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“辣手摧花”:熊蜂咬破树叶,可促使植物提前开花
热度 1 ecoliugy 2020-6-18 17:07
熊蜂可像园艺师一样控制植物开花 熊蜂是生态系统中最重要的一环,它们负责给植物传粉,特别是豆科和茄科严重依赖熊蜂传粉,诸如茄子、辣子、番茄、南瓜类和草莓等都是依靠熊蜂传粉的重要经济植物。 熊蜂胖乎乎的体格,高效震动的翅膀,抖出花粉,为植物传粉。在全世界范围内(除非洲和大洋洲之外),熊蜂都是重要的传粉昆虫。以云南为例,熊蜂能为140多个科的1000多种植物传粉。特别在高寒山区,草甸上的报春花等都严重依赖熊蜂传粉,我国的青藏高原东南部更是熊蜂的世界分布中心。据2018年调查,中国共记录了125种熊蜂,数量占世界的一半,是全球熊蜂资源最丰富的国家。 与熊蜂一样,蜜蜂也是社会性昆虫,蜂王在开花季节会建立自己的帝国。与蜜蜂不同的是,熊蜂工蜂一般在冬季死亡,只有蜂王能熬过冬季,等第二年春天来临之后,再次产卵繁殖。少则四五十只,多则上百只,建立熊蜂王国。 熊蜂是传粉效率极高的昆虫 熊蜂蜂王在早春醒来,开始繁殖,面临着食物资源匮乏的窘境。采集不到足够的花粉,吃饱穿暖,生育后代成了熊蜂面临的最大困难。 那么,熊蜂怎么应对花粉不足的早春困难时节呢? 最近,瑞士生态学家在Science上发表了一篇名为《熊蜂破坏植物叶片,促进植物更早开花》的文章,揭秘了这个谜题。 在此之前,很多人都发现,熊蜂会刺穿植物叶片。但大家都不知道熊蜂到底在干什么。还以为熊蜂是发疯了呢。知道年轻的科学家Foteini G. Pashalidou想出了发疯般的一个点子: 熊蜂破坏会不会有什么好处? 女科学家Pashalidou思考:为什么熊蜂要破坏叶子? Pashalidou设想熊蜂破坏叶片,是否会得到什么好处呢?首先想到的就是会不会促进植物早点开花,能够采集花粉。 于是她们在大棚温室内 设计了一个实验,利用欧洲熊蜂( Bombus terrestris )来咬破番茄和黑芥菜的叶片,观察研究实验情况。 熊蜂 ( Bombus terrelis ) 破坏茄子叶子,在叶片上钻洞 结果发现: 1. 熊蜂咬破番茄或黑芥菜叶片之后,植物开花时间提前了。有的提前了几天,有的提前了几个星期。在实验室环境中,熊蜂破坏叶片之后,有的番茄植株甚至提前30天开花;不同植物受损,提前开花时间不一样,黑芥则提前开花了16天; 2. 人工实验打孔或破坏叶片,也具有相似的作用。只是提前的时间没有熊蜂咬的提前的早; 3. 熊蜂破坏叶片一般在早春,随着植物开花季节的来临,花朵数量增加,熊蜂花粉资源容易获取,破坏叶片的情况就会减少。 欧洲熊蜂咬破番茄和黑芥叶片,促使提前开花 这个研究虽然简单,但却设计精巧,完美的解读了欧洲熊蜂为何会在早春咬破植物叶片的现象。 促进植物早开花的原因有很多。干旱、虫害或者病变都可能促进植物提前开花,以便在死亡之前,最大限度的繁殖后代。 就像园艺师一样,欧洲熊蜂通过咬破叶片这么一个简单的行为来促进植物开花,以便获得食物花粉。熊蜂除了正常采集花粉,也常刺破花冠,偷吃花蜜。欧洲熊蜂很可能就是把偷蜜的刺破花管行为,转移成刺破叶片的“权术”,最终成为控制花儿早开的顶级“ 园艺师 ”。 这故事,神了! 图片来自文献或网络报道 参考文献:Pashalidou FG, Lambert H, Peybernes T, Mescher MC, De Moraes CM. Bumble bees damage plant leaves and accelerate flower production when pollen is scarce. Science, 2020, 368, 881−884. Pollen-deprived bumblebees may speed up plant blooming by biting leaves https://www.sciencenews.org/article/pollen-deprived-bumblebees-may-speed-plant-blooming-biting-leaves
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姜苗果是什么?雨林皇后九翅豆蔻的繁殖秘密
ecoliugy 2018-10-1 11:41
热带雨林中有非常非常多奇特的植物,形态各异,花色万千,果实独特。总有那么几个特征能够吸引人的眼球。 在版纳植物园多年,你若问我最喜欢什么植物?从个人喜好来说,就要数九翅豆蔻,也就是老百姓说的“姜苗果”了。 \0 \0 傣族人在市场上卖的姜苗果 傣族美味姜苗果 故名思议, “姜苗果”就是姜一样的植物长出的果子。可以用来当水果吃。 姜科是热带雨林湿润之地的重要组成植物,具有大大的叶子,花一般都很好看。 西双版纳的姜科植物非常多,约有75种之多(还有4个变种),最重要的是具有独特的香味,如姜、野姜、九翅豆蔻、砂仁、茴香砂仁、黄姜花、白姜花、红豆蔻等等,老百姓通常将其种植在庭院周围,用来制作各种独特的雨林大餐。 比如前几天我们在勐仑的曼仑寨子遇到的红豆蔻。红豆蔻在中国南方多有种植,成语“豆蔻年华”中的豆蔻指的就是它。为什么老百姓会将其种在房屋周围呢?原来,红豆蔻的根具有独特的香味,与一般的姜有所不同,傣族制作著名的傣味“臭牛皮”的时候,一定要放入红豆蔻的根,方能找到那种味道。 可惜我也尚未吃过这道菜,下次一定要去尝一尝。 \0 \0 曼仑傣族房屋边上的红豆蔻 话说回“姜苗果”上来。多年以前,初来版纳,第一次在市场上见到“姜苗果”,就特别好奇,这是什么东西?味道怎么样呢?怎么会长得这么奇特。 傣族美女说:“你吃嘛,不怕得呢!” 听人家这么说,便觉得应该是没有毒。然后就拿了一个,剥开来看了看,尝了尝。 初尝有甜味,咽下去便有股砂仁的味道。 自此之后,每次吃姜苗果都有一种神秘莫测的雨林水果之感。同样也是过了多年之后,才明白傣族人口中的“ 你吃嘛,不怕得呢! ”这句话是一句礼貌用语,劝你尝一尝的意思,并不是说“果子没毒”。 \0 \0 姜苗果种子多,初尝有甜味,咽下去有股砂仁味 第一次遇到九翅豆蔻 于是,又过了好多年。。。 光阴荏苒,白骥过隙。在版纳几年之后,在博物馆右侧第一次看到了一种花,名为九翅豆蔻。九翅豆蔻的花生在地表,枯枝落叶之间,每朵花围成一圈,给人一种心灵的震撼。现在看图依然有同样的感觉。九翅豆蔻实在太漂亮了。 \0 \0 九翅豆蔻:雨林中最靓的花 \0 \0 生长在枯枝落叶中的九翅豆蔻花朵 九翅豆蔻同样属于姜科植物的一种。与黄姜花等不同,它的花隐藏在地表的落叶之中,每天早晨四点左右开放。每天开出一圈,花朵数量 一般在九朵左右,花色晶莹剔透,形状特别精美, 每个花序能够持续半个月以上。早上开花之后,会散发一股独特香味,吸引蜜蜂前来拜访。 九翅豆蔻可谓雨林中最霸气,最优雅的花卉之一。 \0 \0 九翅豆蔻开花过程(朱仁斌摄影) 自此,本人就悄悄的喜欢上了九翅豆蔻。每到五六月份雨季来临之前,必定前去欣赏,拍摄九翅豆蔻。经过连续的观察之后,神奇的事情发生了。 九翅豆蔻的花凋谢之后,竟然结出了姜苗果。 九翅豆蔻之花 \0 \0 姜苗果 众里寻她千百度,那人却在灯火阑珊处。先看到姜苗果,过了几年认识了九翅豆蔻,又过了一年才知道原来姜苗果是九翅豆蔻的果实。 认识大自然就是这样的,需要一个缓慢的过程,有的是一天,有的是几年,有的是几十年,甚至上万年。 九翅豆蔻如何结出姜苗果? 老百姓或许不知道这种植物还有个名字叫 九翅豆蔻,但肯定早已知道 姜苗果是这种花结出来的果实。 但九翅豆蔻是怎么结出姜苗果的呢?版纳植物园科学家在2007年发现了九翅豆蔻结果的精妙故事,揭开了它繁殖的秘密。 姜科植物具有无性繁殖的能力,它能够通过根部快速繁殖,占领空间,但无性繁殖会降低姜科植物抵抗恶劣环境的能力。为了保险起见,姜科植物的花选择相互授粉,尽量避免自交,或者避免兄弟姊妹间的授粉。最大限度的降低自交的几率,有效促进异交,以提高种子的遗传多样性。 那么它是如何实现的呢? 1. 花柱卷曲、避免自交 由于姜科植物的雄蕊和雌蕊都在同一朵花中,那么花儿怎么避免自己给自己授粉呢?如何避免同一朵花内的近亲结婚?姜科植物聪明的设计了花柱卷曲运动来避开自交。 第一种策略科学家将其称之为 花柱卷曲运动 。通过花柱的上下运动,从时空上避免自己的花粉,或者兄弟姐妹的花粉相互受粉。九翅豆蔻就是这种花柱运动的经典案例。 \0 \0 蜜蜂拜访九翅豆蔻(请问现在是雌性还是雄性阶段?) 九翅豆蔻花朵具有明显的黄色斑纹,如同灯塔一般,可引导前来拜访的蜜蜂,准确无误地沿着“高速路”进入花朵中。精准无误地带走花粉,或者将花粉蹭到柱头之上。 这就是著名的 花柱卷曲性(flexistyly) ,是中国科学家李庆军等发现的独特繁殖方式。 在山姜属植物以及豆蔻属中,虽然雌雄蕊都在同一朵花中,如下图的展示的,不同的时间段,姜花可以通过花柱向上翘( a花 )和花柱向下卷曲( 图b ),实现早上是“雄花”,下午是“雌花” 。 花朵会通过花柱上下卷曲,来避开雌雄蕊的冲突,实现了同一朵花具有雌雄两个状态。 \0 \0 山姜属的花柱卷曲性(文献图) 2. 两种弯曲方式,促进异交 到此,你是不是觉得花儿还是挺有策略,蛮聪明的? 告诉你,九翅豆蔻的生儿育女的策略不止于此,它还有一个大招:不同的群体,花柱间弯曲方式不同。 为了更好地促进不同家族(居群)之间的杂交,形成更有优势的后代。九翅豆蔻还进化出了两种不同的弯曲策略。如下图所示: \0 \0 九翅豆蔻具有两种不同的弯曲方式(文献图) 有的家族早上柱头向下,晚上柱头向上,这样在功能上早上是“ 雌性 ”,下午是“雄性”,如上图左边的花朵; 另外一些家族则反了过来,早上是“ 雄的 ”,下午是“ 雌的 ”, 如上图右边的花朵 。 如此这般,便可实现每个果子都是两个家族结合的后代。这种繁殖策略堪称精妙绝伦,令人叹为观止。大自然真是神奇,植物还挺有趣。 \0 \0 姜苗果,因果实有九个棱故名 九翅豆蔻 如此这般,我们才能品尝到姜苗果这种味道独特的热带水果。 参考资料: Ren, P. Y., Liu, M., Li, Q. J. (2007). An example of flexistyly in a wild cardamom species (amomum maximum (zingiberaceae)). Plant Systematics Evolution , 267 (1/4), 147-154.
