Rainforests: an Ecological and Biogeographical Comparison》、《The Ecology of Tropical East Asia》、《Singapore Biodiversity:an Encyclopedia of Natural Environment》等12部专著。该教授在近期被国际热带生物学与保护协会ATBC(The Association for Tropical Biology and Conservation)选为2012年执行主席,并被政府间气候变化专门委员会IPCC(The Intergovernmental Panel on Climate Change)指定为IPCC第五次评估报告(2014)第24章《亚洲》的主要撰写人。2012年出任中国科学院西双版纳热带植物园综合保护中心主任、生物多样性研究组组长,并入选中国第七批“千人计划(外国专家项目)”。

    东亚&东南亚

  《雨林故事》:您出生在英国,但您成年后大部分时间都待在东亚热带地区。您从什么时候开始在这个地区做研究的?为什么选择这个地区呢?
    Richard :我第一次来东亚时还是剑桥大学的本科生。应该是在1975年的暑假,我的一个朋友申请到一些资金做野外工作,我就去马来西亚和泰国帮他做了一些,但那时一直都想回英国。在澳大利亚读博期间,我去新几内亚做了一些野外工作。在那里,我认识了我的妻子。她是泰国人,后来回到泰国清迈大学教书。所以,在1980年,我也去清迈大学工作了。从那以后,我就一直待在这个地区。

  《雨林故事》:《东亚热带生态学》(The Ecology of Tropical East Asia)是第一本描写从中国南部到印度尼西亚西部、整个东亚热带亚热带陆地生态的专著。
   当时您编写这本书的主要动因是什么?这是您多年科研工作的总结吗?
  Richard :因为我曾在香港工作,我对中国南部的情况相当了解。我也曾在泰国和新加坡工作,并在印度尼西亚做过野外工作,所以,我熟悉东亚这个地区的基本概况。此外,我在这个地区从事了30年的教学工作,我知道这里没有这方面的书。泰国的学生不知道印度尼西亚和中国发生的事情,越南的学生也不了解在印度尼西亚发生了什么,甚至印度尼西亚的学生对本国其它地区发生的事情都不了解。因此,这本书的出版可以让学生更直接地了解整个东亚的生态概况。打个比方,这里的一个学生正在研究灵猫,可能泰国的一个学生、马来西亚的另一个学生同时也在研究灵猫,因为缺乏交流,尽管在同一区域,但他们彼此并不了解。因此,我们需要这样一本综述类的书。
  
  《雨林故事》:在《东亚热带生态学》一书中,您将中国南部至印度尼西亚西部的区域界定为东亚,为什么您不称这一地区为“东南亚”?这两个词有什么不同吗?
  Richard :出版商也提到这个问题。他们认为应该采用“东南亚”,因为人们都知道“东南亚”。但问题是如今的“东南亚”是政治意义上的地理界定,如东南亚国家联盟(ASEAN)。从政治意义上讲,东南亚不包括中国,却包括东印度尼西亚和巴布亚岛(印度尼西亚的一个省),因此,从逻辑上来讲,中国南部至印度尼西亚西部的区域属于东亚地区,但从政治意义上来说却不是。另外,从地理分界来看,中国热带地区属于“东南亚”,但从政治意义来说,它又不属于“东南亚”,为了避免这一矛盾,我当时就称统称为东亚热带地区。我不确定这样做是否正确,或许我还是应该称这个地区为“东南亚”。
    TIPS:
  《东亚热带生态学》为读者提供了东亚地区的生态资料和更大的研究背景。中国南部和印度尼西亚北部之间并没有真正的生物意义上的界限,西部的安达曼群岛、琉球群岛和东部的菲律宾、苏拉威西岛之间亦然。
  
     中国生态现状

  《雨林故事》:据您所知,中国南部的生态现状如何?西双版纳呢?
  Richard :我在香港生活了19年,从这个层面上讲,我在中国已经待了很长时间。中国南部的生态环境被破坏得相当严重,特别是从1950年以后,大规模的人类活动干扰使得生态环境每况愈下(可能现在的干扰水平还低些)。不过,我相信以后情况会有所改善,人们会更加关注生态环境。这也是这次会议在西双版纳举行的原因,我们在讨论这些环境问题。中国南部的人口密度非常高,因此,它不同于亚马逊流域或者刚果热带雨林。从气候与生态的角度来看,中国南部属于热带地区,但从人口角度来看,它更像欧洲而不像其它热带地区。如今,欧洲的天然林所剩无几,而英格兰南部却已荡然无存。所以,现在的广东省更像是英格兰南部,而不是亚马逊流域。

   《雨林故事》:西双版纳也是这种情况?
   Richard :西双版纳的变化太快了。20年前,我第一次来到西双版纳,当飞机降落在景洪机场的那一刻,展现在你眼前的是各种各样的生态景观:山顶生长着茂密的森林,山坡上种着各种的农作物,还有山谷里的水田、小村庄……可如今,当你再站在景洪机场,放眼望去,满目皆是橡胶林,一环一环地环绕在城市周围。从生态的角度而言,这里的情况变得越来越糟糕,但换个角度,从当地居民的角度出发,他们可能比以前富裕了十倍甚至一百多倍(我不了解具体情况),所以很难说这种变化是好还是坏。


  植物园(中国科学院西双版纳热带植物园)没有发生很大的变化,仍是我所熟悉的、亚洲地区最好的植物园。只是,当你在山脚下四处张望时,会看见周围到处都是橡胶林,而在20年前,这里至少有一半是原始森林。

   “唯影响因子论”

  《雨林故事》:据我了解,在大学里,您是一位非常受欢迎的教授。您是如何教育大学生和研究生的?换言之,您是如何使得学生对生态学与保护生物学产生兴趣的呢?
  Richard :我认为应该把大学的教学当做一种职业,就像教初中和高中一样。唯一不同的是教大学不需要培训,而教中学却需要,所以你得在教学上下大功夫。我以前是一个很糟糕的教师,但经过大量的实践摸索之后,教学水平才日益见长。总之,本科生的教学是件艰难的工作,应该多实践。


    对于研究生的教学,情况则不同。因为你所面对的是专注于某个研究领域的学生。相反,本科生通常不需要自己决定要做什么样的研究,他们完全按照老师指示做事情。我教的本科学生中有一半对生态学毫无兴趣,他们更乐于学习生物技术或者微生物。研究生和本科生在这点上完全不一样。所以,我认为吸引特定专业的研究生有两个途径,其一是对这一领域感兴趣的本科生,其二是其它国家的留学生。

