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明爭暗斗、暗藏心機的不只宮斗劇,還有植物王國!

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國慶長假即將到來,看紀錄片不失為一個好的消遣方式。今年年初,BBC推出了新的植物專題紀錄片《綠色星球》,可以說是近年來最好的植物紀錄片之一。

不管你是否了解植物,你都能跟著大衛(wèi)·愛登堡的解說,領略植物世界不亞于動物世界的精彩。對于這樣一部畫面精美、視角宏大的植物紀錄片來說,是經得起各種視角的解讀的。但限于篇幅,紀錄片中許多特異的植物只能一閃而過。我們總結了10條與《綠色星球》有關的拓展知識點,在安利紀錄片的同時,希望大家看懂更多隱藏在紀錄片里的彩蛋。

藤本植物的斗爭

第一集開始,我們就看到了植物世界的斗爭,精彩程度絲毫不亞于動物。尤其是在物種豐富的熱帶雨林中,斗爭才能取得一席之地。片子選取了大樹倒下后在熱帶雨林形成的林窗,作為展示斗爭的場地。在延時攝影的加持下,我們得以窺見植物的行動策略。

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植物的斗爭悄然進行|第一集 《雨林天地》

雨林下看似柔弱的藤本植物,其實感官十分敏銳。它們在極力生長的同時,不斷利用卷須來探索攀附物。

它們的卷須異常靈敏,能感覺到物理觸碰。碰到物體后,生長素會在接觸面與非接觸面不對等積累,導致卷須變型,開始迅速纏繞,從而向目標物拉近距離,最終搭上宿主。有些藤本植物的卷須甚至還能感受到化學信號,靈敏度不亞于我們的皮膚。

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當然,也有許多植物學會了躲避藤本植物。比如片中提到的輕木,其葉片上的毛與快速的生長,都會讓藤本無從下手。

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如何不被吃?讓捕食者飽到吃不下

在成熟的熱帶雨林中,植物也面臨更新的困境——極豐富的物種網絡帶來了無數(shù)針對植物的捕食關系,例如綿密的捕食網絡就讓落在地上的種子很難求得一線生機。但植物有自己的辦法,例如龍腦香科植物,作為東南亞熱帶雨林中的建群種,它們以數(shù)量取勝,通過同步大量結實(mast-fruiting),在大量的捕食中取得一絲生存的縫隙。

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捕食者吃剩的就能延續(xù)種群了|第一集 《雨林天地》

這種策略被稱為“捕食者飽和(predator satiation)”,即用遠超捕食者能取食的數(shù)量讓它們忙不過來。再加上龍腦香科植物同許多熱帶植物一樣,都擁有頑拗性種子(recalcitrant seed),不用休眠就能直接萌發(fā),這可以進一步避免種子被捕食。

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這種同步大量結實在橡樹中研究得較多。橡樹之間甚至能跨物種實現(xiàn)同步大量結實,因此在豐年的時候,橡子可以塞滿橡樹林下的小道。歐洲當?shù)厝艘苍缫阎肋@種現(xiàn)象,他們會利用橡子大量結實的大年來養(yǎng)豬,將豬趕到山上增肥。

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大年養(yǎng)豬肥 |Très Riches Heures

王蓮刺的真面目

第二集《水生世界》里,最出彩的無疑是王蓮,蓮如其名的霸主氣質讓人拍案叫絕。學植物的可能都沒想到,王蓮葉背的刺原來在生長和伸展的同時,還可以傾軋周圍的植物

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近距離看看王蓮的刺|第二集 《水生世界》

沒看《綠色星球》之前,我一直覺得王蓮葉背的這些刺是防止水下動物啃食的。但當紀錄片通過延時展示其生長過程時,刺的用途才得以浮現(xiàn)全貌。原來在葉子未展開時,葉背的刺就從葉子伸出來、卷著,起到保護芽點的作用;隨著葉片的生長擴張,刺也得以清掃湖面,像鐵蹄一樣所向披靡,霸氣程度不亞于非洲草原上的獅子王。

菟絲子的“竊聽風云”

第三集《四季更迭》中,寄生植物菟絲子能夠利用氣味,追蹤接觸到異株蕁麻,并利用吸器竊取寄主的營養(yǎng)。

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菟絲子可以找到寄主|第三集 《四季更迭》

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很多人以為寄生植物對于寄主的影響是完全負面的,其實不然。菟絲子能夠以自己為橋梁,在寄主不同植株間傳遞蟲害來襲的信號。當然,菟絲子幫助寄主,本質上為只是為自己牟利,畢竟蟲害侵害寄主,就是侵害自己的食物。