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[转载]北京科技报采访报道,呼吁保护蜜蜂
zhuchaodong 2017-4-19 12:51
假如蜜蜂灭绝,人类只能活四年?并非耸人听闻 科学加 | 北京科技报 2017-04-18 由于蜜蜂数量不足,山西运城万亩梨园需要雇佣“蜜蜂人”用毛笔进行人工授粉。假如蜜蜂消失,人类将会怎样?失去的不仅是蜂蜜! 文/记者 吉菁菁 图文编辑/刘昭 新媒体编辑/吕冰心 采访专家: 朱朝东 (中国科学院动物研究所动物进化与系统学院重点实验室研究员,中国昆虫学会青年委员会主任,传粉昆虫专业委员会副主任) 刁青云 (中国农业科学院蜜蜂研究所蜜蜂保护与生物安全研究室主任,研究员) 安建东 (中国农业科学院蜜蜂研究所昆虫授粉与生态研究室主任,研究员,国际自然保护联盟-熊蜂专家组成员、东亚地区协调人) 太长先看版: 1、蜜蜂是自然链条上的关键一环。假如蜜蜂灭绝,人类不但会失去蜂蜜,自然界更多物种也会随之消失。 2、全球85%的农作物都依赖虫媒授粉,如果传粉昆虫消失,有些甚至会出现减产或绝收,人类将面临严重饥荒。 3、全球范围内蜜蜂种群数量在急剧下降,保护重重威胁困境之下生存的蜜蜂刻不容缓。由于蜜蜂减少,一些地方的林木和作物不得不依靠人工授粉。 4、机器蜂很长一段时间内从功能上都无法取代真正的蜜蜂,我们还是需要像保护大熊猫一样去保护蜜蜂。 四月里草长莺飞,风和日暖,气温的上升带动了山西运城泓芝驿镇万亩梨花盛开。由于梨树属于典型的配子体型自交不亲和果树,需借助风或蜜蜂传粉,与其他品系的梨杂交才能结果。 但眼下,因为无法保证这一地区授粉的蜜蜂数量,穿梭在“千枝万朵压枝低”香雪间的“主角”已经更换。为提高产量,千名“蜜蜂人”采用了人工方式给梨树授粉,这些“蜜蜂人”每天可以挣到80元。 国际知名生物多样性保护专家、英国著名鸟类学家、中国—欧盟生物多样性项目官员约翰·马竞能(JohnMacKinnon)博士在四川也曾见过同样的场景,他感叹:“那里的女孩竟然要用梯子爬上苹果树,用毛笔为每一朵花授粉,这真是滑稽!”马竞能博士认为:“(蜜蜂授粉)本是大自然提供的免费服务,可由于蜜蜂数量锐减,我们现在却要雇人去做蜜蜂的活儿。” 据科技网站Verge2016年的报道,多项研究显示近年来美国全境的蜜蜂数量锐减,2015年蜂群数目总体损失了44.1%。而在世界第一蜂蜜出口大国的中国,蜜蜂这种并不起眼的小昆虫,生存也面临着多重威胁。时至今日,全世界的蜜蜂数量减少、甚至存在灭绝风险,可能已是一个全球性的大问题。 ▲“蜜蜂人”(图片来自网络) ●●● 蜜蜂灭绝, 推倒人类灭亡的第一张多米诺骨牌? 在地球生命漫长的演化史中,由于地质变化和大灾难,地球上的生物前后经历了5次较大规模的自然物种大灭绝事件。《纽约客》记者伊丽莎白•科尔伯特在其2014年的著作《大灭绝时代》中阐述了自己的观点:因为人类活动造成的影响,当下我们已经进入了第六次生物大灭绝时期。 这本著作中提到的乳齿象、大海雀、菊石等生物,在地球上都已彻底没了踪影。它们当然不会是在人类活动影响下灭绝的最后几种生物,不过这些生物的灭绝,如今看来,好像也并未重要到对人类或者其他动物的食物链造成极为密切的影响,但蜜蜂似乎是大不同的。 在坊间传闻中,有一个流传甚广的说法:“蜜蜂消失后,人类只能活四年”,这个假托爱因斯坦的说法虽然可能并不准确甚至有些极端,但却从一定程度上昭示了蜜蜂的特殊性。那么,蜜蜂物种的灭绝,到底会不会是推倒人类灭亡的第一张多米诺骨牌呢? ▲位于北京南海子麋鹿苑中的灭绝动物名单被做成了多米诺骨牌形状,不知未来是否需要加上蜜蜂的名字(图片来自网络) ▍除了失去蜂蜜,我们也将面临饥馑 相比人见人爱的呆萌熊猫,蜜蜂身形很小,飞行速度也很快,这让它们在日常生活中非常容易被忽视。蜜蜂的起源至今是一个悬而未决的争议性话题,不过科学家已经在缅甸琥珀中发现了距今1亿年前的蜜蜂。 相比起被认为是人类始祖的类人猿,则出现在5500万年前。在进化长河中,蜜蜂和人类的相处期竟然如此漫长,蜜蜂和人类的关系,可能也远比我们想象得更亲密。 在人类发现蔗糖和甜菜糖之前,是蜜蜂生产的蜂蜜开拓了人类舌头味蕾上最初的甜。假如蜜蜂灭绝了,首先人类可能再享受不到蜂蜜的美味了;其次,除了玉米、小麦、大米等风媒作物以外,全球85%的农作物都依赖虫媒授粉,如果传粉昆虫消失,虫媒作物的产量就会显著下降,有些甚至会出现减产甚至绝收的危机,人口数量持续暴增的人类将面临严重的饥荒。 据中国农业科学院蜜蜂研究所蜜蜂保护与生物安全研究室主任刁青云介绍,在一只蜜蜂的传粉过程中,它毛茸茸的身体上能沾住50万~75万粒花粉,使植物得到充分授精的机会,从而在提高粮食作物的产量和质量方面发挥巨大的作用。 刁青云向北京科技报| “科学加” 客户端记者提供了一组实验数据:通过蜜蜂授粉的作物普遍增产在10%以上,其中油菜作物可增产30%,荔枝更是达到增产100%,另外,蜜蜂授粉还可以减少人类使用植物激素,种子和果实的质量和口感普遍会更好,因此也可以保障食品的安全性。 美国每年依靠家养蜜蜂授粉的农产品产值达150亿美元,差不多相当于美国食品年消耗量的1/3。据中国农业科学院蜜蜂研究所昆虫授粉与生态研究室主任安建东介绍,在我国种植的农作物中,虫媒作物面积产量和蜂群变化有着非常密切的相关性。过去50年,我国蔬果虫媒作物的种植面积增加了474%,产量增加了828%,除了品种、栽培管理技术的贡献外,虫媒作物产量的增加主要来源于我国家养蜜蜂数量的增加。 ▲沾满花粉的蜜蜂(图片来源:蝌蚪五线谱) ▍击打蜜蜂这一“环”,生态链上将断裂更多“环” 英国诗人亚历山大·蒲柏曾写道:“自然的链条无论你击打哪一环,第十或者第十万,都将令它断裂。”蜜蜂身处自然链条中的关键一环,它与植物的协同进化效应使物种的多样性得到了最大的体现,假如蜜蜂这种物种灭绝,将有更多物种也随之消失。 在新疆喀什,每年4月都会有百万亩巴旦木花竞相开放,粉红色的花朵绚烂了整座城市。这种被作为当地特色美食的坚果巴旦木,适口性好,甜而不腻,富含单不饱和脂肪酸、锌,有很好的抗氧化功能,是含维生素E最多的坚果,而巴旦木是高度依赖昆虫授粉的果树,如果缺少蜜蜂等授粉昆虫,几乎不会结果。 据美国NPR电台2月24日报道,即使在大规模经济作物的种植的今天,在全球最大的“大杏仁”产区美国加利福尼亚,果农们每年春天仍然需要使用卡车运输数百万只花钱“雇来”的蜜蜂,从南方高速公路出发,长途跋涉2000千米到北方果园,等到花期结束再把这些蜜蜂送回去。 除了常见的巴旦木,更有许多濒临灭绝的珍稀植物甚至只能依靠特定的蜜蜂帮助授粉。假如这种蜜蜂不幸灭绝,那么这些珍稀植物也将接二连三地湮灭。刁青云介绍,在以色列中北部有一种珍稀的深紫色鸢尾花,它生长的地方建起了道路导致特定蜜蜂很难飞过去为其授粉,人类为此专门搭建了专有的“生态桥通道”。野生蜜蜂在访花过程中常常进行异花授粉,也会帮助提高植物的遗传多样性和基因型的复杂程度,从而保持了生物多样性的稳定。 ▲喀什的巴旦木花(图片来自网络) ●●● 重重威胁困境下生存的“蜜蜂”们 据中国科学院动物研究所动物进化与系统学重点实验室研究员朱朝东解释,准确地说,“蜜蜂”只是对整个蜜蜂总科的一个统称。真正细分的话,目前全世界记述的蜜蜂类昆虫物种共有2万多种。 一般根据人类对蜜蜂的驯化程度大致区分为野生蜜蜂和人工饲养的家蜂。相比起无法被准确监测统计的野生蜜蜂,家养蜜蜂的种类极少,目前主要包括东方蜜蜂、西方蜜蜂和一些熊蜂种类。当我们提到“保护蜜蜂”时,不仅仅指保护家养蜜蜂,野生蜜蜂的保护也刻不容缓。 ▍总体数量有所上升,但是物种多样性急降 刁青云表示,其实单从数量上来说,国内蜜蜂整个群体数量可能应该是上升的,因为得益于国内人工养殖家蜂数量的增长。人工饲养蜜蜂整体是可控的,既可以灵活移动,也能训练其进行特定的采集活动。2014年联合国粮农组织(FAO)给出的数据显示,中国人工饲养蜂群数量为907万,近几年仍呈上升趋势。 但由于缺乏更多的持续性检测类项目,野生蜜蜂的种群数量上就难以做出一个确切统计。朱朝东介绍,在我国,有多达1342个蜜蜂物种被记述,实际物种数量可能会更多。不过,中国野生蜜蜂的生存状况并不容乐观,很多野生蜜蜂的物种在被人发现之前,就可能已经灭绝。 朱朝东表示,蜜蜂物种丰富,很多人遇到蜜蜂就担心被蜇这种忧虑是根本不必要的,大部分蜜蜂物种对访花更感兴趣。少量蜜蜂种类还会像杜鹃鸟一样,在别的物种的巢穴内形成盗寄生现象。 朱朝东所在的研究组近年来一直在对西双版纳的橡胶林和江西的油茶林进行传粉昆虫多样性监测与研究工作。他们发现橡胶林的成林里,蜜蜂多样性要远远少于河边和天然林;地表植被被过度清除的油茶林,也不利于传粉蜜蜂的生存和繁衍。 即使在全世界范围内,蜜蜂物种种群数量也呈一个整体下降的趋势,朱朝东向北京科技报| “科学加” 客户端记者分享了2016年世界自然保护联盟(IUCN)发布的濒危物种红色名录,其中31个种类的蜜蜂赫然在目:包括30种熊蜂(Bombus)和1种切叶蜂(Megachile),其中极危3种,濒危1种,易危4种,无危18种,数据缺乏5种。 ▲周氏啮小蜂,是姬小蜂科啮小蜂属的一种优势寄生蜂,对美国白蛾等有害生物“情有独钟”,目前常被用于生物防治(图片来自网络) ▍杀虫剂、化肥、花期集中都导致蜜蜂减少 刁青云表示,全世界蜜蜂生存都面临着巨大威胁,首当其冲的是环境气候发生的巨大变化。无论是空气水体的污染还是二氧化碳的大量排放导致温度升高,这些因素都对野生传粉蜜蜂和植物之间的物候产生影响,从而导致发生时段不匹配;也会对它们的水源、食源,甚至是生长发育造成了巨大的影响。 其次城市化占地进程加快,人工植被的大量种植也会造成蜜蜂生存环境的流失、断裂和退化。 最重要的一点是农业扩大化生产,杀虫剂和化肥的使用不当导致开花植物减少,使蜜蜂缺少食物来源,也是致使蜜蜂中毒反应、病虫害大爆发的主要原因。同时,为适应机械化生产需要,大规模单一植被的种植会导致花期过于集中,也对蜜蜂的健康很不利;包括农户饲养管理模式的不妥当,比如过分追求产量,对蜜蜂健康的重视程度不够等,都导致蜜蜂的生存受到威胁。 养蜂行业里还存在着职业养蜂人数量减少和老龄化问题严重的掣制:因为人工养蜂太辛苦,导致许多人转行;调查显示,部分省市养蜂人平均年龄已达54岁,养蜂群体中,60岁以上的老人所占比例超过40%以上。刁青云认为,职业养蜂人的后继不力会直接导致蜂群数量减少,继而造成蜂产品成本价格增高。 至于国际上常常出现,常被提到的“蜂群崩溃失调病”或“蜂群衰竭失调”(ColonyCollapseDisorder,CCD)的现象,刁青云表示,养殖的蜜蜂的确会出现某种人类尚未研究清楚的原因而突然消失的特例,国际上科学家对发生原因也争论已久,但目前中国暂时还没有被报道发生该现象。 安建东提醒,外来物种入侵也是导致“土著”蜜蜂多样性下降的主要因素,比如,欧洲地熊蜂是一种优良的商品化蜂种,近20年来出口到世界各地为当地农作物授粉,产生了巨大的经济效益;但是同时,欧洲地熊蜂适应能力极强,很容易逃出温室在自然界成功营巢。 据报道,欧洲地熊蜂已经在新西兰、澳大利亚、日本、智利、阿根廷等国家造成了生物入侵现象,导致当地“土著”蜜蜂多样性下降,破坏了当地的生态系统平衡。再如,自从1896年意大利蜜蜂引入中国以来,对我国“土著”中华蜜蜂造成了一定程度上的负面影响。 据2005年的统计,受外来物种意大利蜜蜂的影响,近100年来,中国境内的中华蜜蜂分布区域缩小75%以上,种群数量减少80%以上。没有原驻地的天敌,入侵者们在数量上肆无忌惮大量爆发,会挤占侵蚀“土著”动植物的栖息地。这样一来,实际上以“土著”植物为食物的相关“土著”蜜蜂就没有合适的花蜜了,没有合适的花蜜或花粉,蜜蜂种群就下降了。 ▲欧洲熊峰(图片来自网络) ●●● 如何防止最坏的事情发生 如今,即使在暖和晴朗的春日,许多城市的小公园里也已经难觅蜜蜂的身影。如何防止蜜蜂灭绝这种最坏的事情发生?TED的演讲者,研究蜜蜂和蜂病的NoahWilson-Rich博士提出了蜜蜂不光要在乡间果园放养,同时也要和城市“和谐相处”的一种解决方案。 他认为每个城市都需要健康的蜜蜂,未来的城市生活需要更多的绿化,人们可以通过在城市公园、道路绿化带、庭院、楼顶和阳台上栽种更多花朵和蔬菜,并放置好隐蔽的城市蜂巢。他还提到波士顿、巴黎等一些大城市早已开始行动,比如巴黎歌剧院楼顶上的人工蜂巢就已经运作很多年了。 ▍种植有花植物和提供蜂巢保护蜜蜂 针对蜜蜂多样性显著下降这一现象,一些农业发达国家出台了相应的保护措施,例如最近几年,美国、英国、法国等相继出台了保护蜜蜂等传粉昆虫的国家发展战略规划。 朱朝东提到,目前国内对蜜蜂的保护手段主要体现在设施农业对蜜蜂的利用,从国家层面上推动发展绿色农业,促进作物的增产增收。比如使用对蜜蜂无毒或低毒的农药防治农业害虫,养蜂人加强对蜜蜂的营养供给,培育强壮的抗病蜂王,为蜜蜂创造适宜的生存环境。 为了保护我国中华蜜蜂(中蜂)的物种资源,国家和科研院所也开始研究并重视中蜂的繁衍和发展。如北京市房山区蒲洼乡建立起中蜂生态保护区和科普馆,还推出了蛇鱼川沟峪“中华蜜蜂生态观光谷”和“中蜂割蜜节”活动,一些国家级自然保护区也已经禁止在保护区内放养意大利蜂,鼓励当地村民通过木桶招蜂、野外引蜂等方式,保护当地的中华蜜蜂。 针对物种和数量更多的野生蜜蜂,从蜜源植物和栖息地两个角度都需要考虑有花植物的种植:在城市绿地、公园和农林生态系统中,增加有花植物的种植,可以招引蜂群并提供花蜜和花粉;提供蜂巢,可以为蜜蜂筑巢提供便利。朱朝东表示,种植有花植物和提供蜂巢是欧美目前普遍施行的保护传粉蜜蜂的方法,但在中国还处于科学研究阶段。 ▲中华蜜蜂(图片来自网络) ▍短期内机器蜂无法取代蜜蜂 为了防患于未然,科学家们也开始着手研究“机器蜂”或其他替代品,来实现蜜蜂的授粉功能,以应对未来蜜蜂可能消亡的糟糕情况。 2013年哈佛大学Wyss生物启发工程研究所曾制造了一款体重不到1/10克的机器蜂RoboBee。该机器蜂只有硬币大小,可以通过电脑控制在空中“飞行”,但是无法完成更多的动作,电池续航、传感器等方面还有诸多难题亟待解决。今年2月,日本科学家在一台超小型无人机上使用了新材料“离子液体凝胶”固定了一些马的鬃毛,通过指挥无人机飞过花朵的雄蕊到雌蕊从而顺利完成了授粉。但无论是机器蜜蜂还是无人机授粉,目前来看,短期内都无法代替蜜蜂。 想要生产1千克的蜂蜜,辛勤的蜜蜂必须要完成200万朵花以上的巨大“工作量”,90万英亩(约3642.17平方千米)的杏仁树,需要蜜蜂为3万亿朵花来授粉。像无人机授粉这种方式需要远程操控,指挥整个蜂群那样的一大群无人机似乎不切实际。只能寄希望于未来某日,通过使用全球定位系统和人工智能,无人机有一天“学会”自己飞行。 刁青云提出,机器蜂无法像真正蜜蜂一样“酿造”香甜的蜜,因为蜂产品内部有蜜蜂自身携带的生物活性物质,这点是机械蜂完全不可能取代的。 安建东认为,这是因为在传粉昆虫和开花植物的协同进化过程中,蜜蜂等昆虫逐渐形成了高效传播花粉的形态特征和生物学特性;有些传粉昆虫,为了适应某一类别的开花植物而演化出与该植物花器官相适应的形态结构;还有,在长期协同进化过程中,蜜蜂等传粉昆虫能够识别开花植物花粉的活性,在植物最佳的状态完成授粉受精过程。这些特性都是机器蜂难以具备的。 朱朝东表示,从现阶段的信息来看,机器蜂的出发点和设计是很美好的,但要用机器替代物种丰富、功能结构多样的蜜蜂,要实现为不同植物传粉,估计还面临很多挑战,有很长的路要走。
