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远古开花植物之谜
资料来源:《植物趣话》 发布时间:2007-3-22 16:44:01
    美国《探索》杂志最新报道《花儿的力量》,即在远古时代开花植物为什么能横空出世?报道称,约3.6亿年之前,在开花植物的“祖先”进化之际,当时的世界由通过孢子繁殖的类似厥类的土褐色植物统治。1.4亿年前左右,开花植物突然横空出世并最终脱颖而出。其出现的原因至今仍是达尔文所称的“一个令人厌恶之谜”。

    今天,孢子植物仅占所有陆地植物的3%,个中原因直到17世纪才被揭开。当时,诸如纳希米阿·格鲁(Nehemiah Grew)等博物学家利用最新发明的显微镜对开花植物的整个结构进行了研究。结果发现,植物的根本在于性,即植物的有性繁殖,开花植物之所以能茁壮成长,原因就在于它们比孢子植物更善于有性繁殖。而开花植物拥有的致命武器之一是:一种称为种子的漂亮的小维管束(bundle)。

    在Firefly Books出版社新近出版的一本名为《种子》的书中,英国克佑区皇家植物园的植物学家沃尔夫冈·斯塔佩(Wolfgang Stuppy)和视觉艺术家罗布·克塞勒(Rob Kesseler)对植物有性繁殖的复杂性进行了仔细剖析。在大多数植物产籽之前,花粉必须控制花的专门入口,使位于末端的卵细胞受精。同之后发生的一切相比,这一过程相对而言容易理解:对生成的胚胎进行生产、养育、储存和分散。

    开花植物随着胚胎的产生进化成受保护的“三组织”种子设计,即“lunch”(称为胚乳的营养组织)、保护层(硬硬的、保护种子的外层)以及胚胎本身。每个组成部分都是从受精植物的独特组织中产生的。

    斯塔佩(Stuppy)将开花植物的种子进化过程比作陆地动物的硬壳蛋的出现过程。动物生活在海洋中时,它们通常在水中排卵和射精,而后在水中结合,如今的鱼类仍是如此繁衍的。硬壳蛋使得动物可以在远离水域,在干燥陆地上更为恶劣的环境中得以繁殖和成长。同样,大约2.5亿年前,当地球进入到更为寒冷、更为干燥的气候时,同早期那些在潮湿、温暖的沼泽地繁殖、结构更简单的孢子亲缘植物相比,开花植物具有明显优势。

    种子植物也捉摸出多种更佳的传播方式。有些种子可以长出令人不可思议的细倒钩,以勾住来来往往的动物。还有相当一部分种子长出一种称为油质体(elaiosome)的小东西,诱使蚂蚁将它们挪出几英尺的距离。其它种子要么表面粗糙,要么轻飘飘的,可以借助风或水向不同地方飘散。

  人类对种子的喜爱还导致多种新的传播方式。数千年前,人们开始收集和种植营养丰富的种子,如玉米、小扁豆、燕麦等。现代农业将某些种子挑选出来,使它们的种植获得令人难以置信的成功:看看美国平原一望无际的小麦,就知道这种做法有多成功。与此同时,斯塔佩等植物学家还为克佑区皇家植物园“千年种子银行”(Millennium Seed Bank)的种子收集传统带来新的变化。“千年种子银行”是储存在野外面临灭绝危险的植物品种的“国际仓库”。斯塔佩写道,尽管多样性已经丧失,但每种消失的植物将提供种子工作原理的更多线索:“它们的有性繁殖方法即便在今天看来也十分复杂,科学家并没有完全理解它们这种繁殖方式的原因。”