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通過與寄主的聯(lián)系,菟絲子甚至還能竊聽到寄主的開花信號,與寄主植物同步開花。它們以此達到對四季的感知,完成自己的生活史。

開花發(fā)出的啪啪聲

在南非代表性的硬葉灌木叢(fynbos)中,火是生態(tài)系統(tǒng)的一部分,植物也演化出了對有規(guī)律的火的適應

許多耐火燒的山龍眼科植物在這里十分常見,紀錄片中就集錦了它們響應氣候開花的片段——但看視頻的時候就會發(fā)現(xiàn),它們開花竟然會發(fā)出噼里啪啦的聲音

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山龍眼科植物開花|第三集 《四季更迭》

這可能是植物彈柱頭的聲音——當花粉已經落在柱頭上時,它們會通過彈柱頭來實現(xiàn)花粉的二次呈現(xiàn)。這通常是為了保證雌雄蕊在繁殖上處于同一位置,方便異花授粉。

蟄伏15年,大火后才現(xiàn)身

同樣是在火的這一部分,紀錄片還特別追蹤了南非的“火百合”。

這是火焰垂筒花(Cyrtanthus ventricosus),是一種適應火的球根植物。它以球莖的形式將芽包埋在地下,以此躲避自然火,不輕易出頭,一藏就是15年。直到大火燒過之后,它們才在一片廢墟之中忽然冒出地面,開出鮮黃色的花,此時的它變得異常亮眼,可以迅速吸引鳥類過來訪花傳粉。

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在廢墟之中十分亮眼的“火百合”,可以得到鳥類的青睞|第三集 《四季更迭》

可是,埋在地下的它如何得知大火燒過呢?實際上,大火會改變地表的溫度,燃燒后的灰燼甚至也會改變土壤的物理性質,這對于植物來說是豐富且復雜的信號。研究發(fā)現(xiàn),火焰垂筒花是被最直接的火燒信號觸發(fā)的——也就是煙霧本身。

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火焰垂筒花|《綠色星球》

火焰垂筒花蟄伏地下15年,的確令人震撼;但它們并非孤例,十五年的等待甚至也不是最久的。在南非,一種納金花屬(Lachenalia sargeantii)的球莖植物自1971年被描述過后,一直未見蹤跡;直到32年之后,在一次大火過后的偶然搜尋中,它們才又重新現(xiàn)身。除了它們,南非可能還存在著更多適應大火的球莖植物。

樹聯(lián)網

真菌在秋季紛紛長出子實體,但其實,埋藏在地下的菌絲才是真菌的主體。它們與植物的根系互連,形成我們看不見的菌根網絡(Mycorrhizal networks)。

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在看不到的地下,藏著巨大的網絡|第三集 《四季更迭》

大樹之間也能通過共同的菌根網絡互連,傳遞物質與信號。這仿佛真實的阿凡達世界,森林中的老樹形成網絡熱點,連接幼樹,充當它們的守護神——紀錄片中用“樹聯(lián)網(The wood-wide web)”來形容這個網絡系統(tǒng)。

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這個詞來自蘇珊妮·西馬德(Suzanne Simard)于1997發(fā)表在《自然》雜志上的研究文章,那期期刊的封面就以The wood-wide web為名。

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《自然》以The wood-wide web的標題介紹這項研究|參考文獻[1]

這項研究打開了這個世界的大門,證實地下的菌根網絡是彼此連通的,跟我們創(chuàng)造的互聯(lián)網一樣,在不同個體間交換信號與營養(yǎng)。而“樹聯(lián)網”(Wood-Wide Web)也對應了“互聯(lián)網”(World Wide Web)。

沙漠仙人掌的吸霧技巧

第四季《荒漠世界》重點介紹了巨人柱如何在干旱環(huán)境下生存——它們的葉退化,莖干構建出一條條垂直的溝與脊,脊上密布的刺座用于防御,溝則成為降雨時集水的管道。

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名副其實的巨人柱|《綠色星球》

但身處沙漠的仙人掌,不會輕易放過難得的水分。因此,它們不僅會用刺座匯集水分,還能通過刺收集霧水。

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第四集 《荒漠世界》

仙人掌科的刺上有微觀的縱脊結構,霧氣凝結后順流而下,收集到刺座中。刺座與刺形成了一個集水的連續(xù)體,不放過任何形式的水。

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仙人掌刺座上能集霧的刺 |參考文獻[2]