  《雨林故事》:您是国际期刊《生物保护》(BiologicalConservation)的编辑,《生物保护》是被SCI收录、高影响因子的学术期刊。目前,中国的“唯影响因子论”现象非常普遍,对大多数科研人员而言,如果他们发表论文的影响因子越高,其成就感会越强,也更容易申请到基金。您是如何看待这种现象的?
  Richard :我想这种现象并不好,但目前,我们没有更好的评判标准。不光在中国,整个亚洲都是这样。科研机构和大学开始采用影响因子的高低来评价科研工作者的成绩,以求短期内迅速提升研究的质量。中国科学院是这样,中国知名大学亦是如此。有的学校所做的研究根本就没人阅读,也没人感兴趣。同样的事情也发生在印度和印度尼西亚,很多其他国家也是如此。不管怎样,我认为这是一个很好的过渡期。


  同时,“唯影响因子论”也带来了很多负面影响:比如,全新的领域研究比较难发表文章,科研人员不愿承担这样的风险,从事这种创新研究的热情就会减少。大的科学问题,尤其是生态学方面的,通常需要五到六年的研究,甚至是七年才能解决。如果每年用发表文章的影响因子来评价你的工作,那么你不适合从事这种长时间的研究。你得选择做短期的“时髦”的科研项目,得做美国人感兴趣的东西,因为现在是美国和欧洲的期刊主宰科研界。在中国和印度尼西亚,科研人员应该可以从事本国所需的科研项目。不管怎么样,中国还有一些期刊被SCI收录,但印度尼西亚没有SCI期刊。所以尽管我对印尼的生态问题很有兴趣,却不能开展这方面的研究,这就没意义了。诚然,“唯影响因子论”可以让科研人员站在全球的角度思考问题,但他们在广泛思考的同时,更需要从本土研究的需要出发,在这点上,我想“唯影响因子论”有其局限性。
  
  《雨林故事》:《生物保护》期刊接收什么类型的文章?作为编辑,您对从事生态与生物保护方面的科研工作者们有何建议?
  Richard :近年来,《生物保护》期刊收到大量的投稿文章,多数来自中国和印度。目前,在送出去评审之前,我们直接拒绝半数以上的文章。每周我大概会收到6至7篇文章,其中我也会直接拒绝3到4篇。文章一旦被接受,就意味着这不再只是一个研究工作,而应该能吸引国际同行的兴趣。比如在西双版纳,如果你从事保护生物学相关的工作,你的工作应该要引起全球读者的兴趣,产生国际影响。因此,我认为将研究工作展示给国际同行是最关键的。
  
     经济发展VS.生物多样性保护

  《雨林故事》:众所周知,随着经济的发展,全球的热带雨林都在减少,生物多样性也在降低。换言之,“贫穷从来都不美丽”。当人们渴望提高收入的同时,他们正在破坏周围的环境。因此,经济发展的代价就是生态环境的破坏。您如何看待热带地区的经济发展和生物多样性保护之间的关系?可以给我们举个例子吗?
  Richard :这是问题很有意思。在过去的20年中,保护与发展的平衡在热带地区发生了很大的变化。我认为西双版纳地区还需要在脱贫和保护生物多样性之间进行权衡。然而,在热带地区,真正威胁热带雨林的不是穷人,而是富人。在印度尼西亚,大部分的森林被砍伐,种上了油棕,这种破坏不是穷人干的,而是拥有大公司的富人所为。所以,这不仅仅是贫穷、经济发展和生物多样性的较量问题。事实上,每个国家在历史上都经历过以自然资源换取财富的阶段。重要的是在资源与资金对弈中,即使是在自然资源最少的时候,都有足够的自然资源被保存了下来。所以,当我们给予生物多样性极大的关注时,发现还有相当多的物种尚未灭绝。


  因此,我认为关键的是要保护各种类型的生态系统、保护所有的物种。这就意味着我们必须控制捕猎,还得学习如何保护我们几乎一无所知的热带雨林生态系统。尽管目前我们已经开展了一些这方面的研究,但是还远远不够。可以肯定的是,西双版纳的生物多样性在过去的20年里降低了,当地居民的贫困程度也降低了——因为这里可以种橡胶。所以,对许多当地居民来说,这是件好事。然而,从整个中国的角度来看,约10%的物种是在西双版纳,但当地居民却不会在贫困和生物多样性之间进行很好的权衡。我想,从国家的层面来讲,中国政府应该花更多的精力保护这个地区的生物多样性。我想,可以采取的措施之一是为土地所有者支付一定的费用以鼓励他们保护生物多样性。同时,我们还要学习如何进行生态系统的恢复。虽然至今我们仍不知道如何恢复热带雨林,但我们必须得学习。

  《雨林故事》:关于热带雨林的生物多样性保护,您认为最大的阻碍是什么?环境教育在生物多样性的保护中起什么作用?
  Richard :主要的阻碍是这个地区的人口太多。东亚是热带雨林人口最密集、经济最发达的地区之一。我们倾向于认为穷人对热带雨林产生的影响更大,实际上,伴随着穷人的财富和对生活水平期望的增加,穷人在本地区的确是产生了相当大的影响力。这里,人们都在看同样的电视节目,他们知道这个世界上其它地区的人是如何生活的,都向往中产阶级的生活方式。但是东亚热带地区的人口有十亿多,十亿多人都想过上中产阶级的生活,这对环境产生的影响是巨大的,比美国和欧洲加起来的总和都要大。因此,保护热带雨林的生物多样性任务非常非常艰巨。

  《雨林故事》:环境教育在生物多样性的保护中起什么作用呢?
  Richard :这很明显,环境教育起着非常重要的作用。以欧洲为例,那里的年轻人都有很强的环保意识,政府也制定了相当积极的环保政策。比如在我的祖国——英国,所有三个政党在全球气候变化和减少碳排放方面都制定了强有力的政策——这就是环境教育的结果。然而,环境教育成效很慢,环境的变化却异常迅速,而且对成年人进行环境教育是很难的。很多证据表明,教育可以改变成年人的环境意识,但却很难改变他们的行为。所以,公众教育倾向于改变人们的意识,而非行为——因为行为还受其它因素控制。另一方面,儿童的意识受父母影响,所以,对儿童的教育也非常重要。但这不是遗留给后代的问题,而是我们这一代人的任务。否则,以后将什么都不会留下。现在气候变暖,生物多样性降低,食物将来很可能还会减少,孩子们就会在这样糟糕的环境里成长。因此,我们必须杜绝这样的问题发生。