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中国绿色时报刊文:保护油茶林内的野生蜂巢穴
热度 2 zhuchaodong 2017-4-15 16:33
保护油茶林内的野生蜂巢穴 鸣谢: 潘春芳、刘霞编辑并帮助在中国绿色时报科技版刊文;丁亮 参与早期工作并 拍摄部分照片;黄敦元长期坚持油茶传粉研究 更新时间: 2017-04-14 11:15:23 来源: 中国绿色时报(2017-04-14) A:油茶地蜂的巢穴;  B:油茶地蜂的蜂粮和卵;  C:油茶地蜂访花;  D:大分舌蜂的蜂粮和卵;  E:大分舌蜂访花。 江西、湖南等地采集的部分油茶传粉蜜蜂。A:油茶地蜂 B:浙江地蜂 C:绿条无垫蜂  D:大分舌蜂 E:拟黄芦蜂 F:尖肩淡脉隧蜂 G:三条熊蜂 H:萃熊蜂 I:竹木蜂。 我国是油茶资源大国。南方地区现有油茶种植面积6400万亩。但一直以来,油茶产量难以提升,据《全国油茶产业发展规划》数据显示,全国油茶平均亩产茶油仅5.79千克左右。 油茶花期正值秋末冬初,传粉昆虫,尤其是能进行有效传粉的野生传粉蜜蜂比较少,难以满足油茶授粉的需要。对于异花授粉的油茶来说,花粉资源限制是导致结实率低,出现“千花一果”现象的重要原因之一。 1987年,中国林科院亚热带林业研究所赵尚武研究员应用家养蜜蜂为油茶授粉,有效坐果率提高1倍以上,且果实大、出油率高。但我国大部分油茶栽培地多处于亚热带地区,冬季温度低,不利于家养蜜蜂活动,且无法彻底解决家养蜜蜂因采集油茶花蜜和花粉中毒而导致蜜蜂后代死亡的问题。因而,家养蜜蜂作为油茶的有效增产措施没有得到大面积推广。 为此,利用本地油茶林区的野生传粉蜜蜂来提高油茶的传粉效率,解除油茶花粉资源限制,可以有效提高油茶的坐果率和产量,是解决当前我国油茶产业发展“瓶颈”的有效策略之一。 据调查,目前的油茶传粉昆虫约60种,主要包括大分舌蜂、油茶地蜂、湖南地蜂、浙江地蜂和纹地蜂等。2006年,中科院动物所朱朝东研究员课题组在蜜蜂研究专家吴燕如先生的指导下开始对大分舌蜂、油茶地蜂和湖南地蜂等油茶优势传粉野生蜜蜂进行相关研究。 油茶地蜂、大分舌蜂等油茶野生传粉蜜蜂是典型的地下筑巢的独栖类群,具有一定的聚群性。2006年后,研究人员通过“考古式”挖掘,先后对油茶地蜂、大分舌蜂和浙江地蜂的巢穴结构、营巢规律和其生活史等基础生物学进行了系统研究。 油茶地蜂、大分舌蜂等油茶野生传粉蜜蜂具有典型的“近食做巢”行为。这些野生传粉蜜蜂一般喜欢选择在油茶林区或周边林区土壤较好的坡面或是排水较好的平地上筑巢。虫室一般分布在60-120厘米左右深度的土壤中。巢口四周有细土覆盖,巢口附近的土壤比较湿润且有一定的杂草或枯草遮阴。 因此,为保护野生蜂巢穴,新造油茶林在整地之前,可以根据该蜂的巢穴特征,即巢口四周有细土覆盖,对整个林地进行踏查并对该蜂的巢区进行标记,采取措施避免人工活动对其栖息地环境的破坏。 油茶成林后,通过维持林下杂草适宜盖度的方式来保护蜂巢,避免过度人类活动干预,杜绝大面积除草剂和杀虫剂的使用。 对已经整地结束,严重破坏油茶新造林地野生蜜蜂栖息地环境的林区,建议根据油茶传粉野生蜜蜂的栖息地环境特性,人工营造适宜栖息地吸引油茶传粉的野生蜜蜂定居并建立固定的种群。 主要可行的方法和技术措施有: 场地的选择:人工营造的巢区需要选择在一定遮阴度的林区,土壤厚度不少于1米且有一定坡度的坡面基部或是排水顺畅的阴坡基部。 地表土壤的改良:由于新造林区斜坡基部都有不同程度的水土流失而导致地面表土沙化,不适合油茶传粉野生蜜蜂筑巢。可以将计划营造巢区的砂质表土铲除(一般5-10厘米)并重新填上细土(此项工作要在7月底之前完成,这样才能确保大分舌蜂等油茶传粉野生蜜蜂成虫活动期土壤有一定的湿度和紧实度)。 杂草覆盖:为了能够营造良好的栖息地环境,需要在营造区域种植一些杂草或是栽培一些常绿乔木来遮阴。 油茶花期巢区松土及保湿:油茶花期若干旱少雨,可以将表土铲除(一般5-10厘米)并给土壤浇透水,待水吸干后,再用地表细土填上,扒平整细,适当压实。 巢区附近油茶花粉资源的供给:为了能够吸引足够的野生蜜蜂前来新造巢区筑巢,需要在上述处理之后的巢区附近提供足够的油茶花粉资源。在项目实施期间,通过在油茶林区周边选择土壤条件比较好的林地人工密植杉木等速生树种来营造大分舌蜂的适宜栖息地环境,目前已经初步显示出成效。
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毛间距是蜜蜂采集和移除花粉的神器
热度 1 huayanc 2017-3-30 06:09
毛间距是蜜蜂采集和移除花粉的神器 陈华燕 众所周知,蜜蜂是最重要的传粉昆虫之一。蜜蜂以花为生,采集植物的花粉和花蜜。蜜蜂在采集花粉的同时也给植物的花授了粉,因为蜜蜂在不同的花上采集花粉时,会散落一些花粉到花上,而这些散落的花粉会造成植物的异花传粉。我们经常能看见访花的蜜蜂两只后足上携带着厚厚的花粉粒(图 1 ),有的甚至身体和脑袋上也挂满了花粉(图 2 )。当然,有些刚出来采集花粉的蜜蜂身上则很少有花粉 。那问题来了,蜜蜂是怎么把花粉采集到自己身上又怎么把花粉移除掉的呢?如果微距观察,蜜蜂是毛绒绒的。没错,蜜蜂身上的这些毛毛正是它们能够采集和移除花粉的秘密武器。一只工蜂一次外出觅食可以采集相当于自身 30% 体重的花粉,靠的就是身体上的三百多万根不同密度的毛。由美国乔治亚理工学院( Georgia Institute of Technology )的 Guillermo Amador 领衔的研究团队在《 Bioinspiration Biomimetics 》上近期发表的论文揭示,蜜蜂身体上不同部位的毛的间距与花粉颗粒大小的不同程度的协调与花粉的收集和移除有关,身体和复眼上的毛间距使得花粉颗粒悬浮在这些毛上并易于移除,而前足跗节上花粉刷的毛间距使得这些毛能够有效的把身体和复眼上的花粉颗粒移到后足的花粉篮上 ( http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-3190/aa5c6e/meta )。 蜜蜂通过梳理( grooming )行为,即用足和口器(嘴)擦拭身体,来收集和移除花粉(图 3 )。研究人员发现,复眼上的毛与毛之间的距离大致相当于蒲公英花粉颗粒的大小(图 4 )。这个间距使得花粉颗粒悬浮附着在这些毛上;而前足跗节的花粉刷上的毛密度更高,毛与毛之间的距离比复眼上的小 5 倍,这个间距使得这些毛能够像梳子一样把复眼上的花粉颗粒梳下并有效的收集起来。研究人员用高速摄像机观察固定住的蜜蜂前足的梳理行为,发现蜜蜂在 3 分钟内能从身上梳下并收集 15000 颗花粉颗粒。研究人员认为,如果没有前足上的这些具有特殊间距的毛,蜜蜂是不可能有效的收集花粉的。这个观点在他们设计仿真蜜蜂足模拟蜜蜂前足梳理附有花粉的复眼时得到了证实。但研究人员把仿真蜜蜂足涂上蜡时,光滑无毛的仿真足收集的花粉比不涂蜡的仿真足少 4 倍。高速摄像机还记录蜜蜂梳理行为的一个有趣现象:蜜蜂的梳理行为像是设定好程序的,不管身体上有没花粉,它们总是有规律的梳理身体,复眼上刷几十下,每只足刷 6 下,而且第一刷是最有效的。 研究人员还发现,花粉鞘(花粉颗粒表面上的粘稠液体)也是蜜蜂有效收集花粉颗粒的重要因素之一,因为花粉鞘能够增加花粉的粘附性。当研究人员在实验中把花粉鞘去除掉,发现蜜蜂收集花粉的能力下降了一半。 科学家们认为,这项研究能够进一步理解授粉的关键过程,以助于为传粉机器人设计出有效的花粉刷。另外,传粉昆虫用以收集和移除微小颗粒的方法或许会给设计表面清洁方法或工具带来启发。 图 1. 在马蹄草 Caltha palustris 上觅食的西方蜜蜂 Apis mellifera ,后足携带着厚厚的花粉粒。 图 2. 在马蹄草 Caltha palustris 上觅食的西方蜜蜂 Apis mellifera ,脑袋上沾满了花粉。 图 3. 在马蹄草 Caltha palustris 上梳理身体的西方蜜蜂 Apis mellifera 。 图 4. 在蒲公英( dandelion )上觅食的西方蜜蜂 Apis mellifera ,身体和复眼上的毛间距大致相当于蒲公英花粉颗粒的大小,使得花粉颗粒悬浮在这些毛上并易于移除。
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保护本土野生蜂巢穴生境
热度 2 zhuchaodong 2017-3-20 08:14
2006年前后,和吴燕如先生讨论如何开展中国蜜蜂总科研究。吴燕如先生提到中国油茶传粉的问题以及他们80年代对这些问题的研究情况。当时,我结合和Terry Griswold博士等申请FAO的传粉昆虫项目,对蜜蜂进行了一点调研,但对油茶传粉毫无概念。回国以后,在香山科学会议办公室杨老师的联络下,江西青龙集团和我们取得了联系,并支持我们在江西宜春油茶基地开展相关研究工作。当时,丁亮(科研助理)和黄敦元(合作培养硕士研究生)一起,在油茶基地蹲点,从传粉蜂多样性调查起步,逐步深入研究到优势传粉蜂的生活史。 通过实地了解和研讨会,我们了解到油茶在湖南、江西、广西等地非常普遍,相关企业也比较发达。但是,油茶产量一直难以提升。企业通过建立油茶种植基地,引进优良品种,对林地开展精细耕作等,期望提高油茶产出。油茶开花时节基本在国庆节后。这时的大部分昆虫种类和数量下降。油茶繁殖缺乏必要的传粉蜂,可能导致授粉不足。通过蹲点,课题组成员很快发现宜春当地油茶的野生传粉蜂的物种。同时, 我们很快发现这里存在一个现象:山地、基地和村边油茶林的传粉蜂数量明显不同。山地和村边少有人工管理,油茶林均有巢穴;而基地则由于除草剂和其它耕作措施,导致地面板结,很少巢穴。后续通过“考古式”挖掘,课题组才有油茶地蜂生活史的研究发现。这种油茶优势传粉蜂在地下筑巢深达1米以上,并沿主道挖出数个巢室。 后续,我们又开展了一些详尽的油茶传粉蜂巢穴生物学研究,如大分舌蜂等。这些工作为设计人工巢穴奠定了基础,也为人工增加单位面积传粉蜂巢密度提供了思路。下一步,我们要考虑如何定量记录传粉蜂巢密度,从而研究蜂巢和油茶产量之间的关联性。除了人工巢穴思路外,种植一些当地有花植物(草本)可能也是一个方法。我们的研究发现:油茶地蜂等传粉蜂主要访油茶,但也携带部分其它植物的花粉。这些草本植物应该也为本土野生蜂提供了适生环境和额外的花粉和花蜜。 在江西开展这方面研究的限制因素可能有以下几点: 1)红壤和砂石并存,比较难以定期开展巢穴研究; 2)雨水较多,设计的长期实验经常被打断; 3)精细耕作的油茶林地表缺乏植被,加之雨水冲刷,容易板结,传粉蜂难以筑巢。因此,自然蜂巢密度不高 林中生境 挖掘中的蜂巢(注意下部的传粉蜂) 巢室中的蜂粮和地蜂幼虫 尽管大部分(70%)的野生传粉蜂在土壤中筑巢,还有其它的具有不同的筑巢习性。研究和了解它们的筑巢习性,我们才能有针对性地保护生境,为它们构筑“安乐窝”提供相应的便利条件。 Bring Back the Pollinators: 5 Ways to Increase Nesting Habitat for Native Bees 【注】更加详细的信息见文后链接。 Recent research suggests that pollinators do better in urban environments, yet these mowed, mulched, and managed landscapes frequently lack a sufficient amount of nesting habitat needed to support large numbers of bees. As wild bees move off ag lands and head for the cities and suburbs, they may struggle to find their “dream home” amongst ours. Birds do it. Bees do it. Like birds, bees lay eggs in nests. Some even “feather” their nests with plant material or the fluff from downy leaves. 