保姆植物

片中講解巨人柱時,還介紹了牧豆樹與仙人柱的互利關系。我們一般會認為,在同域生活的植物之間,競爭關系占據(jù)了主導;但現(xiàn)在的研究發(fā)現(xiàn),當環(huán)境嚴苛時,植物間的互助關系可能會上風,它們會互利互助,一同對抗惡劣環(huán)境。

為其它物種提供庇護的植物就被稱為“保姆植物(nurse plant)”,比如在北美洲索諾拉沙漠中,牧豆樹就為樹下幼小的巨人柱提供了庇護所,其發(fā)達的根系還會將地下水吸收到地表,幫助一旁的巨人柱獲取水分。

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高山環(huán)境中也有類似的保姆植物。在高山,墊狀植物不僅為自己創(chuàng)造了一個合適的微環(huán)境,它們的墊子也成為其它植物的庇護所。因此,墊狀植物范圍內的植物多樣性往往高于周邊環(huán)境。

被城市改變的植物

第五集《休戚與共》則聚焦了人與植物的關系。人類與植物相互依存——一方面,人類創(chuàng)造的城市環(huán)境割裂了植物原本的棲息地;另一方面,植物一次次地重新擴散進城市,雖然有時只能在鋼筋混泥土的縫隙求得一席之地,但它們卻由此走上了適應城市環(huán)境的道路。

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在城市中求得一線生機的植物|第五集《休戚與共》

兔苣(Crepis sancta)在城市中就只能生活在這樣的縫隙中,留存在為行道樹留出的一方小小空地。慶幸的是,它們有輕盈的種子,可以再度從城市周邊的自然生境中擴散過來。

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兔苣生活在城市的空隙中|參考文獻[3]

有意思的是,再度占領城市空間后,兔苣的種子比在自然生境中的更重了。這是一種放棄擴散的策略,換句話說,它們“知道”自己擴散不出去,從而做出了妥協(xié)——畢竟除了這一小塊地方,其余地方都是扎不進去的鋼筋混泥土。

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兔苣種子在城市生境中變得更重(圖右)|參考文獻4

這很像是孤島效應。當植物擴散到孤島后,有的也會喪失擴散能力(比如著名的海椰子)。由于只有落到母株周邊的種子才得以存活,因此種子一代代內卷,變得越來越大,跟自己的同胞搶占生存空間,搶著發(fā)芽與競爭。

某種程度上,城市確實就像給植物的人造孤島。

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小長假不如跟著老爺子看看植物|《綠色星球》

《綠色星球》給我們提供了一個了解植物世界的窗口,相信會成為不少人對于植物的啟蒙。希望此文能給大家一點幫助,在啟蒙的基礎上,進一步去了解、挖掘神奇的植物世界。

參考文獻

[1] Simard, Suzanne W., et al. "Net transfer of carbon between ectomycorrhizal tree species in the field." Nature 388.6642 (1997): 579-582

[2] Ju, Jie, et al. "A multi-structural and multi-functional integrated fog collection system in cactus." Nature communications 3.1 (2012): 1-6.

[3] Otto, Sarah P. "Adaptation, speciation and extinction in the Anthropocene." Proceedings of the Royal Society B 285.1891 (2018): 20182047.

[4] Ju, Jie, et al. "A multi-structural and multi-functional integrated fog collection system in cactus." Nature communications 3.1 (2012): 1-6.

作者:周方

編輯:麥麥

本文除標注外的圖片均來自《綠色星球》

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評論
演繹無限精彩
大學士級
植物世界的斗爭,精彩程度絲毫不亞于動物。尤其是在物種豐富的熱帶雨林,斗爭才能取得一席之地,才能求得一線生機。
2022-09-30
大偉????♂?
大學士級
寄生植物對于寄主的影響是完全負面的,其實不是,菟絲子能夠以自己為橋梁,在寄主不同植株間傳遞蟲害來襲的信號。當然,菟絲子幫助寄主,本質上為只是為自己牟利,畢竟蟲害侵害寄主,就是侵害自己的食物。
2022-09-30
CZH科普
大學士級
通過與寄主的聯(lián)系,菟絲子能竊聽到寄主的開花信號,與寄主植物同步開花。它們以此達到對四季的感知,完成自己的生活史。
2022-09-30