  
  《雨林故事》:REDD(即减少砍伐森林和森林退化导致的温室气体排放)是一种碳信用额计划,即通过花钱买碳来保护森林,越来越多的科学家认为REDD是一种可行的办法,对此,您有什么看法呢?
  Richard :这个问题问得好。保护生物学家们聚集在热带地区,就这个问题展开过讨论。我认为REDD的问题是我们不能只为碳标价。如果我们有一个非常有效的全球碳市场,那么钱就会流向最便宜的碳。它不会流向犀牛、座头鲸或者蝴蝶,而会流向速生树或者从大气中提取碳的的高科技。所以,对生物多样性来说,一个纯粹的碳机制还不够好。
  目前,将生物多样性和其他利益均考虑在内以后,REDD及其衍生物提出了更为复杂的机制。如此一来,全球的碳市场动态就变得模糊。我猜测最好的方法可能是一个简单、非常有效的全球碳市场,同时,人们还应为区域或国家的生物多样性保护买单。以油棕为例(我对橡胶不了解),油棕的经济价值如此之高,仅仅通过REDD买单还远远不够。可是,如果人们既花钱买碳,又为生物的多样性买单,这可能会使生物的多样性达到最高点,使得生物多样性的森林值得保存。
  我们会看到碳交易是如何进行的。目前,非正式的碳市场和自发形成的碳市场已经有了很大的规模。这完全改变了世人当初的想法。以前,人们认为REDD只是一个理论概念,但十亿美元的交易额出现后,所有人马上对REDD刮目相看。但我们不能预知未来,所以我拭目以待。将碳付费和生物多样性付费结合起来,效果可能会更好。在中国,两者的结合是可能的。
  如果当地居民把橡胶林退还成热带雨林,我不确定REDD碳付费和生物多样性付费是否可以补偿他们的经济损失。我们也不确定是否可以这么做。可能土壤退化太严重,可能物种已经灭绝,但无论如何,我们需要学习如何去做。甚至我们不知道付费这一途径是否可行,但至少可以促使人们思考这个问题。事实上,REDD一系列的条例规定不无益处。按照REDD规定,发达国家因过多的碳排放而需投资数十亿美元给发展中国家,但前提是确保发达国家获得已交易的碳保护权益,而这一权益又依赖高科技技术的支持,如遥感监测、精确实地考察等。REDD为发展中国家制定了条例,我想这是一件好事。试想如果富国看不到REDD的益处,穷国也就拿不到一分钱。在德国,如果穷国不能确保其森林碳至少可将保存50年或100年,任何一家银行都不愿意为你付钱,不光是德国,其它很多国家也是这样。
  我想将来会好起来。中国之所以现在得到了很多碳费,就是因为其他国家相信中国政府。那些更贫穷的国家没能得到碳费,是因为他们失败的政府不能满足REDD的条件。确实,碳费是一笔潜在的、巨大财富。

  历史学家之梦
  《雨林故事》:最后一个是个人问题:如果您不是一位科学家,您会选择哪种职业呢?为什么?
  Richard :我想我将会是个历史学家。每个生态学家都会花很长的时间来研究历史,因为他们想知道生物与环境是如何演变的。反过来,生态学也对历史学做出了很多贡献。一直以来,我都觉得历史非常迷人,所以我非常愿意成为一个历史学家。

解密鸟类的“可口可乐树”

文/图 骆世洪 刘燕 华娟 黎胜红

  

花蜜(Nectar)是植物提供给传粉者的“报酬”,是植物和访花者相互作用的重要桥梁。自然界中植物的花蜜绝大多数都是没有颜色的,然而近年来发现,大约有70种左右的植物花蜜非常罕见,呈现出奇特的黄、橙、红、棕、绿、蓝、黑等颜色。和花儿的色彩秘密一样,这些花蜜的颜色主要是由于其含有不同的色素类化学物质所导致,但这些化学物质到底是什么?它们在自然界中究竟又有什么样的功能呢?
  米团花(Leucosceptrum canum)为唇形科中少见的大型木本植物,可高达十余米,具有棕褐色花蜜,是该科中目前发现的唯一一种有色花蜜植物,能吸引40余种鸟类对其取食,因此米团花也被称为鸟类的“可口可乐树”。     
  为了弄清楚米团花花蜜中的色素物质及其在自然界中的功能,我们于2008年采集了不同地点的109个花蜜样品,运用高效液相色谱分析了它们在400 nm处的紫外吸收,并对这些色谱图进行了比较,发现所有样品中都含有一个主要的色素类化合物。然而,当我们采集到20 kg干重米团花的花,试图从中分离鉴定这个化合物时,却几乎找不到它的踪影——看来只有大规模采集花蜜才能实现我们的目标。于是,从2009年米团花的花期刚开始、每天早上在鸟儿取食花蜜之前,我们就扛着梯子前往昆明植物园中采集花蜜。为了不被损坏花序,保证单花在盛花期内每天都能持续不断地分泌花蜜,我们用移液枪小心翼翼地从一朵朵花中吸取花蜜,积累到一定的量时迅速贮存于-80℃冰箱中,防止其中的化合物发生降解。那一年我们一共采集到了100 mL左右的花蜜,但还是由于花蜜量太少,而这个色素物质又非常不稳定,分离过程中极易发生降解,加上我们当时的经验还欠缺,最终很遗憾我们的化学工作还是失败了。  
  到了2010年,我们重振旗鼓,加大了花蜜样品的采集量,这次一共采集到了200mL左右的花蜜,从中也分离得到了少量的上述色素化合物,但在分析测试过程中,化合物基本上降解了,因此我们还是未能如愿鉴定出其化学结构。然而,我们对这个结果并不甘心!于是在2011年米团花开花之前,我们就早早做好了准备。到了盛花期,我们出动了几乎整个课题组,从大约600万朵单花中共采集到了645 mL花蜜样品,在吸取了前两年的经验教训基础上,功夫不负有心人,我们终于成功分离得到27.5mg主要色素化合物的纯品!这次我们很小心地把样品抽干后保存在-80℃冰箱中,与分析测试中心预约了时间,整个核磁共振(NMR)分析过程中,我们几乎是和工作人员一起守着样品度过的,直到拿到漂亮的测试结果我们那悬着的心才放了下来。接下来的图谱分析只是需要耐心而已,很快我们对化合物的1D和2D NMR图谱分析后发现,我们期待了三年多的该化合物的结构原来是一个新颖的对称性的脯氨酸-对苯二醌共轭体(简称DPBQ),这与我们获得的高分辨质谱分析结果完全一致。随后我们进一步采用合成的方法得到了 (-)-DPBQ和(+)-DPBQ,并进行了它们的圆二色谱和旋光光谱比较分析,准确而又完整地确定了天然的DPBQ即为(-)-DPBQ,至此米团花棕褐色花蜜中的化学秘密终于被完全打开了。  
  那么,DPBQ在自然界中到底有什么样的功能呢?为此,我们对DPBQ在花蜜中的含量进行了准确定量分析,选取了一个中等浓度(500 g/mL),并用米团花的传粉鸟之一——暗绿绣眼鸟(Zosterops japonicus)进行了鸟行为实验研究。
  首先,我们在直径12 cm的培养皿中画一个6 cm的等边三角形,中心即为培养皿的圆心位置。然后我们在三角形的三个顶点位置用双面胶分别粘上三个200 μL容量小杯,并在小杯中分别加入花蜜、蜜糖(从花蜜中分离纯化得到并配制成自然界中相同的糖浓度)和水各100 μL,放置于鸟笼中,观察和记录鸟的第一选择和取食情况。每次取食后把培养皿顺时针或逆时针旋转60,实验100次后即停止,重复做6只鸟。  
  随后我们将装有蜜糖和水的容量小杯涂抹成和花蜜相近的颜色,重复上述实验。结果发现,无论是选择频率还是取食量方面,花蜜都显著高于蜜糖和水,表明暗绿绣眼鸟偏好取食米团花花蜜。当把装有蜜糖和水的容器外表涂成花蜜颜色时,鸟类对花蜜的偏好会被严重干扰。随后,我们将DPBQ、(-)-DPBQ和(+)-DPBQ配制成500 g/mL的溶液,以水为对照分别开展类似上述的鸟行为实验研究。结果发现,绿绣眼鸟对DPBQ,(-)-DPBQ和(+)-DPBQ的选择性很相似,取食频率都明显高于对照。但当把装有水的容器外表涂成化合物的颜色时,这种选择性则大大降低。因此我们最终我们证实了DPBQ在米团花花蜜中是通过其颜色来吸引传粉鸟类的。  