70% of bees nest in tunnels in bare earth, 30% lay their eggs in cavities – holes in dead wood, hollow stems, or even cracks in concrete or stone (only honey bees form hives.) Both ground nesting and cavity nesting bees create a ball from pollen and nectar on which they deposit an egg in a “bee nursery” known as a brood chamber. Ground nesting bees form tunnels in the ground with multiple brood chambers. Cavity nesting bees find an existing tunnel in the form of a hole in dead wood or the hollow stems of certain plants. They create brood chambers starting at the back of the tunnel and working their way to the front, sealing each chamber as they go with mud or bits of plant material. Bumblebee species nest in small colonies where multiple queens attend to the nest. They usually build their nest in dry, protected and hidden cavities below ground, such as an abandoned rodent burrow, under piles of wood or brush, under sheds or sometimes in old birdhouses. When we keep a clean and tidy garden, we’re frequently eliminating natural materials and features that would otherwise provide nesting habitat for bees and other insects. It may sound too good to be true – but here are some ways you can provide much needed habitat for bees and other insects while saving time, money, and energy. Illustration (left, Sarina Jepsen) showing ground nesting bees. Photo (right, Katharina Ullman) showing cavity nesting bees in a hollow stem. Mulch less, mulch different 70% of bees are ground nesting, such as the mining bee shown here. They need access to bare ground uncovered by mulch. Photo Rollin Coville Photo: Rollin Coville 70% of native bees nest in the ground. Frequently when the words “ground nesting” are mentioned, the natural reaction is to think of wasps, who have a bad reputation as ground nesting insects. Unlike ground nesting wasps, who will form hives in abandoned rodent burrows and larger underground cavities, native ground nesting bees form small, non-aggressive colonies. Ground nesting bees, such as the mining bee shown at right, are some of the earliest pollinators to emerge in spring, making them vital to pollination of fruit trees such as cherries, plums, and apricots, as well as other flowering trees, shrubs, and spring ephemerals. When it comes to ground nesting bees, access to bare ground is essential, and even a 1-inch layer of mulch can be as impenetrable as pavement to these small bees. People mulch for many reasons; to suppress weeds, prevent erosion, and because they feel it provides a clean aesthetic. If you must mulch, consider using compost or shredded leaves instead of chipped wood products. These alternatives will have the same weed suppression, water retention, and other properties – yet be light enough to allow ground nesting bees to pass through. Additionally they release nutrients and provide organic matter that actually improves your soil quality! Also consider mulching just the parts you see. It’s often sufficient to mulch just the first two feet or so into a bed, leaving areas in the back uncovered to allow access for pollinators. The pithy stem of a raspberry cane may be used by cavity nesting pollinators. Photo: Jennifer Hopwood Grow raspberries… ..and other plants with pithy or hollow stems such as Joe Pye weed ( Eutrochium spp.), elderberry ( Sambucus spp.), hydrangea, and others. Cavity nesting bees will make nests in the dried stems and twigs from previous years’ growth, so don’t aggressively cut back or clean up these plants and consider leaving dead branches alone. Other invasive plants such as bamboo, Japanese knotweed, and teasel should not be planted, but bundles of stems from these plants can serve as valuable nesting material (more on that below). Don’t forget the grasses, too! While we often skip grasses for showy flowers, native bunch grasses, such as switchgrass ( Panicum spp.), indian grass ( Sorghastrum nutans ), prairie dropseed ( Sporobolus heterolepsis ), little bluestem ( Schizachyrium scoparium ), big bluestem ( Andropogon geradii ), and grama grass ( Bouteloua spp.) provide nesting sites and protection for bumble bee queens to overwinter. Many of these grasses do double duty, serving as butterfly host plants as well. This perfectly round hole in the dead branch of a tree was likely made by a cavity nesting bee. Photo: Justin Wheeler Save a (dead) tree or “plant” a log Maybe it’s a reminder of our own mortality, but when we see a dead tree or even a dead branch, our first impulse is often “that’s gotta go!” In many cases this material poses no real danger, and, if it can be tolerated, this dead woody material provides an abundance of habitat for all sorts of wildlife. Beetles and carpenter ants burrow into dead wood, birds go after these insect treats, and this activity creates perfect chambers for cavity nesting bees to lay their eggs. While you may not want to gaze lovingly upon a dead tree from your kitchen window over morning coffee, you can add this valuable habitat to your landscape by leaving piles of twigs, branches, or logs in your garden. Build a better brush pile The very mention of a brush pile conjures up such nightmarish images (fire! snakes!) that the idea of adding one to your carefully cultivated landscape may seem anathema. Yet adding a brush pile is one of the most effective ways you can provide habitat for a diversity of wildlife while also benefiting the environment and saving money in the long-term . In most municipalities, local waste management authorities will collect curbside brush and either chip it and compost it or haul it off to a landfill. In both cases, you’re paying for this service in your trash bill. If everyone retained just a small amount of their clippings and pruned branches we could reduce the burden on our waste management system. More to the point however, small mammals will also make use of a brush pile, creating burrows that later provide space for bumble bees to nest. Brush piles also provide cover for other ground nesting bees, and provide food for many other invertebrates who eventually break the piles down into valuable organic matter for your garden. Worried about it being an eyesore? Get creative and build a “brush fence” , hide the pile behind ornamental grasses, or simply install a Pollinator Friendly Habitat sign to advertise your good intentions to your neighbors. Bee houses While bee hotels can be attractive additions to your garden, they need to contain the right materials and be easy to clean or replace – otherwise they may do more harm than good. These bee hotels by Marta Zientek use natural materials, others use man-made paper tubes. In recent years the concept of “bee houses” have