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第9章 植物的繁殖(2)

叶片长而扁平,绿色透明,有利于水下进行光合作用。它还叫鞭子草、扁担草,都是由于它簇生的狭长叶而得名。

苦草扎根于淤泥中,根系发达,有很强的固着能力,既可以在静水里生活,又可以在湍急的流水中生存。植株终生沉于水下。

苦草雌雄异株。在一丛苦草的个体上只生长雄蕊,在另一丛个体上只生长雌蕊。每一朵雌花都长在一根花柄顶端,开始是卷编的,很短,端端正正地偃卧在叶子中间。花柄很快就生长起来,逐渐伸展,越伸展越长,最后终于把花朵托出水面,花开了,三支长长的雌蕊花柱脱颖而出,柱头上生着小穗子,很像一簇美丽的小羽毛。

这时水下的另一簇苦草雄株成熟了。它从叶腋中抽出穗状花序,花序外面包着佛焰苞片。开花时,佛焰苞开裂,一朵朵微小的雄花脱出佛焰苞而漂浮于水面,而花粉被保护得好好的,沾不上水。

露出水面的雌花在水面形成小小的凹陷,当雄花漂到这里便发生倾斜,花粉接触柱头便进行授粉。授粉完成后,雌花闭合,细长的花柄螺旋卷曲将子房缩回水中,在水下发育成果实。瞧,大自然给予了水下生活的苦草多么奇特的水面开花、水面传粉受精的方式!

闭花受精

春华秋实,开花结籽,这是植物世界繁殖后代的一般规律。然而有些植物偏偏不“循规蹈矩”,有花不开放,可是照样能繁殖后代。例如薰菜科的一些植物,它们的花就永远不开放,在那些关闭着的花朵里进行自花受精,最后也能结出种子。自花受精植物中的这种特殊的植物生理现象,叫做“闭花受精”。

植物为什么会闭花受精呢?这个长期使科学家感到困惑的不解之谜终于在近些年有了答案。科学家们发现,植物有花不开、闭花受精竟是植物的一种巧妙的节能“策略”。

比如,有一种生长在美洲的叫做大花寇洛玛草的植物,它能产生开花受精和闭花受精的两种不同的花朵。两种受精现象兼而有之。当气候干燥植物缺水时,植物体内一种称为脱落酸的激素增加,不开放的花朵就增加,主要依靠闭花受精;而当水分充足时,体内赤霉素增加,会开的花就增加了,闭花受精减少了。

为什么干旱时植物大量依靠闭花受精呢?这是由于植物开花受精所消耗的能量要比闭花受精多。植物开花后,要使花朵维持到完成受精,这一过程要消耗相当多的能量,在缺水的情况下,植物体发生“能源危机”,无法供给开花所需的能量。这时,通过闭花受精,就可以缩短花期,节约能量,保证后代的繁殖。当然,植物没有头脑,不会思考。这样巧妙的“策略”,是植物通过长期进化自然选择而形成的。

兰花巧施美人计

说到大自然中的生物拟态现象,人们马上会想到竹节虫、枯叶蝶及非洲马达加斯加岛上的变色龙。其实,在植物王国里,也有许多拟态的高手。它们依靠自己惟妙惟肖的装扮,在自然界激烈的生存竞争中成为胜利者。兰科中的眉兰属植物就是人们还不太熟知的拟态名角。

每当春回大地,在地中海沿岸的草丛中,一种叫做角蜂眉兰的兰科植物就相继开出小巧而艳丽的花朵,静静地等待着“媒人”的到来。说来也真绝,这种眉兰圆滚滚、毛茸茸的唇瓣(由三枚花瓣的中间一枚特化而成)上分布着棕色的花纹,酷似雌性角蜂的身躯。这时,一些先于雌角蜂从蛹中钻出的雄角蜂,正在急于寻找配偶,误以为眉兰的唇瓣是一种雌蜂,便落在假配偶身上“求爱”。于是,在兰花唇瓣上方伸出的合蕊柱(花柱和雄蕊结合而成)上的花粉块,正好黏在了雄蜂的头上。当这只求偶心切的雄蜂又被另一朵眉兰花欺骗而故伎重演时,正好把花粉块送到了新“配偶”的柱头上。

