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            自然百科

            第602期:在青藏高原上跳舞的植物精靈——龍膽

              有著“世界屋脊”之稱的青藏高原,平均海拔在4000米以上,是地球上海拔最高的高原。就是在這樣一塊神奇的土地上,有著世界上最豐富的高山植物區系和大量的特有植物類群。 

              青藏高原是植物多樣性“進化的搖籃”,這里擁有超過12000種維管束植物,其中,特有種子植物約3800種。在這些特有種子植物中,70%以上均為草本植物。 

               

              青藏高原景觀 

              高原上靚麗的龍膽家族 

              在青藏高原眾多的草本植物中,龍膽科龍膽屬(Gentiana)植物絕對算得上是高原上的最靚麗的物種之一。龍膽屬是龍膽科最豐富的物種之一,全球大約有400種。在青藏高原上,龍膽屬植物超過100種,中國約一半的龍膽屬植物都能在這里被找到。 

                

              龍膽屬植物的全球分布(圖片來源:www.gbif.org)  

              在《本草綱目》中,龍膽被描述為“葉似龍葵,味苦如膽,因以為名”。在青藏高原地區,龍膽屬植物幾乎隨處可見,但它們的葉片卻不似龍葵了,它們擁有了更為多樣的形態。 

              龍膽屬植物的身影出現在高原的各種生境中,高山草甸、灌叢中、沼澤濕地、甚至高山流石灘上都能發現它們。盡管高原上的龍膽屬植物大多較為矮小,但它們的花朵卻形態優雅美妙,顏色清新怡人。或藍或白的花兒綻放時,為青藏高原增添了一份神秘的爛漫,驚艷了時光。 

                

              矮龍膽 G. wardii(攝影:張亞洲) 

                

              大花龍膽 G. szechenyii (攝影:張亞洲) 

               

              露萼龍膽G. wardii var. Emergens (攝影:張亞洲) 

               

              烏奴龍膽 G. urnula(攝影:張亞洲) 

               

              葉萼龍膽 G. phyllocalyx(攝影:張亞洲) 

              舞蹈精靈——“含羞”龍膽 

              青藏高原的龍膽家族中有一群龍膽精靈,它們在高原上毫不起眼,然而,近些年來卻逐漸走進了植物學家的視野,成為了科學家們的研究“新寵”。 

              這群精靈由于花朵被觸碰后,具有會“跳舞”的特性,有望在不久的將來華麗轉身,成為青藏高原上的“網紅打卡”植物。它們就是龍膽屬中的舞蹈仙女——假水生龍膽G. pseudoaquatica)。因其花朵如含羞草一般,被外界觸碰后,會迅速收縮,因此,又被稱為青藏高原上的“含羞花”。 

               

              假水生龍膽(白花型)花瓣的“舞蹈” 

              假水生龍膽是一年生草本,株高只有3-5厘米,廣泛分布在西藏、青海、新疆、甘肅、內蒙古等地,多生長在河灘、水溝邊、山坡草地、山谷潮濕地、沼澤草甸等環境中。 

              假水生龍膽在高原草甸中非多見,但卻名不見經傳,直到2021年最后一天,才被人們重新認知。科學家們通過實驗研究發現,假水生龍膽具有“跳舞”的天賦,并對科研成果進行了宣傳報道。 

              由于植物常常以固著的靜止姿態展現,所以植物的快速運動素來被科學家和自然愛好者所關注。正好假水生龍膽的花瓣具有這樣的運動特性,它就像“仙女”的裙擺一樣,可以快速打開和閉合。 

              研究人員發現假水生龍膽的花冠被機械性觸碰后,會在7-210秒的時間范圍內迅速收縮,形成緊實的花苞狀態。并通過統計還發現觸碰花瓣平均閉合時間約為29秒,最短閉合時間僅7秒,堪稱為世界上閉合速度最快的花了 

              假水生龍膽的花冠并不是永久閉合的,一段時間后還可以再次開放,如果再次觸碰,花冠還會再次閉合。在青藏高原觀測地,研究人員還發現了另外幾種形態非常相似的龍膽(西域龍膽和新疆龍膽)也有花瓣觸敏閉合的現象。 

               

              假水生龍膽的花冠觸敏特性 

              在自然狀態下,有哪些外界因素可以觸碰花瓣呢?為什么觸碰能導致假水生龍膽花瓣的閉合呢? 