gained popularity, with many D.I.Y. versions popping up on Pinterest and commercially available versions appearing in gardening catalogs. These artificial nesting structures are meant to support mason bees, leafcutter bees, and other cavity nesters. A “bee hotel” can be as simple as a bundle of cut bamboo stems. Once bees emerge these stems should be discarded and replaced to prevent disease. Photo: Mace Vaughan Some use cuts of bamboo, others cardboard tubes. Many are elaborate and quite beautiful – but the efficacy of these structures varies widely. Building a bee hotel can be a fun, crafty, D.I.Y. adventure, and provide valuable nesting habitat, but when not properly maintained these structures become a sponge for pathogens and mites which build up in the nesting material over time. If choosing to design and build or purchase a man-made bee hotel, just be aware it’s not a “set it and forget it” proposition. One of the easiest ways to create a “bee hotel” with minimal effort and maintenance is simply to bundle cuts of bamboo or other hollow or pithy stems that are closed at one end (bees will not lay eggs in cavities open at both sides) and hang them in a sheltered location. If possible, orient the material so it’s facing southeast so it will be warmed by the morning sun. Bamboo, Japanese knotweed, and teasel all provide excellent material for this purpose. Often you can cut just behind the node (raised bumpy part of the stem) to create a perfect tunnel. Hang your bundle beneath a roof overhang or other sheltered location or place them in a bucket laid on its side. (For complete details and instructions checkout our fact sheet Tunnel Nests for Native Bees .) Whatever material you use, be sure to replace it every other year to destroy any pathogens or mites that may have also taken up residence in the material. A good plan is to make a new nest over the winter each year and hang it next to the old one. Once the bees have emerged in spring, remove and discard the old material. Bringing it all together In this illustration we show how a well designed garden can include many opportunities to provide nesting habitat as landscape features. Source: USDA Resources Fact Sheet: Nests for Native Bees Fact Sheet: Tunnel Nests for Native Bees Enhancing Nest Sites for Native Bee Crop Pollinators Written by Justin Wheeler, Web and Communications Specialist
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有趣的机器小蜜蜂
热度 1 zhuchaodong 2017-3-9 17:35
机器小蜜蜂的报道,已经出来了一段时间。该想法从传粉功能角度,进行仿生设计,思路非常独特、创新,受到普遍欢迎。相信在设施农业中,对应花部结构比较简单的特定作物,机器小蜜蜂应该有一定程度的应用空间。但是,这样的设计,恰恰忽略了物种互作及生物学特化结构的重要性。对于大部分的有花植物,有几个问题,机器小蜜蜂的新颖构思还需要作出相应的调整:1)特殊的花部结构;2)较小的花型;3)不同类型的有花植物并存。显然,无人操控情况下的自动化更加符合理想预期。电池的续航能力和环保程度,也需要在后续研究、发展。 从现阶段的信息来看,设计很美好,但要用机器替代物种丰富、功能结构多样的蜜蜂,实现不同植物传粉,估计还面临很多挑战,有很长的路要走。某种意义上讲,理念不科学的原型设计,也可能会导致公众忽视野生传粉者的保护。 附1:https://www.newscientist.com/article/2120832-robotic-bee-could-help-pollinate-crops-as-real-bees-decline/ Robotic bee could help pollinate crops as real bees decline Robotic pollen collector Eijiro Miyako By Alice Klein A drone that can pollinate flowers may one day work side by side with bees to improve crop yields. About three-quarters of global crop species, from apples to almonds, rely on pollination by bees and other insects. But pesticides , land clearing and climate change have caused declines in many of these creatures, creating problems for farmers. Pollination is needed for reproduction in flowering plants. Male flower parts, or stamens, produce pollen that fertilises female parts, known as pistils, to make seeds. In self-pollinating flowers, the stamen sheds pollen directly onto the pistil. Cross-pollination, however, requires the transfer of pollen from one plant to another. This mostly relies on pollen becoming stuck to the bodies of bees and other insects when they feed on flowers, and then being deposited on the next plant they visit. It has advantages over self-pollination, in that it increases genetic diversity and improves the quantity and quality of crops. Eijiro Miyako at Japan’s National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, and his colleagues have used the principle of cross-pollination in bees to make a drone that transports pollen between flowers. The manually controlled drone is 4 centimetres wide and weighs 15 grams. The bottom is covered in horsehair coated in a special sticky gel. When the drone flies onto a flower, pollen grains stick lightly to the gel, then rub off on the next flower visited. In experiments, the drone was able to cross-pollinate Japanese lilies ( Lilium japonicum ). Moreover, the soft, flexible animal hairs did not damage the stamens or pistils when the drone landed on the flowers. Flying free Miyako says the team is now working on developing autonomous drones that could help farmers to pollinate their crops. GPS, high-resolution cameras and artificial intelligence will be required for the drones to independently track their way between flowers and land on them correctly, though it will be some time before all that is in place. “We hope this will help to counter the problem of bee declines,” says Miyako. “But importantly, bees and drones should be used together.” Making it stick Eijiro Miyako Saul Cunningham at the Australian National University in Canberra says that using drones to pollinate flowers is an intriguing idea but may not be economically feasible. “If you think about the almond industry, for example, you have orchards that stretch for kilometres and each individual tree can support 50,000 flowers,” he says. “So the scale on which you would have to operate your robotic pollinators is mind-boggling.” Several more financially viable strategies for tackling the bee decline are currently being pursued, says Cunningham. These include better management of bees through the use of fewer pesticides, breeding crop varieties that can self-pollinate instead of relying on cross-pollination, and the use of machines to spray pollen over crops. Journal reference: Chem , DOI: 10.1016/j.chempr.2017.01.008 附2:http://www.designboom.com/technology/haldewag-plan-bee-drone-03-03-2017/?from=singlemessage plan