眉兰属大约有十几种植物,主要分布在地中海周围的国家和地区。科学家多年的研究结果表明,这些眉兰都是通过拟态手段骗取“媒人”惠顾的。

受骗的昆虫有黄蜂、蜜蜂和蝇类,甚至还有非昆虫的蜘蛛。但都是清一色的雄性,而且每一种眉兰都有一种特定的传粉者。如蝇眉兰的花就酷似一种雌黄蜂,吸引雄蜂和它交配,这就为眉兰传播了花粉。

其实,眉兰不仅只是通过对雌蜂或雌蝇等形体外表的模仿,来达到引诱雄性个体为其传粉的。一些新的研究结果表明,每一种眉兰还能释放出与特定传粉者性信息素相似的化学物质,使雄虫误认为是雌虫向它发出了求爱信号,因此能在一定范围内准确地判断“配偶”的位置,前往赴约。衣藻的繁殖

衣藻是营养时期有鞭毛、能自由游动的单细胞绿藻。我们平常说衣藻指的就是衣藻属,这个属的种数很多,约有100多个种。衣藻生活在有机质丰富的淡水里,常生于沟中或积水中,以春、秋季为最多,往往成群。

衣藻属的细胞呈卵形或球形、长筒形、椭圆形等等。表面有细胞壁,顶端有两根等长的鞭毛。细胞内有一个厚底杯状的叶绿体,与细胞壁贴得很近,杯底包埋着一颗发亮的蛋白核,光合作用制造的淀粉就积存在蛋白核周围。

细胞壁和叶绿体之间有细胞质,在细胞中央有一个细胞核。在鞭毛的基部有两个伸缩泡,伸缩泡能突然收缩,一般认为这是它的排泄器官。伸缩泡的侧面有一个具感光作用的红色眼点,呈半圆形或椭圆形。

衣藻在环境条件适宜时能连续进行很多次无性生殖。无性生殖时藻体通常静止,失去鞭毛变成游动孢子囊。细胞核先分裂,形成4个子核,有些种分裂3~4次,形成8~16个子核。随后细胞纵裂,成2、4、8或16个原生质体,每个原生质体分泌一层细胞壁,并生出两条鞭毛,子细胞由于母细胞壁胶化破裂而放出,长成新的植物体。

衣藻进行无性生殖多代后再进行有性生殖。生殖时细胞失去鞭毛,原生质体分裂产生8、16、32或64个小细胞,这些小细胞叫做配子,配子的形态和孢子无大差别,但更小一些。成熟配子从母细胞放出后,游动不久,即成对结合,形成具有4条鞭毛能游动的合子。合子游动数小时后变圆,分泌厚壁,内贮大量食物,可以度过不良环境。合子经过休眠,环境适宜时萌发,经过减数分裂产生4个单倍核的原生质体,也有反复多次分裂,产生8、16、32个单倍核的原生质体。以后合子壁胶化破裂,单倍核的原生质体被放出,并在几分钟之内生出鞭毛,发育成新个体。

衣藻多数种的有性生殖为同配,即相结合的两个配子大小相同;也有数种为异配,即相结合的两个配子大小不同;还有更少的种是卵式生殖,即靠卵和精子的结合进行有性生殖,卵式生殖是有性生殖的高级形式。从衣藻属中可以看到有性生殖从同配、异配到卵配的进化趋势。

“臭名昭著”的巨魔芋

在印度尼西亚的苏门答腊热带密林中,一些潮湿的低洼地生长的巨魔芋,属于天南星科,是多年生草本植物,有着非常大的花序。它的地下块茎的直径约有半米长,从块茎上抽出一枝粗壮的地上茎。在靠近地面的地方,可以看到一片叶,最初,整棵植物就裹在这片叶子里。再往上是一片包在肉穗花序外面的大苞片,叫做佛焰苞,从大苞片中伸出一根被苞叶裹着的长轴,里面是它的肉穗花序。数以千计的黄色雄花生于肉穗花序的上部,大量的雌花生于肉穗花序的下部。棒状的肉穗花序高达2米,比一个人还高。叶状的佛焰苞外面深绿色,里面黑紫色,高达1米,直径1.3米,边缘成撕裂状向外反卷。整个花序外形像一座巨大的蜡烛台。

巨魔芋花序初开时,生长很快,每天能长高10多厘米,半个月内长足开花,只开一天就萎谢。在开花时发出一种令人作呕的烂鱼臭气,在植物界中,它可算得上是一种“臭名昭著”的植物了。臭气能吸引那些追逐腐臭的昆虫,如蝇类和甲虫等前去觅食,也就帮助它进行传粉了。