后记:本研究由中国科学院昆明植物研究所植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室开展完成,其结果发表于Organic Letters上,并获得审稿者的高度评价,其中一位认为“这篇文章对天然产物化学/化学生态学来说是一个有价值的贡献,……展示了有机化学家应该如何开展化学生态学研究”,另一审稿者则认为“这是同类研究中的一个教科书般的例子”。
该研究首次发现了一类新颖的植物花蜜色素物质,首次清晰无疑地揭示了有色花蜜植物难以捉摸的化学与生态功能。
   
作者简介:骆世洪,男,博士,助理研究员,从事植物化学与化学生态学相关的研究工作。
  

我与袋距兰的曲折故事

 文/图 李剑武   

2008年底,我跟朋友一起去曼点瀑布玩的时候,在河边的一株榕树上,发现有十几株像蝴蝶兰的兰花,已经有了很多种子,只是种子还很嫩,估计刚过花期不久。拍了几张照片,就没有再理会。回来鉴定照片的时候,发现国内记载的蝴蝶兰属及尖囊兰属里竟然没有能够对的上的,感觉很遗憾,当时怎么就不采一株回来栽种,等开花好好鉴定,也许这是个新记录或者新种,甚至新属呢?!
     2009年5月份,应西双版纳纳板河流域国家级自然保护区朋友的邀请,到曼点做样方。中午大家就在那棵榕树下用餐。突然想起那株曾经查不到的兰花,征得同意,采了一株回来用碎砖、碎木屑、水苔栽种,每天喷水,悉心照料。
6月中旬,我看到根部发出了一个花序,从此每天晚上都把它放到卧室里,白天又拿出来晒太阳,生怕被蜗牛吃了,就这样天天看着一个个的花苞长大。到了8月份终于迎来了第一朵花,果然不是国内所记载的,无奈手里的资料查不到这个种,便把照片发给朋友叶德平一看,说是Seidenfaden编写的《Opera botanica》里的Lesliea属和这个有些像。他把书复印了一本送我(在这里特别感谢他对我的帮助),查了书上的拉丁文特征描写,我手上的这个种就是Lesliea,一个新记录属,心里一阵高兴,准备材料想把它压成凭证标本,可转念一想,现在才开第一朵花,压了怪可惜的,应该等它多开点花,好好欣赏一番再压。
    接下来需要出差10多天,临走前担心兰花怕缺水干死,就把它放在一个阴凉的、能接收到露水的地方。没想出差回来的时候,等待的却是一个噩耗!植株不见了,只剩下一点点的根,边上还有几只蜗牛,花盆里满是蜗牛爬过的痕迹,气得我抓起那几只蜗牛狠狠地摔在地上——辛辛苦苦照料了3个月,最终还是没能逃脱恶运。

 到了年底,再次应保护区的邀请去做样方的时候,满心欢喜地跑到那个地方,发现那棵树已经不在原地了,被洪水冲到了几十米外的河边,树上什么都没有了,就连树皮都被洪水刮走大半。我马上找遍了周围的树,除了太高的看不到外,都没有找见Lesliea的影子。心想可能这个种永远也不会记载在中国国土上了吧。失望至极。
 2010年9月份,和朋友再次来到曼点瀑布玩,就在瀑布边的一棵树上,发现一枝条上面有株正在开花的兰,用镜头拉近一看,竟然就是我苦苦寻找的Lesliea!欣喜若狂的我马上拍照,并采集了凭证标本。
2011年底,这个种终于在国内有了一个名份――袋距兰。相关文章发表在《植物分类与资源学报》2011年第6期,中国兰科一新记录属――袋距兰属。http://journal.kib.ac.cn/CN/volumn/volumn_1301.shtml
 
