【微科普·花吟】神奇的兰花授粉!

在生物的演化史上,植物和动物一样演绎了几十亿年精彩的故事。植物几乎遍布了地球的每一个角落,它们作为生产者保证了地球大气中氧气含量的稳定。可以说,它们是一切生命的基础。而被子植物则可以说是当今地球上最繁盛、最庞大、最引人注意的植物类群。这些植物不仅为我们提供了粮食,绝大部分蔬菜、水果,衣物所需的棉麻等,就连建筑及家具所需的木材很多也是来源于被子植物的贡献。

用来制作衣服的陆地棉(棉花)  汪阗摄

被子植物因其胚珠有子房的包被而得名,它们又被称为显花植物,这是因为它们有美丽的花朵,这也是被子植物的最大特征!被子植物花的大小、颜色、形状、气味、传粉方式多变。例如,大花草的花直径可达一米以上,而浮萍科的植物,花却仅如针尖般大小。

一种大花草的花  图片来自网络

被子植物的传粉方式主要是风媒和虫媒两种,其中虫媒花的意思是植物以昆虫为媒介进行传粉的方式,是被子植物所特有的。它催生了昆虫与被子植物的协同演化。其中,我们熟知的兰科植物就是一个非常具有代表性的类群。它们花的构造结构十分巧妙,令人惊叹!以至于著名博物学家达尔文,还曾专门就这一神奇的传粉机制而写过《兰科植物的受精》一书。

达尔文《兰科植物的受精》  图片来自网络

当我初步了解了兰科之后的神奇授粉机制后,便迫不及待地从花市上买了一株最为常见的兰花——蝴蝶兰,对它的花朵做了一下解剖。现在,我们就一起了解下这一精巧的结构吧!

美丽的蝴蝶兰  王弋辉摄

首先,当我们仔细观察兰花时,便会发现它的花有些特别,那就是找不到其花朵上明显的花蕊。这是因为兰花的雌蕊和雄蕊会互相愈合形成一个称为合蕊柱的器官。

兰科植物的花朵找不到明显的雄雌蕊,将花朵放大观察,箭头所指即为合蕊柱  

王弋辉摄

从下面观察合蕊柱,可见一个小凹坑,称为柱头穴。是兰科植物的雌性器官所在

王弋辉摄

那么兰花的雄蕊在哪里呢?我们注意到,在合蕊柱的顶端似乎有一个盖子一样的东西,这个结构称为药帽。还有个向下延伸的东西称为蕊喙。当我们用一把小刀轻轻的碰下蕊喙就会发现,它们有很强的黏性。看!柱头顶端连同药帽一起都粘在了我的刀尖上,并与柱头分离。而我们翻过来后,就会发现两块很坚硬的橘黄色硬块,这个就是花粉团了。这时,我们发现那个药帽非常容易脱落掉,而这两个花粉团却牢牢的粘在小刀上。大家可以把我的小刀想象成昆虫。在自然界中,当昆虫把身子探进花的中央吸食花蜜时,兰花就利用上面这套结构将自己的花粉团牢牢的粘在昆虫的背或头上,并保证在昆虫运动的时候不会被甩下去。

非常容易与柱头分离的花粉团,却能通紧紧的粘在昆虫的背或头上  王弋辉摄

当这只背负了花粉团的昆虫再去访问下一朵花的时候,同样在昆虫去采集深处的花蜜时,就会把花粉团带到另一朵花的柱头穴里,并留在里面从而完成整个传粉的过程。现在,我们人工将花粉团放进柱头穴中替昆虫完成这个步骤。一起来看看它后面会有怎样的变化!

箭头所指的即人工放进去的花粉团  王弋辉摄

在完成上述步骤后大约36个小时后,我们便能看出花朵明显的变化。直观上是花朵开始出现凋零的迹象,而再进一步仔细观察便不难发现,它们的柱头穴闭合了!这说明花朵已经收到了有花粉进入的信息,不再让其它花粉进入了。这时,兰花的子房开始膨大,种子就在其中孕育。直到现在,一个复杂的兰科植物授粉过程便完整的体现了出来!

花朵明显开始凋零,柱头穴闭合了(箭头所指) 王弋辉摄

同时看到了子房明显的开始膨大  王弋辉摄

没有授粉的蝴蝶兰花的子房  王弋辉摄

没有经过授粉凋谢的花朵,可以看出明显的区别  王弋辉摄

在亿万年演化的历史中,植物与昆虫彼此适应,既相互防御又相互依存,互惠互利。有些昆虫演化出了特殊的结构如虹吸式口器、携粉足等来适应植物,而很多植物也改变着自身的结构使昆虫能够更好的为其完成授粉和传播种子等任务。当我们了解了这一过程之后,不得不又一次感叹生命的奇妙,感叹大自然的奇妙和神奇!

长喙天蛾的虹吸式口器  汪阗摄

黑大蜜蜂的携粉足  汪阗摄

现在,很多网上都在说目前在家中很无聊,其实同学们不妨在家里做一些简单的生物小实验和观察,相信你也会和我一样,有着更多对它们的了解和收获!

“地球记忆工作室”创建于2014年7月。秉承“延续地球记忆,保护自然环境”的理念,与国内多家博物馆、学校及企业广泛开展自然博物教育。着重培养青少年对自然的兴趣,启迪科学智慧。工作室常年系统收集各类标本万余件;以及几万幅动植物生态图片服务于典藏研究及教学活动。

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