透过一个小孔,看看露水草的微观构造有多美!

《林海伦的博物学》原创系列之二十二

露水草雌蕊的显微特征,

柄部的毛茸较雄蕊花丝上的明显较稀疏

露水草雄蕊的显微特征,

花丝上的毛茸较雌蕊柄部的明显密集且色彩鲜艳

露水草(Cyanotis arachnoidea),鸭跖草科蓝耳草属植物,由于其植株全披有白色蛛丝状绵毛,因此中国植物志的中文名又叫做“蛛丝毛蓝耳草”。据《浙江植物志》记载,它仅分布于本省的乐清和平阳两地,而且是当时的新记录种类,可见此物的确罕见。

露水草花朵特写,每花6个雄蕊,

雄蕊花丝上均具浓密的念珠状的长柔毛

我最早发现露水草是在3年前,就在宁海胡陈乡的一处很高的岩石上。当时它们还没有开花,从植株外形和生境来看,很像是种兰科植物。于是我爬上高处,采到标本一看马上否定之前的判断,因为它不具肉质根系。

露水草花序特写,花朵不大,肉眼看上去并不张扬

露水草镰刀状的苞片特写

带回家中培育不久后,它们开出无比奇特的花朵,这时它的身份就很快被确认了——鸭跖草科的露水草。露水草之前在宁波没有发现的记录,目前除了胡陈乡,也没有更多的发现。露水草目前已被收录到《宁波珍稀植物》一书中,这是鉴于宁波是露水草在我国的分布北缘。不过据相关资料记载,此物在南方地区还是广泛分布的。

念珠状的毛在显微镜下呈现出紫色或红色水晶珍珠的形态

鸭跖草科植物是单子叶植物的一个比较特别的科。我个人认为是一个相当进化的类群。这主要从其花朵的构造上来判断:鸭跖草作为科属长,具有明显的两侧对称的特征,而且其花瓣明显特化,后部两个蓝色的花瓣出奇地发达而张扬,前端的两个雄蕊显著退化,正常发育的雄蕊花药又变为蝴蝶形。

鸭跖草(蓝花草)的花朵,高度特化成为两侧对称的构造

鸭跖草的花朵特写,可育雄蕊呈蝴蝶形,

前方2个雄蕊已退化不育

而其它许多属的种类在雄蕊花丝上大做文章,普遍都有念珠状的长柔毛。比如叶片常年都是紫色的紫竹梅和绿色叶片的紫露草均具有这种奇特的毛茸。到了露水草这一物种,念珠状的毛茸达到登峰造极的地步,或许露水草的名字就是因为花朵上有密密的毛茸像是露水而来的。

紫竹梅的花朵特写,雄蕊的花丝上也有稀疏的毛茸,

也为念珠状的细胞组成

火柴头(饭包草)的花朵特征也与鸭跖草的花朵非常相近

露水草为什么要在花丝上生长出这么多的念珠状毛茸?为了寻找答案,我只有借助一个小孔来窥视其中的奥秘。我们的肉眼通常只能看清大于0.1mm的东西,而光学显微镜则可以最多放大1000倍,从而能够看清大于1μm的微观构造。

露水草的花粉粒呈扁椭圆形,表面有显著的颗粒状突起

于是,我将露水草的雄蕊放到显微镜下观察,意外遇见一个美仑美奂的微观世界这些念珠状的毛在肉眼勉强可以看到是微小的念珠,在显微镜下立马呈现出紫色或红色水晶珍珠的形态来,它们一串串地相互交织或按次序地从花丝上伸展开来,形状有长有圆,大小与花粉粒相近。再仔细观察,发现有的珠子是呈碗状的空心,表面又布满极微细的构造,类似波纹面的组织有规律地排列着。这不禁让人想起一条自然界通行的重要法则:所有的结构和特征背后必有其中的道理和原因。

放大1000倍的毛茸细胞,可见细胞呈碗状的半球形

于是,我开始猜测,露水草可能是利用这些微细的构造来产生一种奇特的光反射作用。紫外线的光波为10~400nm,这种微细构造已经十分接近此波段光波的长度。众所周知,植物的开花就是为了繁殖后代,高等植物普遍通行的是异花传粉,露水草开花必须要有昆虫来作为传媒才能授粉。通过对露水草花朵的解剖后发现,它的花朵内部没有蜜腺组织,那么只有依靠采集花粉的昆虫才能进行。蜜蜂对紫色和紫外光比较敏感,蜜蜂最宜成为其专享的传媒昆虫。

蜜蜂采集露水草的花粉,每朵花上停留时间不超过1秒钟

每天早晨,我都会看到中华蜜蜂来到我家的花园里采集花粉,它们始终绕着这些露水草的花丛飞来飞去,在每朵花上停留的时间都不到1秒钟。由于露水草不产蜜,为什么能对蜜蜂产生如此大的吸引力?可能就是这些细小的珍珠点能反射出强烈的紫色光线,让蜜蜂产生不可抗拒的诱惑力。由于清晨时分,露水草的雄蕊还没有成熟裂开,蜜蜂其实是采不到花粉的。蜜蜂或许只是被美色所迷惑而已。当然太阳升起时,雄蕊成熟裂开,还会更多的传粉蜜蜂到达。

紫露草花朵特写,雄蕊花丝上具有念珠状的毛茸

露水草算是绝顶聪明的植物之一,它的花朵并不算大,生长在岩石上比较干旱贫瘠的环境中。在有限的营养条件下,它必须节约资源,利用极少量的材料,将它们制作成碗状的凹面镜来产生强烈的反光装置,来吸引蜜蜂光顾帮助传粉。同时因为没有花蜜和芳香可以避免其它昆虫来搅局,只让对花粉感兴趣的蜜蜂来专门提供服务,也可大大提高传粉的效率。

在欣赏几张大自然的绝美艺术品

从其花粉粒表面的特征来看,表面具有许多颗粒状突起,适于蜜蜂携带和收集。雌蕊的柄部也有念珠状的毛茸,但明显比雄蕊的要稀疏些,这可能与其所处中央位置的狭小空间有关。

林海伦 2018年9月26日

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林海伦老师工作照

《林海伦的博物学》专栏系列

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