bee' drone artificially pollinates flowers on behalf of bees industrial designer anna haldewag has created a bee-like drone that could replace real bees in pollinating flowers, should the population die out. aptly named ‘plan bee’ the prototype is a self sustainable device that works peacefully alongside nature in order to continue to growth of plants by cross-pollination. the project draws parallels with earlier research from this year by japanese scientist eijiro miyako , who successfully pollinated a flower using a $100 drone from amazon covered with patches of horse hair. the plan bee drone is designed to mimic the shape of a flower ‘plan bee’ builds on the concept of drone pollination, taking the design a step further. the drone is created to mirror the image of a flower while it interacts with the plant, and the essence of the bee is reproduced through the drone’s black and yellow stripes. upon approaching a flower, ‘plan bee’ sucks up pollen through holes on its underneath, working similar to a vacuum cleaner. as it moves on to the next flower, plan bee’s top vents push air through, causing the pollen to fall out and reproducing the natural cross-pollination pattern of a bee. the drones could be reproduced to work on a large agricultural scale the propellers on the drone are specifically designed to help push air through the top vents, releasing the pollen. ‘ plan bee’ incorporates a camera underneath the drone, which is able to detect flowers using ultra-violet light, mimiking the sight of a bee . haldewag explains the importance of using artificial pollination on a global scale, stating that ‘this concept has the ability to move beyond a backyard and into the future of hydroponics and space.’ the project is designed to raise awareness about the declining bee population, caused by the use of pesticides and chemicals. plan bee concept is designed to raise awareness about the world’s declining bee population the bee drone is designed to work peacefully alongside nature
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芋头花:佛焰苞内的秘密
热度 7 ecoliugy 2014-4-25 17:22
芋头一类属天南星家族,传粉故事五花八门,十分奇妙 生活中我们所说的芋头,与大海芋、龟背竹和红掌一样,血缘较近,均属于天南星科植物。天南星科植物的肉穗花序被形似花冠的总苞片包裹。苞片因形似似庙里面供奉佛祖的烛台,因此被称之为“佛焰苞”。 佛焰苞是天南星科植物的花,形态奇特。佛焰苞中也蕴含着复杂精妙的故事,尤其是天南星科植物的传粉故事特别精彩。天南星科的雌雄花便藏在佛焰苞之中,打开佛焰苞下部球形的结构,便可看到天南星雄花和雌花上下排列。 滴水芋的佛焰苞与雌雄花结构,常将虫子困在雌蕊闺房之中 为了提高传粉效率,很多佛焰苞(如海芋、滴水芋)或只有在上端有一个小小的口,供传粉昆虫进入,一旦进入之后便并将其困住,直到传粉结束,放在下端打开一个口,让小虫子出去;其它如版纳特别常见的 疣柄魔芋则更为奇特。佛焰苞花序在傍晚时分能够快速升温,将臭烘烘的味道散发到出去,吸引粪甲前来就餐。疣柄魔芋花序中间具有一大坨 “ 大面包 ” ,可供大量粪甲美餐一顿,并让其在上面交配。由于疣柄魔芋 花冠内表面极为光滑,等 粪甲吃饱淫乱之时,不慎落入花中,便难以爬出来。男男女女的粪甲在花蕊间乱爬,最终帮助疣柄魔芋传粉 。另外如 以色列和利比亚地区特有的一种巴勒斯坦海芋( Arum palaestinum )依靠嗅觉拟态欺骗果蝇帮助其传粉。巴勒斯坦海芋散发出果酒的味道,形似酵母发酵过一般,吸引 8 种果蝇进入佛焰苞中,并将其困住白白帮助其传粉。天南星的传粉模式多样,欺骗手段五花八门,令人称奇。 巴勒斯坦海芋模拟酵母味道,欺骗果蝇帮助其传粉 由于天南星的雌雄花一般是上下排列在佛焰苞中间的茎干之上,雌雄花成熟快慢,决定了天南星在特定的时刻的性别。雌雄先后不一样。一些天南星科植物具有雌性,雄性或雌雄花的性别阶段,不同个体间,或同一个体间不同年份性别不相同,性别可随自然环境变来变去,相当神奇。如华南地区常见的一把伞南星( Arisaema erubescens ),同一个植株便可在不同的季节呈现出不同的性别。昆明植物所一哥们发现,水热肥力较好的年份,一把伞南星根茎长得较大,那就变成雌性;水热较差,根茎瘦弱便变成雄性;或者居于其中,雌雄花都有。性别变幻如魔术一般,令所有的伪娘和女汉子都为之感到汗颜。 还有,天南星科植物的故事还有很多很多,研究也并不是很多,佛焰苞内的秘密一时还真说不完呢。 疣柄魔芋能快速升温,释放巨臭味吸引粪甲前来美餐淫乱,助其传粉
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波波夫院士关于野生蜜蜂作用的阐述
热度 4 zhuchaodong 2014-3-20 21:16
近来,野生蜜蜂在生态系统中功能得到越来越多的关注。数据也表明它们对某些植物(包括农作物)具有增加产量的作用。而且,这样的作用是不可替代的。 1955年3月,前苏联科学院通讯院士、昆虫学家波波夫率领动植物研究所共7人来华访问,推动了中苏合作研究紫胶计划,并成立紫胶工作队。该计划实质上也启动了云南动植物区系调查。工作队由刘崇乐研究员任队长。1956年,中科院综考会成立,紫胶工作队改名为云南生物考察队。1958年,又改名为热带生物资源考察队。紫胶野外调查工作结束,进入定点试验和技术推广阶段。1958年秋冬,昆明动物研究所以紫胶工作站为基础成立,由刘崇乐研究员任所长。 1956-1960,中国蜜蜂专家,吴燕如研究员即师从波波夫院士,在前苏联动物研究所攻读副博士学位。 1958年,波波夫(通讯院士)关于蜜蜂和显花植物的关系的论文被翻译发表在昆虫学报。文中几点摘录如下 - 1)单食性或者寡食性的研究需要格外慎重。正确的方法是,在整个营养季,对蜜蜂区系和蜜源植物之间的关系进行调查和记录。方法虽然简单耗时,但目前看来,仍然是比较有效的方法。 2)地质历史、生境、气候等因素决定了蜜蜂和蜜源植物的区系,进而决定了它们之间的互作关系。 3)莫 拉 推 茨(1875-1876)开始了中亚的蜜蜂区系研究。到该论文发表之时,已知中亚蜜蜂70属1200余种。如果考虑这个区域的山区,则至少增加1倍。 4)藜科是从风媒逐渐转为虫媒的。 5)蜜蜂与植物各自的历史、长期的共同起源和相互适应是蜜蜂单食性和寡食性形成的前提。 6)由于沙漠沃土和熟化土显花植物丰富而量大、易于筑巢,蜜蜂区系成分较高、虫口密度较大。 7)野生蜜蜂是苜蓿的主要传粉者,而家养蜜蜂可能访花数量较大,但授粉比例低于6%。 8)朱拉 失 洛 夫发现在 苜蓿地设置人工巢穴,只有11.6%有Megachile的种类。 我们最近江西、四川的野外工作,也发现人工巢穴中野生蜜蜂的比例很低。 附件: 波波夫 ,1958. 蜜蜂科和显花植物的关系以及对苜蓿的授粉作用 . 昆虫学报,8(3):191-199. 吴燕如 . 1960. 苏联别尔格勒德地区巴里索夫卡豆科植物的传粉蜜蜂. 苏联科学院动物研究所生物学副博士论文.(俄文论文及中文译文由中国科学院及北京图书馆各保存一份, 导师:苏联科学院通讯院士 V. V. Popov.) 吴燕如研究员收藏
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神秘的花花世界
热度 14 saraca 2014-1-7 21:45
图1:高榕Ficus altissima的专性传粉小蜂。 隐秘的花花世界( The secret of figs) 引言 植物开花大多为了炫耀花儿的美丽或芳香,吸引昆虫来拜访。然而,绚丽多姿的植物界中却有一类植物反其道而行之。它们虽有柔嫩漂亮的花朵,但花儿被隐藏在密封的球形榕果内,不为外界所见。令人称奇的是,其传粉昆虫——榕小蜂天生就有一种神奇的本领,能嗅到空气里榕果中雌花开放时的味道,于是“养在深闺有人识”的故事就这样展开了。 花开为了谁? 试问,花开为了谁?肯定有植物学 家回答:招蜂引蝶,传播花粉,繁衍后 代。通常,虫媒植物为了传播花粉,大多 生着一幅花型大而漂亮的面孔,生怕尺 寸太小、花貌平平而被传粉昆虫忽略, 如荷花、牡丹、菊花、兰花等。有的虫媒 植物花色艳丽,气味浓郁,常见的如蜜 源植物紫云英、槐花,浓香扑鼻的夜来 香、晚香玉,甚至是散发恶臭味儿的疣 柄魔芋、以臭闻名的热带雨林植物大花 草等。这些靠虫媒传粉的花,似乎都有 个担心:可千万不要成为花丛中的“灰姑 娘”而受虫儿冷落呀! 你知道吗? 丰富多彩的自然界,还存 在着这样一类植物。它们将自己的花朵 悄悄地隐藏起来,用厚实而肉质的花 序托将花儿包裹其内,从花芽萌动、开 放到结果,都在一个封闭幽暗的环境中 完成。外界不能一睹其开花的风采,虫 儿也看不见花开时的绰约风姿。它们呀,就 是植物界唯一一类具有隐头花序的植 物——榕属 (Ficus) 植物。 榕属又名无花果属,桑科 (Moraceae)常绿乔木或灌木。之所以 称榕属植物的花序为隐头花序,是因为其结构类似于 向日葵的开放式头状花序。可不知为什 么,造物主将这一圆饼状的头状花序内 陷合拢,成为一个球形密封的隐头花 序,如人们熟知的无花果。掰开熟透的 无花果,你一定会为里面成熟的内瓤散 发出的甜香所吸引,同时也会为里面夹 杂的籽儿费解。放进嘴里吃起来甜甜 软软的瓤,正是这头状花序托,而那些 一粒粒的籽儿,就是无花果尚未发育完 全的种子。 无花果原产地中海,西汉时张骞出 使西域,由波斯带入我国,逐渐成为传 统栽培水果,在新疆等地尤为丰产。遗 憾的是,当时只引种了植物,没有引进与 无花果相匹配的榕小蜂。由于缺少有效 传粉,我国的无花果找不到能发芽的种 子,主要靠扦插进行无性繁殖。 图2:高榕Ficus altissima的传粉小蜂,苞片口已经松动。 你是我的唯一 那么,隐头花序植物究竟是怎样 传宗接代的呢?在长期进化过程中,花 儿与虫儿之间,形成了一种天然的默 契——虫儿生来为花儿飞,花儿绽放仅 为虫儿来。隐头花序植物自然也不能免 俗,但它只对一类传粉昆虫——榕小蜂 情有独钟,稳定地形成了榕树和榕小蜂 的协同进化关系。所谓协同进化关系, 是指两个物种之间在漫长的进化过程 中,形成一种相互适应的进化关系, 其中一个物种在形态或功能上的改变, 会引起另一方适应性的进化。 就隐头花序(即榕果)来说,榕树 为榕小蜂提供了产卵繁殖后代的场所, 榕小蜂为榕树的授粉提供了可能。最 令人称奇的是,越来越多的研究表明, 一种榕小蜂只为一种榕树传粉,而一种 榕树也只有唯一的一种传粉榕小蜂可 以进入到果腔内传粉或产卵。当然,由 于环境等因素的影响,也有极少数的榕 属植物会加以变通,进化为一树多蜂或 一蜂多树的繁殖生物学本领,从而达到 “香火延续”的目的。 事实上,科学家对榕树和榕小蜂 的协同进化研究一般都在热带雨林或 亚热带森林中进行,常人很少有机会亲 自体验。然而,如果你稍加留心,也许会 发现在你身边,探寻这样隐秘的花花世 界并非难事。不信,请跟我来。 图3:Ficus pulima 攀爬于枸骨上的薜荔果。 薜荔果的秘密 初夏的一天,行走于植物园内。不 经意间,惊讶地发现枸骨丛中隐藏 着一颗颗饱满的大果实。它们形似陀 螺或梨果,头尖底平。这不正像一个成 熟的无花果吗?好奇之余,用手轻轻捏 了一下,竟然硬邦邦的,没有无花果那 么软。稍微用力一掰,这胖嘟嘟的果实 就一分为二了。天哪,花序里面竟 如此整齐,如刚修剪过的草坪,平 平整整地排列着许多肉眼未能分辨的 小花。 朋友是研究榕树与其传粉昆虫 榕小蜂的协同进化关系方面的专家,听 我描述一番,又看了照片,告诉我这是 薜荔。自古以来,人们就用其茎叶做药, 有祛风除湿、活血通络的作用。薜荔果 含有大量可食用果胶物质,在长江以南 地区常用来制作凉粉。