作者简介:李剑武,男,实验师,主要从事植物分类工作。

会改变性别的番木瓜

  文/  廖芬  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

大千世界,无奇不有,你听说过会改变性别的果树吗?在现实中,确实有一种果树,会因外环境因素或是机械损伤而改变其性别,这种奇怪的果树就是番木瓜。番木瓜是一种热带亚热带水果,原产于墨西哥南部以及邻近的美洲中部地区,我国主要分布在广东、海南、广西、云南、福建、台湾等省(区)。
人们很早就知道番木瓜树是分公母的,公木瓜不结果,在民间一直流传着,如果在公树上砍上几刀,或是用锄头把根弄伤,公番木瓜就会变成母木瓜,然后可以正常结果。事实是怎么样的呢?植物学家们为我们解开了番木瓜的一些迷底。原来番木瓜确实是分雄株和雌株的,但除了这两种株性之外,还有一种株性——两性株。三种不同株性番木瓜所开的花分别是雄花、雌花和两性花。这三种花的外观完全不同。公木瓜树所开的花即为雄花,雄花比较瘦小,未开花时的花蕾像个小棒槌,当花瓣完全打开时,五片黄白色的花瓣就像一个小风车。这种花是不能结果的,这也是为什么有些人种了番木瓜可是却不能收获果实的原因所在。母木瓜树所开的花为雌花和两性花。雌花体形较大,五片花瓣连接较为松散,一般为黄色或偏黄白色。花下部圆圆胖胖,因为里面包裹着圆圆胖胖的子房,整个花形看起来像个小玲铛,柱头黄绿色,一般有五个,顶部开裂为几瓣,像珊瑚一样着生在圆圆胖胖的子房顶部。母木瓜的这种花所结的果也和它的花一样,圆圆胖胖,同时瓜里的空腔也非常大,果肉较少,所以市场上也很销售这种瓜形。母木瓜所开的另一种花称为两性花,两性花再细分还可以分为长圆形两性花、雄型两性花和雌型两性花。长圆形两性花大小中等,界于雌花和雄花之间,为长圆形,上下一般粗细,雄蕊有5-10枚,未开花时的外形有点像带壳的花生。其所结的果实为长圆形,果腔很小,果肉厚,目前大家在市场上买到的番木瓜水果均为这花所结的果实。而雄性两性花体型较长圆形两性花小,但又比雄花略大,雄蕊数一般为10枚,所结的果瘦小或畸形。雌性两性花体型较长圆形两性花大,但比雌花小,雄蕊数一般为1-5枚,所结果实会起梭或是畸型。雌型两性花和雄型两性花所结果实外观不佳,一般没有多少经济价值。

是不是所有番木瓜都会变性呢?科学研究发现番木瓜的性别改变主要是发生在两性株上。两性株受环境条件变化的影响,如气温由低变高(季节变化),所开的花有由雌型两性花转而出现长圆形两性花、再出现雄型两性花和短梗雄花;反之,气温由高变低(季节变化),花性的出现由雄型两性花及短梗雄花转为出现长圆形两性花、再出现雌型两性花。一般温度在26-32℃之间开的大多数是长圆形两性花,低于26℃或高于32℃便于出现趋雌或趋雄现象。而受到创伤,如刀砍或是锄头砍伤引起花性转变,目前还只是民间的说法,未得到科学家的证实,引起番木瓜花性改变的原因主要还是温度。
番木瓜花性改变的秘密很早就被科学家注意到了。早在1938年美国的Hofmeyr就发现了番木瓜花性会因温度的改变而改变。我国科学家从1955年的时候,就观察到番木瓜的两性植株气温高时(7-8月)花型由雌向雄过渡,低温则有利于雌花发育。后来越来越多的科学家投入到了研究温度与番木瓜花性转变的关系的研究中。科学家们发现,番木瓜能正常开长圆形两性花的温度最好是白天24℃,夜间13℃-18℃。当白天温度升高到28-30℃,夜间温度同为13℃-18℃处理时,两性花会向雄性花转变。
  为了进一步了解番木瓜花性转变的原因,科学家从番木瓜内部的生理因子的变化和分子水平上进行了大量的研究。研究发现番木瓜花性转变的原因可能有以下几种:
     一是与番木瓜内源激素水平有关。科学家们发现,不同株性的番木瓜,其激素水平存在差异,雄株初蕾前后ZR/IAA与ZR/ABA(不同激素比值)比值一直明显高于雌株和两性株;雌株的IAA/GA3与IAA/ABA比值在初蕾时出现一个明显的高峰值,番木瓜的花性转变和其内源激素平衡还是有一定的内在联系。
   二是可能与番木瓜的一些特异蛋白及酶活性及同工酶谱有关。科学家Jindal于1976年首先发现,在雌雄异株的番木瓜雌雄花发育过程中,伴随一些特异蛋白质的出现与消失(Jindal的这一发现还引起了科学家们对其他植物差异蛋白研究的热潮)。科学家们通过对番木瓜不同株性植株的过氧化物酶(POD),多酚氧化酶 (PPO),酸性和碱性磷酸酶,酯酶活性及其同工酶进行酶谱分析研究,发现相对于雌株和两性株,雄株叶柄中过氧化物酶同工酶有一条Rf=0.29(一种生物分析方法的值)的带,成熟叶片中醋酶同工酶有一条Rf=0.75的特异带,在Rf=0.35处少一条多酚氧化酶同工酶的酶带。此外,雌株的酶活性较强,雄株和两性株活性较弱。
     三是可能由特定的基因控制。科学家们通过研究,发现了可以标记番木瓜雄株的2条基因片段,一条为831bp(碱基对数目)的RAPD(一种DNA技术)条带,另一条为450bp标记片段,被命名为PSDM(Papaya Sex Determination Marker)。以BC210为引物,用RAPD标记法,可以检测所有栽培种的雌、雄株和两性株。
  这些科学研究的结果虽未能完全阐述番木瓜株性改变的机制,但研究的阶段性成果让我们可以从早期诊断番木瓜的株性,在栽培过程中可以提前筛选株性,选择比较有经济价值的两性株进行栽培,舍弃没有经济价值的雌株和雄株。随着研究技术方法的不断进步,相信不久的将来,番木瓜性别改变的最终原因也将被解开。

作者简介:廖芬,女,硕士,主要从事番木瓜组培及育种研究

建筑大师:胡蜂的故事

文/图 刘光裕

假如有人自问或问他人,何以为人?也就是关于人与动物有什么差别,教科书般的答案可能是:会使用工具、会使用火、或者具有社会结构文化等等。细心地观察一下胡蜂,你就会对这些说法开始表示怀疑,甚至开始深思和关心我们人类自身的特异性了。
胡蜂种类很多,有细腰蜂、大黄蜂、草蜂等种类。雨季快来之前,西双版纳热带植物园里随处可见。胡蜂妈妈正忙着建巢、产卵和抚养宝宝呢。图中胡蜂是我门前盆景上的一位妈妈,我一直在拍摄它,已经持续了两个多星期。每一天或者两天拍摄几张照片,来记录胡蜂的一生。记录的过程让我大开眼界,结合查阅文献,我对胡蜂的认识加深了很多。