              研究人員通過定點觀測,發現可能的外界因素主要有風、動物啃食以及昆蟲訪花這三種情況。然而,由于假水生龍膽個體很小,幾乎是貼著地面生長,自然風不能干擾到花瓣,并以吹氣、搖扇子、打氣筒等形式進行人工模擬大風,發現也都不能觸發花朵閉合。通過對牛羊吃草的觀測也發現,牛羊啃食時的呼吸也并沒有造成花朵閉合,而且由于假水生龍膽的貼地生長,牛羊吃草時也很少能夠啃食到。 

               

              假水生龍膽生長環境 

              通過進一步對訪花昆蟲進行觀測,發現有許多的昆蟲都有訪花的現象。在對西域龍膽(G. clarkei)的一次觀測中,研究人員發現了一種熊蜂特殊的訪花現象。 

              這種熊蜂非常狡猾,由于體型較大,采蜜時不能像其他昆蟲那樣將頭或者身體直接伸進花房,而是將頭瞄準了花冠筒外側的基部,在花上扎一個洞,盜取花蜜。 

              

              熊蜂從西域龍膽花冠冠筒外側盜取花蜜 

              熊蜂這種“非法”的采蜜方式,會對花帶來巨大的損傷,甚至破壞子房,影響龍膽的結實和繁殖。在觀測區域統計發現,熊蜂采蜜后98.8%的龍膽屬植物會關閉花瓣,而閉合后的花朵可以有效避免被熊蜂再次訪問。 

              假水生龍膽花瓣的觸敏閉合現象,在目前看來,躲避“不法分子”只是其中一個原因,但是其他昆蟲的到訪時也偶有閉合現象,花朵是如何感知這些觸感?如何傳遞觸感信號?又是如何“運動”的?還有更多的未知等待著科學家去發現和解釋。 

              精靈“舞動”——生命的贊歌 

              假水生龍膽花瓣的觸敏閉合現象,在植物學中被稱為花瓣運動現象。花瓣運動是植物適應性進化的結果,我們現在看到的現象就是它在展示的生存智慧。植物花瓣的運動,一個最主要的原因就是自我保護,讓自己有機會完成生存和繁殖的使命。 

              如果要給假水生龍膽的這個“舞蹈”配一個背景音樂,那一定是一首關于生命的贊歌,而那些訪花的昆蟲們就可能是這樂章的演奏者。 

              龍膽花朵贊歌的“演奏者”們 

              花瓣的運動多為植物適應環境的生存策略。一種策略是花瓣的暫時性閉合,當植物遇到外界環境的誘導,如溫度、光照、水分、傳粉者等,使得花瓣細胞中可逆的離子積累、花瓣細胞的失水或補水、花瓣兩側細胞的差異性生長等。 

              如青藏高原上的龍膽屬的麻花艽(G. straminea),在晴天和溫度較高的陰天時,花瓣的內表面會迅速增長,而外表面則不會,此時,花開放,可以吸引昆蟲進行傳粉。但在溫度較低的陰雨和夜間時,外表面生長得更快,此時花就會閉合,就可以保護雄蕊或柱頭上的花粉粒,減少低溫導致的損傷,提高繁殖效率。 

              在自然界,除了龍膽屬植物外,銀蓮花屬、多榔菊屬、金盞花屬、鐵筷子屬等植物也都有這樣的生存策略。 

                

              麻花艽G. straminea(攝影:張亞洲) 

              花瓣的運動的另一種方式是花瓣永久性閉合,這種閉合是由于花瓣特定區域的細胞死亡導致的,是不可逆的。自然界中很多植物在完成授粉后就呈現會花瓣永久性閉合,而花瓣的這種自我犧牲,也是為了節省植株能量,將更多的能量用于種子的生長。 

              每一次龍膽精靈裙擺的起舞,既是對環境的吶喊,更是對生命的歌頌。 

              近幾年,隨著龍膽屬植物的藥用和觀賞價值不斷被發現,市場需求量逐年增加,野生資源由于過度采挖而逐漸減少。 

              在此,我們呼吁前往青藏高原游玩的朋友們,文明游玩,不要采挖高原龍膽屬以及其他野生植物,植物本不需要人類,青藏高原才是這群精靈最好的舞臺。 

              注:文中除特別注明圖片來源外,其它視頻及照片均來自作者及作者參與的論文。 

                 

                

                 

                

                 

            王生位

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