试想,亮晶晶的 一碗薜荔凉粉,加入少许冰糖和冰块, 不失为盛夏消暑的佳肴。 我把半个榕果放到解剖镜下,这下 就更明白这个隐头花序的结构了。瞧, 果实壁上渗出了点点白色的乳汁,那是 桑科植物特有的乳汁导管组织分泌的。 硕大的果腔内,铺就了一层红色的“地 毯”,其实是一朵朵尚未成熟的雌花。 此时,雌花的柱头早已伸出,亮晶晶的, 温润芳香。这是为了等传粉榕小蜂进 来后,将其子房提供给榕小蜂传粉或产 卵。一旦榕小蜂钻入雌花的子房产卵, 这类雌花就成了不育的“女汉子”,不会 接受雄花的花粉而受精结籽,成为失去 性别的中性花——瘿花。没有榕小蜂钻 入的雌花,接受榕小蜂带来的花粉后, 正常发育受精,最终结籽。 图4:薜荔榕果的隐头花序的内部结构放大图。 图5:薜荔榕果的隐头花序的 内部 结构图。 世代协同繁衍 榕小蜂是如何进出这神秘的“堡 垒”呢?榕果的截平端有一个层层叠叠 的苞片口(图4),苞片口附近生长着许多雄 花。一旦嗅到隐头花序内雌花散发出的 成熟味道,那些身体纤细瘦弱、体长仅 有两三毫米长的榕小蜂就会从稍微松动 的苞片口进入。英勇的榕小蜂为了到雌 花区产卵,利用头顶的一双触角,巧妙 地将一层又一层的苞片顶开,穿过层层 叠叠的苞片缝隙。然而,历尽千辛万苦,能到 果腔内的榕小蜂大多数都已经“缺胳 膊少腿”。不过,这一路的伤痛都无法 阻止坚韧的榕小蜂继续行使其使命。 很快,雌蜂会将产卵器从雌花的柱头 插入到子房内,把卵产在子房。有的雌 蜂还带来了外源花粉,顺便沾到柱头 上,替榕树完成传粉。做完这一切后, 大部分雌蜂会很快死去,被果腔内的组 织分解吸收。 没过几天,榕果苞片口的雄花成 熟了,榕小蜂的后代也孵化出来了。刚 出生的雄蜂光滑利落,无翅无触角,一 辈子(生活史为1到2个月)都不变样地 生活在榕果里。相反,雌蜂有模有样, 头顶触角,身有双翅,尾带交配器,浑 身散发着成熟的气息,吸引异性前来交 配。完成交配的雄蜂,有的立即死去;有 的会咬破层层苞片,让“爱妻”顺利飞出 榕果,然后才永远地合上双眼。雌蜂肩 负着繁殖后代的重任,它们轻舞双翅, 穿过苞片口附近的雄花群,翅膀上会沾 满花粉。飞出去干什么呢?原来另一棵 薜荔树上的雌性隐头花序的雌花开放 了,正散发着诱人的香味吸引榕小蜂前 往。新生的榕小蜂如前辈们一样,将飞 往别的隐头花序,继续“闯关”完成使 命。 当然,上述的薜荔榕果在功能上分 为雌雄异株。也有的榕属植物雌雄同果, 同一个榕果里既有雌花也有雄花。根 据柱头的长短,雌花分为长柱花和短柱 花,这是为了适应榕小蜂而进化出的可 育种子和可产卵的两类雌花。成功闯进 榕果的榕小蜂在黑暗里传粉,产卵后就 地死去,而榕小蜂后代则穿过苞片口的 雄花群,携带着花粉又飞向新的榕果,开 始新一轮短促而精彩的生命乐章! 这可怜可爱可敬的榕小蜂;这天 造地设、结构精巧的隐头花序;这惊心 动魄、亡命天涯似的“闯关授粉”,在全 球热带和亚热带地区近千种榕属植物 中,不断上演,生生不息。 图6:可敬可爱勇敢的小蜂。 图7:凭着准确无误的嗅觉,蜂拥而上的榕小蜂。 注:本文发表于《科学画报》 2013.12( 部分图片 由中国科学院西双版纳热带植物园彭艳琼 研究员提供。)
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象牙参等到花儿都谢了
热度 2 ecoliugy 2013-12-27 17:49
喜马拉雅山区特有的姜科花卉象牙参 象牙参是喜马拉雅山区特有的姜科植物。象牙参花朵有个长长的花管,十分酷似达尔文描述的兰花,也需要长嘴的昆虫才能帮助其传粉。版纳植物园张志强博士在横断山区连续3年的观察,发现横断山区并未没有长嘴的昆虫前来帮助象牙参传粉,只偶尔有一些蜜蜂前来采集花粉,并不能帮助象牙参真正传粉,进而结果生子传宗接代。 等啊等啊等啊,为了等待长嘴昆虫的出现,象牙参也慢慢地发生着变化。开花时间从正常的一天延长了六七天,直等到花儿也谢了,也未见着长嘴虫新的出现。在2010年发表的 Plant Biology文章 中,这群研究植物性生活的植物人推测,可能是气候变化促使长嘴的昆虫在横断山区消亡了。 3年的等待终于有了新消息。前几天繁殖植物学组的李庆军老师在他手机微信上炫,说他们在尼泊尔找到了长嘴的传粉昆虫--蜂虻,蜂虻的长嘴如佩剑一样折叠在胸前,十分震撼。实在没想到象牙参夫人久等的夫君竟然是这样的一位骑士,妙哉,妙哉。 一种长嘴的蜂虻 (网络图片)
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植物佳丽---疣柄魔芋
热度 9 saraca 2011-11-7 18:25
在热闹的奇花异卉园,除了闻歌起舞的跳舞草,手一碰就敏感地合拢叶子的含羞草外,还有一种令人称奇的植物,叫疣柄魔芋( Amorphophallus paeoniifolium )。不过多数情况下,游客们很少关注它。它就像这奇花异卉园中的一位“壁花”,除了春天开花时让人称奇之外,其余季节就几乎无人问津了。 疣柄魔芋,见过的人一听到,大都会皱眉而说:“哇,开花太臭了!”让人掩鼻的臭味,虽令人远之,却吸引着传粉生物和植物学家靠近:多么壮观的魔芋花啊! 每年四五月份,疣柄魔芋的花序就会从地上冒出,绽放成一朵紫色巨花,足有一面盆那么大。看,具百褶裙般的紫佛焰苞正好转了一个圈,中央是手腕粗的金黄色花序,顶端是天南星科特有的钝圆锥状附属器。附属器呈深紫色,像美女盘起的发髻,刚好挺出佛焰苞外。 盛开的疣柄魔芋,如一位身着华丽衣裙的贵妇,端庄、大气、美丽! 佛焰苞内的花序是由细细密密的单性花组成,上部为雄花区,下部为雌花区。研究表明,雄花序区的温度特别高,有烫手之感,高温使花的臭味更浓,传得更远。臭味相投的传粉生物纷沓而至,落入了佛焰苞内,陶醉在雌花分泌的蜜汁里。从这个花序爬到另一个花序,这些虫子顺利地帮疣柄魔芋完成了传宗接代的重大任务。 四五天的热闹过后,授粉已完成,佛焰苞逐渐萎蔫,一切都水到渠成,花开花落,花落结果。花序柄、花序轴慢慢伸长,逐渐发育为果序柄、果序轴,上面结满了大大小小的绿色幼果。整个夏天,一颗颗浆果由嫩绿,转至深绿,再到黄,逐渐变红。10月,终于修成了“正果”。这时的果序,长达50-100厘米之间,粗如小孩的胳膊,颇为壮观。 熟透的疣柄魔芋,远远看去,像极了日本江户时代的美女,袅袅娜娜,亭亭玉立。看,整个棒状果序是她曼妙的身姿,熟透的浆果像一粒粒珍珠镶嵌成一件精致的和服,红中透黄,黄里泛绿,颜色鲜艳,裁剪合体。果序上部,散粉后的雄花区,恰好构成了美女细长的颈项,头顶是高高盘起的发髻,乍一看就是一位侧目专注,超然淡定的佳丽! 美女有所思,美女有所虑。颀长的身材,白皙的颈项,微微转过头的神态,不失为一副典雅、温婉、清丽的美人图。 如此一位佳人,在魔芋属 Amorphophallus 家族中,也同样具有肥厚的块茎,大小约为20厘米宽,30厘米长,可重达15公斤。这厚实的块茎富含淀粉,可用来做魔芋食品,富含人体所需的营养元素,是人们比较欢迎的绿色食品。
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“采花大盗”蝙蝠的传粉行为
gaojianguo 2011-8-12 10:56
“采花大盗”蝙蝠的传粉行为
图片来自Science科普网站 除了蜜蜂和鸟类,蝙蝠也会为植物传粉,并且充当"月老"的蝙蝠种类很多。近日,德国科学家在古巴丛林里发现植物圆盘状的叶能够提高传粉效率,这种特殊形状的叶子可以精确蝙蝠的超声定位。研究人员认为,这种进化有两个好处,首先对于蝙蝠来说可以节省寻找蜜源的能量,而对于种群急需扩大的Marcgravia evenia (一种藤本植物)来说急需这样的高效传粉者。他们的研究结果发表在Science. 相关阅读: 腊肠树传粉为什么要靠蝙 蝠 蝙蝠的生态作 用 How to Invite Bats for Dinne r
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破译花朵密码
ELOA 2009-5-28 13:38
史 军 发表于 2009-05-21 21:39 又到乱花渐欲迷人眼的季节了。 油菜的金黄,桃花的粉红,漫天飞舞的白杨花粉和着淡淡的玉兰香,一同向人们的感官发起冲击。这可不是花朵们向你争风献媚。它们还有蜜蜂、蝴蝶这些重要的客人需要招待,目的只有一个利用这些客人把花粉送到合适的柱头上。艳丽的色彩和馥郁的香气正是花朵指导蜂蝶等传粉者行动的密码。花朵是怎样利用这些密码跟传粉者联络的呢? 香气是路标 很多昆虫都无法抗拒月季的香味。 在钢筋混凝土浇铸的都市中,偶尔闯入我们鼻腔的一丝花香,瞬时就湮没在车流和人流的气味中。不过,对于蜜蜂、蝴蝶等传粉昆虫来说,这些若有若无的香气,就像大海中的航标灯虽然有时会被巨浪埋没,但最终会把它们引向心仪已久的花朵。 在繁花似锦的季节里,各种花香对于我们大多数人的鼻子,就像一锅大杂烩。不过,昆虫的嗅觉可要比我们灵敏得多,不仅能够探测到细微的气味,还能在其中找到自己的最爱。正因如此,花朵为各自的传粉者量身定做了香气路标。 玫瑰、月季那种略带甜味的芳香气息是很多昆虫的所爱,一如我们香水中的夏奈尔五号。在很多时候,这类气味都是以芳香的芳樟醇和安息香醛为基底,搭配特殊的酯类(如玫瑰中的乙酸香茅酯)调制而成的。虽然,不同植物的调制配方会有所差别,但是香甜味所表达的基本含义是相同的这里有食物(花粉和花蜜),请来用餐。对于嗜好花粉和花蜜的蜂类和蝶类,这样的气味是无法抗拒的。尽管蝇类昆虫也会对香甜的味道感兴趣,不过对它们来说,腐烂的味道更具吸引力。于是,那些需要蝇类传粉的植物,在花香(准确的说应该是花臭)中添加了胺类物质。生活在马来西亚丛林中那臭气熏天的大王花,无疑是这类植物的代表。 可是,有些花朵既不香也不臭,散发的却是修剪草坪之后留下的味道。这又是为谁准备的呢?那些寻味而来的胡蜂给出了答案。通常,植物在受到食草动物侵害时,会释放大量的己醛、己醇等脂肪酸衍生物,这些带青草味的化学物质会召唤胡蜂、姬蜂等肉食性昆虫前来清除害虫,解救受害植物。发出假的求救信号,却引来了真的传粉者,像火烧兰这样的花朵当然会没事偷着乐了。 香气路标在花朵与昆虫传粉者的联系中发挥了重要作用,但是对于不知五味的鸟类,这些路标都变成了垃圾信号。 个性化的招牌 很多红色的花朵都是由视觉敏锐、嗅觉迟钝的鸟类传粉的。图为象牙红。 虽然鸟类的嗅觉不佳,但是它们的视力好得出奇,特别是对红颜色极为敏感。所以,依靠鸟类传粉的花朵(如芦荟)干脆省掉了制造香气路标的工作,直接打出了大红色的招牌,招徕传粉者。虽然芦荟的每朵花都不是很大,但是把很多花捆绑在一起,做成花序,就能大幅提高招牌的视觉冲击力。为了让传粉者明确前进方向,很多有气味的花朵(如油菜花和桃花),也纷纷将小花聚集起来,以提升广告效应。 在花朵展示走集约化道路的同时,也有像百合和玉兰这样不惜工本制作大朵花的植物,它们都是可以生长多年的植物,丰富的营养储备让它们在生产花朵时不必过于节约。一年生的草本植物就不得不精打细算,如向日葵和蒲公英等菊科植物就是将小花合理分工,共享广告收益的典范。 我们平时见到的一朵朵向日葵其实是由很多小花组成的这样的小花集合体被称为头状花序。在这个花序中不同的小花有各自的分工。最边缘的小花承担了广告任务,它们没有可育的雌蕊和雄蕊不能产生种子,但是他们有较大的花瓣。这些边缘小花集合起来在花序外周排成一轮,就像一朵盛开的大花,这样就可以保证对传粉者的吸引。 与这些边缘小花不同,花序中央的大量小花没有明显的花瓣,但是它们有可育的雌蕊和雄蕊,它们才是真正生育后代的花朵。当传粉昆虫受外轮小花的吸引落在中央小花上时传粉就发生了。这样一来,只需要小成本的投入就可以换来授粉结实的回报。另一方面,呈圆盘状的头状花序也为传粉昆虫提供了更大的降落和活动平台,在一定程度上提高了传粉的工作效率。 在把花朵和花序做大的同时,植物还会精心设计这些招牌的色彩。因为不同传粉者对颜色也有着不同的嗜好蓝色和黄色是蜂类的最喜,褐色是蝇类所偏好的,蛾类则更喜欢白色的花朵。区分颜色的好处是,明确传粉者的行动方向,让它们尽可能地在一种花上或一类花上活动,从而增加花粉成功到达柱头的几率。毕竟把桃花的花粉抹在油菜花的柱头上不是什么上错花轿,嫁对郎的好事,这样会造成花粉和柱头的双重浪费。 很多菊科植物头状花序上的小花都有明确的分工外侧小花专司吸引之职 吃个快餐赶快走人 在香气和色彩信号的引导下,传粉者总算到了花朵身旁。可是,面对偌大的花朵和花序,从哪下脚又成了问题,毕竟散播花粉的雄蕊个头通常都不会很大。不过,那些寻找食物的蜂类传粉者会径直扑到花粉上。这是因为,大多数花粉的黄色外套是很多昆虫最爱(穿淡黄色的衣服招虫子就是个很好的旁证),更重要的是,很多蜂媒花花粉所在的部位能强烈地吸收紫外光,在对紫外光极其敏感的蜂类昆虫眼中,这个区域会分外显眼,如同我们看白色墙壁上的黑点一般。这样就不难理解传粉昆虫为什么可以又稳又准地进行降落。 但是,明确指出花粉的位置会在一定程度上给花朵带来麻烦,毕竟花粉中包裹的都是真材实料的植物生殖细胞。像蜜蜂这样携带高效的花粉收割机的昆虫,不仅要吃,还要把花粉搬回家,蜜蜂后腿上专门配置了一个承载花粉用的花粉篮。为了让花粉保鲜供长期使用,蜜蜂还在这些篮子中抹上了抑制花粉萌发的物质。进入花粉篮,就相当于花粉被判了死刑。无奈之下,一些花朵(如山姜花,凤仙花等)开始调整雄蕊的位置,尽量把花粉抹在蜜蜂的背部、胸部,这样可以避开蜜蜂的花粉刷,同时拿出点花蜜作为诱饵。为了花蜜,倒是有不少传粉者心甘情愿地背上了花粉。 不过,花蜜并没有花粉那般显眼,为了让传粉者顺利找到蜜源,花朵上又多了一种信号标。如果你留意观察,在很多花的花瓣上(如鸢尾,百合等)都有或疏或密、或大或小的雀斑。似乎这些斑点夺去了花朵的美貌,其实,它们是花朵向传粉者传达的重要信息这里有蜜,请为我传粉。能够把传粉者引向有蜜的地方,这些雀斑因而得了个蜜导的称谓。在另一些花(如紫花地丁)上,雀斑换成了条纹或者箭头,这样为传粉者更明确地指出了花蜜所在。让传粉者吃个快餐赶快走人,正是花朵所希望的。 蜜蜂对黄色情有独钟 鸢尾花瓣基部的雀斑,实际上是为传粉者指示花蜜位置的信号 盗用信号的伪装者 看到花朵用气味和颜色与传粉者建立稳固联系的同时,很多植物干起了盗用信号的生意。既能节省花粉和花蜜的制造费用,又能引诱传粉者传播花粉,何乐而不为呢? 兰科植物就是这方面的高手,蕙兰(市场销售的大花蕙兰的宗亲)是其中的代表植物。虽然蕙兰花中空空如也,唇瓣上却长满了深色斑点,相当于打出了此处供蜜的招牌。如果有只可怜的蜜蜂不辨真假,钻进蕙兰花中找蜜吃,就只能乖乖地为蕙兰无偿传粉了。除了假蜜导,蕙兰还会发出能够长距离传播的香甜气味。如果一株蕙兰开花,整个山头都弥漫着它的香气。如此之色香俱全,自然会有经不住诱惑的蜜蜂送上门来。同属兰科的曲唇兰,则在唇瓣上放了两粒黄色的假花粉,面对逼真的模拟信号,传粉者也只有被骗的分。 蕙兰唇瓣的斑点和鸢尾的几乎一模一样,不过那是诱使传粉者为它们免费传粉的假信号。 从香甜的气味到个性化的花瓣,从金黄色的花粉到花瓣上的小雀斑,无处不透露出植物的智慧。您在外出踏青之时,不妨留心一下花朵的信号哦。 本文已发表于《人民画报》2009年5月号 图片来源:史军自己的作品