天麻的生长与繁衍

天麻是一种著名的珍贵药材。它那好似马铃薯的块茎里,含有丰富的香草醇、苷类及微量的生物碱,具有息风定惊的作用,故能治疗抽搐痉挛,小儿惊风等多种病症,自古有“神草”之称。然而你见过生长中的天麻吗?它可是一种与众不同的植物啊!因为它虽无根无叶,但照样能生长和繁衍。

天麻是一种与真菌共生的兰科多年生直立草本植物,高可达1米。成熟的植物体有肉质肥厚的地下块茎和黄赤色的直立的地下茎。经过漫长的进化,天麻原有的根系已全部退化,叶也退化成薄膜质的鳞片,全身都不含叶绿素,无法进行光合作用。那么它是怎样获取营养的呢?原来,天麻生长在荫蔽和比较潮湿的森林下层腐殖质较多的土壤上。在随着根系退化的过程中,逐渐形成了与蜜环菌等一些真菌共生的习性,从菌体中吸收营养物质。蜜环菌是一种兼性寄生的真菌类植物,生于针叶树或阔叶树树干基部。它能分解植物的纤维素,专靠吸取其他植物的养料为生。当它接触到天麻的地下块茎时,能破坏其表皮组织细胞,侵入块茎皮层的细胞内。于是皮层细胞内的内质网就分泌出很多小囊泡,里面包着能够消化真菌的酶。侵入的菌丝体一旦被这些小囊泡包围后,就会被这些特殊的酶所消化。

块茎皮层细胞将吸收的这些营养物质转化成自身需要的营养物质,并输送到地上部,天麻就能生长、开花和结果了。天麻的花小,赤黄色,在茎端排成总状花序。它的果实为长圆形的蒴果,里面含有许多小种子。

根据天麻与蜜环菌共生的生物学特性,近年来进行人工栽培时,都首先要培养蜜环菌能寄生的树根和树干,然后用块茎进行繁殖。

马兜铃依靠小虫传粉

马兜铃属于马兜铃科,是一种草质藤本植物,生长在山坡路旁的草丛或小树林中。它成熟的果实像挂在马脖子底下的铃铛,所以叫“马兜铃”。

马兜铃的花像铜管乐队里的大喇叭,这个大喇叭是它的花被筒。花被筒里面长满了向下长着的毛,筒的下面膨大成一个圆球形的空腔,空腔底部有一个突起物,这个突起物的顶部就是雌蕊的柱头,柱头6裂,在柱头下面四周贴着6个雄蕊,在球形空腔的下边是雌蕊的子房。

马兜铃的花在夏日清晨开放,并放出一种腐臭的气体,这臭气能吸引小蝇类的昆虫钻入喇叭状的花被筒去吃食物。由于花被筒里有倒向长着的毛,小蝇钻进去就出不来了,陷入了花的“牢笼”。马兜铃开花的第一天是雌蕊先成熟,第二天清晨雄蕊成熟,花药破裂,花粉散出,小蝇的多毛的身体沾上了许多花粉,这时花被筒内的毛变软,萎缩,这样花被筒内向外的道路又畅通了,小蝇可以从花被筒爬出展翅而飞。尝过“囚禁”滋味的小蝇并不怕这种“囚徒”生活,刚刚恢复了自由就又飞向另一朵刚刚开放的马兜铃的花,再去蹲“禁闭”。这样小蝇就把一朵花的花粉传到了另一朵花的柱头上,一般地说,夜间是柱头接受花粉的时间。马兜铃的一朵花内尽管既有雌蕊又有雄蕊,但由于雌雄蕊成熟的时间不同,不能进行自花传粉,是靠昆虫进行异花传粉的。

马兜铃是一种药用植物,根(青木香)能行气止痛,解毒消肿,降低血压。茎(天仙藤)能疏风活血。果(马兜铃)能清肺降气,止咳平喘。

黄蜂“巧刺”无花果

人们能够吃上好吃的无花果,全靠了小黄蜂帮忙。没有黄蜂,无花果树结出的只是无籽果实,而这种果实不像由黄蜂授过粉的好吃。世界各地有近600种无花果,都是小黄蜂给它们传授花粉。每种无花果树都有专门授粉的黄蜂。

无花果与黄蜂为什么结下了不解之缘呢?原来无花果的结构与黄蜂的生活有密切的关系。

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