胡蜂可谓天才动物,造纸、造陶、保鲜、哥哥姐姐照顾弟弟妹妹,有的还会使用工具。造纸虽然神奇,但似乎能造纸好像只是它其中较为简单的能力。雌蜂首先选择一处隐蔽的地方,合成一种强力胶水,将房子基部粘牢,然后外出收集干燥的木材、腐木纤维、甚至人造纸板,咀嚼后与唾液混合,变成了纸浆,制成灰色的硬纸用来制造巢穴。胡蜂中,不仅有能建各式各样纸质房子的裱糊匠,也有能建陶罐状房子的泥水匠。有一种极为勤劳的爱沙蜂泥水匠则会使用工具,用颚咬住石头把泥巴捣固。
    胡蜂建房十分经济节约,胡蜂妈妈先建几个简单的小孔,产卵,等卵孵化,宝宝不断长大后,再逐一加长房子,幼虫化蛹成蜂后又将建好的房子嚼碎,再做成新房子,产下几枚卵后接着孵化成新的小蜂。既节约时间,又节约用材。
      胡蜂外表上看起来都差不多,但若是细细看,各有各的特征,脸面均不一样,而且能相互别。 一些种群较小的胡蜂中,胡蜂妈妈一般是独自首先建立一个小巢,然后产下几枚卵,孵化之后的小胡蜂会帮助妈妈照顾弟弟妹妹。等种群发展到一定规模之时,再分离出去,各自成家立业,养育自己的后代。而一些种群较大的胡蜂中,如大黄蜂,则是由蜂王带领着工蜂,建立了等级社会制度。工蜂在培育蜂蛹时,通过用触角敲击蜂房来控制蜂蛹的脂肪积累,以决定蜂蛹最后是发育为蜂王还是工蜂。
  另外,有一种胡蜂则是寄生生活。胡蜂妈妈将卵产在毛毛虫或蜘蛛的体内,孵化后的幼虫会一口口将寄主吃得只剩下一副皮囊。这听起来是一个相当恐怖的过程,被寄生的毛毛虫会一直活着,直到寄生蜂化蛹才死去,而蜘蛛则稍好一些,雌性胡蜂将毒液注入蜘蛛神经系统中,将其麻痹而不至于死亡后尸体腐烂。感情上,我想蜘蛛可能比毛毛虫要少一些痛苦的吧。不过正是通过这种超强的保鲜方式,胡蜂宝宝便能吃到鲜肉,茁壮成长为一个猎手了。

活体寄生?听起来残酷,实际上也很残酷——小小的胡蜂竟把肥硕的毛毛虫给活活寄生到死!其实,中国古人对胡蜂就已有所认识了。古人将营寄生的胡蜂称为蜾蠃(guǒ luǒ ),认为蜾蠃有雌无雄,会将螟蛉幼虫带回家中抚养,有大爱。《诗经》中便有“螟蛉有子,蜾蠃负之” 的诗句。南北朝时医学家陶弘景便不相信这种说法,并证明事实是蜾蠃在寄生螟蛉幼虫。陶弘景还真是个有趣的人,不愧为大医学家,观察细致,渴求真理。
精美的胡蜂建筑、温情的养育、惊悚的寄生,如此种种关系均在版纳植物园中悄悄上演。但这些远不是昆虫世界的全部,更不能简单地认为是物竞天择、适者生存。正是建立在这些一个个看似温情与残忍的过程之上,昆虫世界才进化出了纷繁复杂的关系。无论你愿意接受什么,喜欢什么,造纸大师胡蜂的故事正等待着你去体会,去发现。

作者简介:刘光裕,男,硕士,主要从事环境教育工作。

藤本植物的攀援艺术

   文/图 胡建湘

藤本植物是一群茎干细长、不能直立、需攀附别的植物或支持物,缠绕、攀援、附着或匍匐于地面生长 的生活型十分特殊的植物。由于热带雨林的森林群落是茂密、高大,为了争夺阳光,很多林下的植物,经过长期的演化而形成了具有攀爬能力的器官,它们也就成为这些生态系统的重要组成成分,也构成了热带、亚热带森林生态系统的特殊生态景观。这类植物有的攀援可达几十米又向下悬垂或者继续攀到别的物体上,有的可覆盖几百平米,而匍匐于地面生长的这类植物也可以在地面上迅速蔓延,占据较大的地面。
 藤本植物包括木质藤本和草质藤本两类,“木质藤本”如榼藤子Entada phaseoloides、大果油麻藤Mucuna macrocarpa、清明花Beaumontia grandiflora等,其茎木质化。“草质藤本”如黑眼花Thunbergia alata、鸟萝Ipomoea quamoclit、龙珠果Passiflora foetida等,其茎草质状。
     藤本植物的家族很庞大,但为了扩展生存空间以获取阳光雨露而促进生长并便于开花结实传播后代,它们都需要依附它物攀援向上伸长,在攀援方式上,它们则各显神通:或螺旋缠绕向上、或以卷须卷曲攀缠、或借助棘刺向上伸展、或通过吸盘或气生根吸附,有的甚至会采取多种策略混合应对。