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穿上外套的无花果
eloa 2009-3-21 19:37
史 军 发表于 2009-03-21 2:21 在西双版纳热带植物园中,有些榕树的榕果上穿着白色的纸质或纱制外套。这些榕果的外套,既不是为了遮风挡雨,也不是为了防寒保暖,那这些外套究竟有什么作用呢? 人们常说开花结果,花是果的因,无花不结果,这就是因果关系。可是无花果的果子似乎是凭空长出来的春天时,无花果枝头会冒出一些小绿球,这些小绿球会慢慢长大,几个月后就变成了紫红色的香甜果子。这个过程中,人们在无花果树上闻不到香甜的花香,看不到多姿的花瓣。从公元前2000年,人类第一次栽培和品尝无花果算起,在随后的近4000年时间里,人们一直没有找到无花果的花。古埃及人将无花果奉为圣果,可能多少也与凭空结果这个现象有关吧。不仅无花果如此,整个榕属植物都是如此。难道它们的果子真的是天上掉下来的吗? 之所以叫它无花果,还有一个重要的原因就是我们在吃无花果的时候,从来没有怀疑它们是像苹果桃子一样的水果。香甜的果肉、果肉上芝麻一样的种子,似乎都说明它是一个完美的水果。如果你再仔细观察,会发现这些水果的顶端都有一个很小的孔。摘两个青涩的无花果切开,就能看到这个孔直达果实内部,并且整个果子的内部是完全中空的。果子里面有白色的小圆球,如果幸运的话,在一些果子的出口处能看到顶着粉末的细丝(能观察到细丝的时间很短,只有1周左右)。直到20世纪50年代,人们才明白其中的奥妙。一直被我们当做无花果果肉的部分实际上是一个被称为花序托或者果序托的结构,那些白色的小球是它们的雌花(只产生胚珠),粉末细丝是他们的雄花(只产生花粉),而小芝麻一样的种子才是无花果真正的果。榕树这样的花序被称为隐头花序,通常被叫做榕果。 在西双版纳有70多种榕属植物,榕果大小各不相同。斜叶榕的榕果只有葡萄大小,木瓜榕的榕果却比小苹果还大。榕果不仅大小不一,里面小花的性别也不尽相同。像垂叶榕这样的雌雄同株的榕属植物,所有的榕果中既有雌花也有雄花;而像辟荔这类雌雄异株的榕属植物,一些榕果里有雄花和瘿花,还有一些植株的榕果里只有雌花。 为什么要给榕果穿外套 大多数植物都开放花朵散播花粉,但榕属植物反其道而行之,把所有的小花都一股脑地包在花序托里了。虽说这样可以让花朵免受日晒雨淋之苦,可是,风吹不出花粉,蜜蜂和蝴蝶也粘不着花粉,那榕属植物是怎样将花粉送到该去的地方呢?况且,有些隐头花序里既有雌花又有雄花,若是自家郎(花粉)进了自家的洞房(柱头),会不会影响后代的质量呢?正是为了探索和回答这些问题,植物园的工作人员才给榕属植物的榕果穿上了外套。 削尖脑袋去产卵 还记得开头提到的榕树榕果上的小孔吗?这个通道确实跟传粉有关。在植物园中参观的时候,大家不妨留意一下那些绿色的榕果,只要有好运气,有好眼神,你就能看到黑色小虫在榕果的通道旁转悠,有些还试图往榕果的小孔里钻。这些黑色小虫就是为榕树进行传粉服务的雌性榕小蜂了。 来到榕果上不是为了吃喝玩乐,而是要在榕果内给它们的宝宝找个不愁吃穿的窝。钻进去之后,榕小蜂妈妈就忙着把卵产在雌花里,形成瘿花。蜂卵只能产在雌花子房的珠心和珠被之间,如果有半点偏差,榕小蜂宝宝就不能顺利长大了。所以,榕小蜂妈妈准备了犹如细丝般的产卵器,从柱头顶端插入后,穿过花柱到达合适的产卵位置。由于不同榕属植物的花有大小差异,柱头到珠心的距离也不尽相同,所以不同的榕小蜂只有进入特定种类的榕果,才能顺利产卵。 产卵完成后,新一代的小蜂就开始慢慢发育了,并且以果实内的浆汁为食物。这样看起来,榕属植物似乎在白白给小蜂提供育儿服务,还损失了很多未来的种子。而事实并非如此,在雌性榕小蜂进入榕果时,也给榕属植物带来了礼物花粉。当它们在榕果内来回爬动寻找产卵场所的时候,花粉会被散播在那些没有注入蜂卵的雌花柱头上,这些雌花就能顺利结果了。而榕小蜂妈妈也会在这里度过一生的最后时光。 短命的新郎 榕小蜂的宝宝需要在榕果里面睡上至少3个月才会醒来。首先醒过来的都是雄性的榕小蜂,它们一醒来就会咬开育儿室(瘿花)的外壁钻出来。这些王子连吃喝都顾不上,就急匆匆地去寻找待嫁新娘。雌性榕小蜂则守在闺房,等待它们的白马王子。急不可待的雄性榕小蜂会用它们的交配器官刺破雌性榕小蜂所在的瘿花的外壁,然后和瘿花内的雌性榕小蜂交配。完成这奇异的婚配后,新郎才帮新娘咬开瘿花外壁,迎接新娘出阁。新一代的榕小蜂妈妈从榕果的通道爬出时,会正好碰上通道两旁的雄花成熟,雌性榕小蜂会主动把雄花的花粉装在身上或者特制的花粉篮中,然后走出榕果。像它们的母亲一样去寻找新的育儿室的同时,也为新房东送上一份见面礼花粉。而雄性榕小蜂完成交配之后,则孤独地死在榕果中。虽然一生不曾见过天日,但是它们为种族的延续耗尽了全部精力。 合作还是对抗? 这样看来,榕小蜂和榕属植物的配合真是天衣无缝。但如果所有的雌花都被产卵成为瘿花,那榕果岂不就颗粒无收,全为他人做嫁衣了?不过榕属植物早就采取了应对措施,像垂叶榕在雌雄同株的种类中,不同雌花的花柱长短有很大差异,只有1/3的雌花是短花柱,榕小蜂可以在其中产卵,而其余2/3的雌花由于花柱太长,榕小蜂的产卵器根本伸不到能够产卵的地方,也就只能望花兴叹了。 像辟荔这样雌雄异株的种类的办法则更显神奇,它们的榕果具有雌果和雄果两种类型。雄榕果中只有雄花和瘿花,与雌花相似的瘿花中没有胚珠,它们是专门为榕小蜂提供的育儿室,蜂发育成熟后携带榕果内雄花的花粉去到下一个榕果。如果进入的是雄榕果,小蜂能顺利完成下一轮繁殖。但如果进入的是雌榕果,就会碰上大麻烦雌榕果中全是花柱很长的雌花,榕小蜂无法在里面产卵繁殖,只能让雌花授粉结果。并且,上当的榕小蜂是无法从雌榕果里钻出来的,从而丧失了繁殖的机会。那榕小蜂为什么会主动钻进陷阱给辟荔授粉呢?植物园的研究工作为我们提供了答案,辟荔的雄果和雌果在形态上毫无差别,连释放出的气味都一模一样,不仅如此,雄榕果和雌榕果的比例可以达到1∶30,也难怪榕小蜂会上当受骗。不过,总有一些幸运的榕小蜂能在辟荔的雄榕果中延续香火。 免费使用育儿室 魔高一尺,道高一丈。很多对雇主不满的小蜂就干起了明投暗盗的活动。这些小蜂也会利用榕属植物作为育儿室,但是它们不会给榕属植物传粉。大多数非传粉榕小蜂不会钻进榕果产卵,而是利用它们长长的生殖器刺穿榕果,将卵产在雌花或瘿花中,那些进入榕果产卵的非传粉榕小蜂也不会主动采集花粉。这样一来它们就免除了背负花粉的辛劳。但是,雌花期的榕果不授粉很快就会脱落,所以,非传粉榕小蜂通常跟着传粉榕小蜂的脚步。当传粉榕小蜂开始为雇主工作,保证榕果不脱落的时候,非传粉榕小蜂就会来到这样的榕果上,享受他人栽树,我乘凉的好日子。 当然,非传粉榕小蜂也有改过自新的时候。植物园的科研人员通过研究发现,与传粉榕小蜂相比,有些进入榕果的非传粉榕小蜂能更好地完成传粉任务。看来,在榕树和小蜂之间这场合作加对抗的游戏还将继续下去。 已发表于《科学世界》2009年04期
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植物的彩色智慧
eloa 2009-3-13 12:38
史 军 发表于 2009-03-13 9:48 伴着轻柔的春风细雨,小草悄悄地探出了嫩绿的脑袋,桃花在枝头毫不吝惜地绽放出粉色的娇艳,金黄的油菜田引来了大批勤劳的小蜜蜂,一个多彩的生长季节就这样拉开了表演的大幕,紧随其后的是夏天浓绿下的树荫,还有秋天飘落的片片火红和金黄。无法想象,如果地球上没有这些可爱的植物,世界将变得如何暗淡无光。形形色色的植物就像充满灵感画家,把或灰或黄的大地装扮得五颜六色,生机盎然。不过,植物在大地上涂抹色彩可不是为了自娱自乐,表达感情,而是为了更好地在这个可爱的地球上生存和繁衍下去。 满眼绿色竟是植物的残羹冷炙 如果,让大家选择一种代表生命的颜色,相信99%的人都会选择绿色。绿色的森林给我们提供清新的空气,绿色的农田为我们送上了丰盛的晚餐,门前那块绿色的草坪给了我们每天的好心情。无数的诗人作家都将热情洋溢的赞美之词送给了这抹绿色。这个时候,绿色的主人肯定会在一旁暗自发笑,因为这抹浸透着生命礼赞的绿色不过是植物吃剩下的残羹冷炙。 挂在天边彩虹告诉我们,太阳送来的白光实际上是一道七色光组成的大拼盘。而挑食的绿色植物只对其中特定的光感兴趣。这是因为,植物叶片中负责吸收光能的叶绿素a和叶绿素b只会捕获红光和蓝紫光,胡萝卜素只会捕获蓝光,而那些无人问津的绿光就被叶片反射回来,或者透射过去。植物不吃没有营养的绿色光,所以我们的世界变成了绿色的世界,事情就是这么简单。当然,不是所有的植物都不喜欢绿光,生活在海水里的红藻就对黄绿光情有独钟,那是因为它们体内吸收光能的物质是藻胆蛋白,吃掉黄绿光,反射红光,让红藻穿上了红色的外套。 有些树(如枫树)刚长出的嫩叶是红色的,继而变绿,脱落时变红,是不是因为叶片里吸收光能的物质不断发生变化呢?答案是否定的,无论是嫩叶还是老叶,叶绿素都是这些叶片中吸收光能的主角。颜色的变化,不过是一种被称为花青素的植物色素(也是决定花颜色的主要色素)玩的小把戏。一般来说,为了使叶片快速发育成熟,嫩叶中总是聚集了大量的糖类、矿物质等营养元素,在加上柔软多汁,嫩叶就成了食草动物的首选目标。为了,避免被啃食,植物不得不在嫩叶中加上剧毒的氰化物作为防御武器,同时亮出红色的花青素作为警示标志。当叶片发育成熟时,坚硬的质地和粗糙的口感就足以打消食草动物下嘴的欲望,作为信号灯的花青素也就得以暂时休息。到了秋天,在落叶之前,植物需要把储存在叶片中营养都搬回茎或根中,这就需要叶绿素继续工作一段时间,为搬运工作提供必要的能量。但是随着气温下降,阳光对叶绿素的破坏作用也会不断增强,这时花青素再次挺身而出,为叶绿素抵挡住一部分阳光,从而保证整个资源回收任务的圆满成功。 招蜂不引蝶 春天里,每朵鲜花都在尽可能展示自己的美丽,吸引传粉动物,并利用这些搬运工把花粉运到其他同种植株的柱头上,完成一年一度的人生大事。一时间,百花齐放,蜂飞蝶舞,好不热闹,招蜂引蝶成了植物的头等大事。不过,要是所有的花朵既招蜂又引蝶,传粉者身上的花粉就会混成一锅粥油菜的花粉被搬到桃花的柱头上,而桃花的花粉又占据了苹果的柱头,结果绝对不会是上错花轿嫁对郎那般浪漫的爱情故事,只会造成花粉和胚珠的双重浪费,这种情况是哪种植物都不愿意看到的。除了错开彼此的开花时间,最重要的解决手段就是让每种植物雇佣各自特定的传粉者,做到招蜂不引蝶。 由于不同动物对颜色的喜好不同(蜂类喜欢黄色和蓝色,鸟类喜欢红色,蛾类喜欢白色),所以花朵针对传粉者释放特定的颜色信号。不仅如此,还结合了一些传粉者的小嗜好,加强它们在传粉工作中的专一性,黄色的腊梅为喜欢闻香的蜂类准备了香甜气味作为导航标志;没有丝毫气味的红色的芦荟则准备大量花蜜,因为它们的鸟类传粉者需要更多的食物,但鸟儿们的鼻子却很不好用。虽然,这样的分类导航还略显粗糙,但是已经能在很大程度上保证了花粉传递的质量。 虽然大多数花朵在竭力跟动物套近乎,不过有些花朵,却不屑和动物打交道,黑色(实际上是深紫色)的老虎须就是其中之一。这种生活在雨林之中,没虫怜爱的花朵,有一套完善的自花授粉机制,他们把自家新郞(花粉)送入自己洞房(子房),完全自力更生开花结实,倒也自得其乐。 红苹果,绿苹果? 说到苹果,印象最深的大概要数自己用竹竿敲落的那个又酸又涩的青苹果,还有姥爷从树上摘下的那个又香又甜红苹果。和苹果一样,很多果实最初是绿的,长大了是红的或者黄的,有时为什么呢?其实,不同颜色实际上代表了果实不同的心声: 绿色别来骚扰我。这时种子还没有发育成熟,为了保护这些未来的植物。保持绿色,可以让果实尽可能地躲在绿叶当中。不仅如此,果皮中存在大量产生酸涩口感的有机酸和醇等物质,防止动物偷嘴。 红色快点带我走吧。这时,果实中的种子已经发育成熟,需要离开母株寻找新的家园。所以改换了鲜艳的花青素外衣,引诱动物来传播种子。与此同时,果皮中的有机酸和醇合成了芳香的脂类化合物,另外,果皮中还积累了一定数量的糖类,进一步增加了果实的诱惑力。 不过,即使是成熟的果实也不是所有动物都可以随便下口的,火红的辣椒的就是其中之一,辣椒之所以火爆,是因为里面还有一种被称为辣椒素的物质。这种物质能够刺激人类以及其他哺乳皮肤和舌头上感觉痛和热的区域,使大脑产生灼热疼痛的辛辣感觉这也是川菜最吸引人的地方。尽管这样的刺激可以带来片刻的快感,但是要把这样火爆的果实当作主食却不是件简单的事情,人类不行,其他哺乳动物也不行。其实,分泌辣椒素是对辣椒种籽的一种保护措施,因为,如果辣椒果实被小型哺乳动物吃掉,种子经消化排出之后,几乎不能再发芽。那么辣椒又是靠谁,帮它四处散播种子呢?答案是鸟类。因为鸟类的消化系统不会对辣椒的种子产生丝毫影响,并且这些家伙根本就不知道什么是辣味(这种味觉是哺乳动物的专利),它们可以像吃樱桃一样吞下成堆的辣椒。靠红颜色来吸引鸟类,再靠辣椒素来排斥哺乳动物,辣椒真的算得上是植物果实中智者。不过百密一疏,它被川人抓到了菜肴当中,正是因为它的那份刺激和火爆。 餐盘里的妖艳色彩 就像辣椒素一样,所有有用的植物性状都会被人类利用起来。植物颜色的智慧也成为人们餐桌的调味品。红色或者黄色彩椒,紫色的甘蓝,紫色的番茄,越来越多的新奇蔬果冲上了人们的餐桌。在这些蔬果的各异色彩的背后,都是花青素的功劳。 就像在叶片、花朵和果实中是多面手一样,花青素在餐桌上也身兼数职,它不仅可以从颜色上拌靓餐桌,还可以给营养加点料。2008年,美国科学家利用转基因技术,制造出了富含花青素的紫色番茄,该研究小组认为,食用这种富含抗癌成分花青素的转基因紫番茄,对降低罹患癌症等疾病几率大有益处。但是有些专家认为,食用富含花青素的食物能减少患癌风险这一说法并不可靠。不管怎样,这种技术总可以让我们的餐桌色彩更亮丽一些,促使人们更多地种植相应的蔬果,让植物在人类的农田中更好地繁衍生息。这样算来,竟然又是植物色彩智慧的一次成功。 《成都客》2009.03 科学松鼠会专栏
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