    缠绕类藤本植物

这类藤本植物茎细长,主枝或徒长枝幼时螺旋状卷旋它物而向上伸展,并且基本是等距离地螺旋缠绕。缠绕类藤本植物在支持物表面旋转具有方向性,它们有的以逆时针方向螺旋缠绕向上伸展,如落葵Basella alba、白鹤藤Argyreia acuta、红果藤Celastrus paniculatus、黑眼花、清明花、北清香藤Jasminum lanceolarium、小萼素馨Jasminum microcalyx、丛林素馨Jasminum duclouxii、桂叶素馨Jasminum laurifolium、巴戟天Morinda umbellata、毛叶飞蛾藤Dinetus racemosus、锡叶藤Tetracera sarmentosa、大果油麻藤、龙吐珠Clerodendrum thomsoniae、广防己Aristolochia fangchi、大花马兜铃Aristolochia grandiflora、巨花马兜铃Aristolochia gigantea、狭叶鸡屎藤Paederia sp.、绿玉藤Strongylodon macrobotrys、粗毛刺果藤Byttneria pilosa、风筝果Hiptage benghalensis、多花蓬莱葛Gardneria multiflora、通光散Marsdenia tenacissima、古钩藤Cryptolepis dubia、酸叶胶藤Urceola rosea、猪腰豆Afgekia filipes、毛车藤Amalocalyx microlobus、帘子藤Pottsia laxiflora、南山藤Dregea volubilis、薯蓣Dioscorea oppositifolia等;有的以顺时针方向螺旋缠绕向上伸展,如金银花Lonicera japonica、黄独Dioscorea bulbifera、律草Humulus scandens、白薯莨Dioscorea hispida、菊叶薯蓣Dioscorea composita等。缠绕它物向上伸展是绝大多数藤本植物攀援生长运动行为方式,而又以逆时针方向的居多。
缠绕茎在支柱体表面旋转的方向,在同一种植物中是固定不变的,多数情况下甚至在同一属所有种的旋转方向都是固定一致的,但也有特例。如薯蓣科的黄独、白薯莨、菊叶薯蓣为顺时针方向缠绕,而同是薯蓣科的薯蓣、参薯Dioscorea alata则向逆时针方向缠绕。而也有个别的种的攀援茎无固定的螺旋缠绕方向,既可向逆时针方向也可向顺时针方向缠绕,如何首乌Fallopia multiflora。为什么会出现这种现象呢?有研究假说认为:缠绕类藤本植物的旋转方向可能与它们的起源地有关,地球的自转使起源于北半球的缠绕类藤本植物向顺时针方向旋转,使起源于南半球的缠绕类藤本植物向逆时针方向旋转,而起源于赤道附近的缠绕类藤本植物既可向逆时针方向也可向顺时针方向旋转。这个假设是有道理的,这与树木树干的扭曲方向的情况相同,但它还没有谈到本质的问题。藤本植物基本都是阳性植物,但它们也具光抑制的特性。即在面向阳光一面的细胞,生长往往处于被抑制的状态,使与背光一侧的细胞生长处于不平衡的状态,这就使藤本植物的生长产生了弯曲,原产于北半球的植物,由于地球的自转由西向东使它们枝干的南侧的生长受到一定的抑制,久而久之便成为顺时针的旋转,反之,南半球的藤本植物便形成逆时针的旋转。
     

卷须类藤本植物

这类藤本植物有的是以长在茎上的枝、叶变态形成的卷须;有的是以叶柄、幼枝、花序轴等特化为卷须功能卷曲攀缠它物向上伸展。在藤本植物生长过程中,其卷须、叶柄、幼枝、花序轴能抓握细线、孔隙、粗糙表面或狭小的支持物以及活植物的小枝、叶柄等,也可以抓握另一藤茎的细小部位伸展。如羊蹄甲属Bauhinia、炮仗花Pyrostegia venusta为三出复叶,顶端小叶变态成卷须,这类植物依靠卷须攀援它物伸展;宽药青藤Illigera celebica且以叶柄卷握它物伸展;而勐腊铁线莲Clematis menglaensis以茎上小枝卷握它物伸展;赤苍藤Erythropalum scandens以花序轴卷握它物伸展。卷须类藤本植物以这些同功不同源的器官,在风的吹动下卷握它物伸展,而它们的卷握方向有的是从上往下抓,有的是从下往上抓,有的则是两种混合方式同时使用,为何这类藤本植物要采取不同的卷握方式呢?这是一个有趣的话题,值得研究。

 
   棘刺类藤本植物

这类藤本植物借助枝叶的钩或刺抓握或穿插在支持物间,同时自身相相互支持而向上伸展。如棕榈科省藤属Calamus、黄藤属Daemonorops、钩叶藤属Plectocomia、拟钩叶藤属Plectocomiopsis、美洲藤属Desmoncus等植物茎、叶上钩刺及着生在叶顶端或叶腋长满爪状刺的纤鞭和花鞭攀援支持物向上伸展。云实Caesalpinia decapetala、大叶钩藤Uncaria macrophylla、柘藤Cudrania fruticosa、藤桔Paramignya rectispinosa、使君子Combretum indicum等以钩刺攀援它物向上伸展。见血飞Caesalpinia cucullata等以茎上生长的乳状刺,拔葜属Heterosmilax、悬钩子属Rubus、石莲子Caesalpinia minax 等植物以茎上稀疏的小刺攀援它物向上伸展。大叶逼迫子Bridelia insulana等小枝枯后留下短枝以用于攀援它物伸展。

   吸附类藤本植物
这类藤本植物靠茎卷须末端膨大形成吸盘或气生根吸附在实心物体上生长,可把它们的气生根扎进实心墙体上最小的缝隙之中,这类藤本植物为了以较快的速度攀援到较高的空间接受阳光,它们会像蛇爬行一样吸附在实心物上伸长。如天南星科的石柑子属Pothos、岩角藤属Rhaphidophora、合果芋属Syngonium、凌霄属Campsis、球兰属Hoya、昙花Epiphyllum oxypetalum、火龙果Hylocereus undatus及桑科榕属Ficus的一些藤灯植物等。

    混合及其它类藤本植物
      混合类藤本植物以两种以上方式攀援它物向上伸展,如翼核果以幼枝卷住细茎的同时缠绕它物、美丽二月藤Bignonia magnifica以卷须卷握同时又以茎缠绕抓握它物伸展、风车子以小枝枯死留下短枝似直刺同时又以茎缠绕抓握它物伸展、勐海铁线莲以小枝同时又以叶柄缠绕它物向上伸展。
       还有一种特殊的藤本蕨类植物如海金沙Lygodium japonicum,并不依靠茎攀爬,而是依靠不断生长的叶子,逐渐覆盖攀爬到依附物上。

  藤本植物在一生中都需要借助其它物体生长,但有些藤本植物,在不同的生长环境下,采取的攀援方式不同,如栝楼、乌蔹莓等在攀援生长过程中,如支持物直径较小,则用卷须攀援生长,反之,则利用吸附方式向上伸长。如滑板菜、红花桢桐、奶子藤、苍白称钩风等缠绕类藤本植物在支持物太粗时,它们会自身相互缠绕使茎变得坚硬来支持自己的伸展,在没有支持物情况下,很多也都会采用这种方式伸展。而有的植物,当它们生长在林内时,为了争夺阳光的需要而长成藤本,当它们生长在旷地或林缘,那里有较充足的阳光供它们生长时,它们便会成为灌状,如胡颓子属Elaeagnus、风车子属Combretum、黄蝉属Allemanda、翅子藤属Category;大叶瓜馥木Fissistigma latifolium、鹰爪花Artabotry hexapetalus、紫玉盘Uvaria microcarpa、蒜香藤Mansoa alliacea、绒苞藤Congea tomentosa、桉叶藤Cryptostegia grandiflora、木玫瑰Ipomoea fistulosa等,正因如此,人们通常称它们为“藤灌植物”或“悬垂植物”。
    特别值得一提的是,在西双版纳热带雨林中,有一种桑科的藤榕Ficus hederacea,它们一般成灌木状,而当它们靠近树木的树干时,其枝条便成为藤状了,并在枝条上长出吸根攀援树干向上生长,也如其它的绞杀榕一样,形成了对树干绞杀的根系,只是绞杀程度不强,而不会对树木的生长产生严重的影响。
     藤本植物是一类具有特殊生长型的植物,它们为了自身的生存,各自利用不同的器官与方式攀援它物伸展,这些攀援器官还可以通过主动寻找、等待和扩大对支持物大小的攀援范围等方式来提高获取支持物的机会,对附近支持物的感知可以改变枝端运动直至向支持物靠拢,在寻找到支持物前,这些藤本植物一般具有较长的节间,叶不发育,一旦找到合适的支持物就会产生新的较短节间,叶片迅速展开,如经对毛果鸡血藤、毛叶瓜馥的观测发现,在寻找到支持物前,茎尖会向不同的方向运动,并在很长一段时间茎叶不展开,长长的未展叶的茎在风的吹动下摇晃着茎顶直到抓住另一物后茎尖叶片才迅速展开。如此看来,“藤缠树,树缠藤”的景观是充满智慧和艺术的。

作者简介:胡建湘,女,高级实验师,主要从事植物引种栽培及园林植物应用工作。

一个植物新种的发现、发表与命名

  文/图  董仕勇

2009年5月,中科院华南植物园召开了一个关于木兰科植物的国际会议,我特意参加,意欲结识来自印度尼西亚的学者,为将来访问印尼准备便利条件。会议期间我如愿找到Riswan教授,他来自印尼茂物植物园(Bogor Botanical Garden),我跟他提到想造访印尼兆哇,查阅印尼的馆藏标本并考察兆哇的巢蕨类植物,需要他提供帮助,他一口应允。
     2009年10月24日,如期开始了我的印尼兆哇之旅。从飞机降落到雅加达机场开始,热心的Riswan教授就一直陪伴在我左右。从机场接机、住宿安排、参观茂物植物园、去BO查阅标本、三次野外行程、寻求标本离境许可文件,直到11月6日凌晨四点动身返程、心惊胆战地带标本材料过安检,无一不是在Riswan的亲自陪同或密切关照之下完成的。
     其实,此次印尼之行的主要目的是想实地观察兆哇西部的鸟巢蕨(Asplenium nidus L.)的生长形态。我入住的茂物植物园里就有无数天然生长的鸟巢蕨,所以我的愿望很容易就实现了,最让我意外的发现是,茂物植物园里有一株引种的、貌似巢蕨类的植物,形态特征独特,当我核定它的叶片边缘确实具有连接的叶脉(巢蕨类植物的鉴别特征)以后,我就初步认定,它极有可能是一个尚未描述的巢蕨类新种。
     植物分类学上要确立一个新种,需要有确凿的比较形态学方面的证据,也应该有详细的地理分布资料。可令人沮丧的是,茂物植物园的这株引种植物,只知来自印尼的某个地方,具体采集地点并不明。如果具体产地不清,无论这种植物具有多么鲜明独特的形态特征,现代分类学工作者都不宜把一个来历不明的植物作为新种模式予以发表,无奈之下,我只好把这株不知名的植物暂时或永远忘掉。
     无巧不成书,2010年的某一天,我在自己单位的标本馆(代码IBSC)检查巢蕨类植物标本,突然发现了一份由孙洪范先生1962年采自印尼的标本(采集号7759),该标本与茂物植物园的那株引种植物惊人的相似——毋庸置疑,IBSC的这份标本与茂物植物园的那株代表了一个巢蕨类新种。此后通过微观形态学特征(叶表皮形态和孢子形态)检查,进一步证实IBSC的标本与茂物植物园的引种植物属于同种,而分子序列证据也显示,该种不靠近已知的任何种,占据相对孤立的系统位置,从而与其独特的形态学特征相呼应,为支持该新种的客观真实性提供了强有力的证据。根据IBSC的印尼标本记录,该种的一个具体产地——印尼的Nusakambangan小岛(位于兆哇中部)浮出水面,虽然茂物植物园的那株引种植物的产地仍然未知,但现在获得的产地资料对于新种的发表已经足够。
     整理好所有资料,2011年的7月底我开始动笔写作,8月4日投稿到Blumea杂志(国际上一种植物分类学和地理学杂志), 10月12日收到主编的反馈:“文章可以接受发表,但需要针对审稿人提出的问题进行修改”。审稿人提了两个要求,其一,在得出新种结论以前,要把该种和大鳞巢蕨(Asplenium antiquum Makino)作比较,因为日本学者曾得到这样的结论:巢蕨类的叶片中肋的形状是不稳定的;其二,要求提供分子系统发育图。此外,主编还提出一个建议:讨论茂物的那株引种植物与IBSC的凭证标本是否来自同一个采集地。于是,在此后的两周时间里,我的修改重点是制作一个分子系统发育图,同时请印尼的朋友(也是合作作者之一)想方设法核定茂物那株引种植物的来源。10月26日收到印尼朋友的邮件,终于查到那株植物的引种信息,它来自西巴布亚的Sorong。10月27日我便把修改稿返回给主编,Cover letter中我还特别提到,我拒绝接受审稿人要求把新种与大鳞巢蕨作比较的建议,因为日本学者先前的文章涉及的取样区域太小且取样数目太少,由此得到的结论是草率的甚至是误导人的。11月26日收到主编的回信,“完全接受你的反馈”,11月30日主编告知我,稿件被正式接受发表。
     最后要提到命名问题,我把这个新种取名为Asplenium riswanii S.Y. Dong。种加词“riswanii”取自印尼友人的名字SoedarsonoRiswan,以此表达我对他的感谢,是他为我的首次印尼之行提供了热情而周到的帮助。12月3日我把新种稿件被Blumea杂志接受发表的消息告知印尼的所有朋友,12月9日当我从野外回来,却收到一个让我十分震惊而痛心的消息:Riswan教授于11月在他位于兆哇中部的老家中去世。我曾委婉地向印尼朋友问及Riswan去世的原因,无果。谨以新种Asplenium riswanii和这篇文章,纪念曾经予我诸多帮助的Riswan教授。
作者简介:董仕勇,男,博士,主要从事植物分类学研究工作。