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花与昆虫传粉


□ 王志学 王绍芳

  被子植物有真正的花,故亦称显花植物,是现今植物界中种类最多、进化程度最高的植物类群,构成了当今地球表面的优势植被。这无疑源于它们拥有完善的器官结构,对各种生境都有很高的适应性,也得益于其具有高效的花粉传播和种子(果实)散布方式。

  早在1.25亿年之前,花就在这个世界上出现了。花的出现使世界变得五彩缤纷。花是种子植物的有性繁殖器官。典型的花,在一个有限生长的短轴上着生花萼、花瓣和产生生殖细胞的雄蕊与雌蕊。被子植物花的各部在数量上、形态上有极其多样的变化,这些变化是在进化过程中为适应虫媒、风媒、鸟媒或水媒传粉的条件,被自然界选择而得到保留并不断加强的。

  依照被子植物的花粉传播方式,花可以分为两种类型:风媒花和虫媒花。顾名思义,风媒花是依赖风力传粉,风把雄蕊中的花粉扬起并输送到雌蕊柱头上。而虫媒花的传粉过程要依赖昆虫(包括其他动物)的参与。昆虫在采集花蜜和花粉的过程中,有意或无意地沾染上花粉,再转移到其他花朵的过程中,就完成了传播花粉的任务。

  风是地球上的一种自然现象,是相对于地球表面的空气运动。风可传播植物花粉、种子,帮助植物授粉和繁殖。花在地球上出现以后就借助风力传播花粉,但是为什么植物还要费尽心机地进化出虫媒花呢?其原因就是,与风媒传粉相比,虫媒传粉更为经济有效。因为风对花粉的传播没有选择性,也没有准确无误的目标,所以在风的传粉过程中,很大一部分花粉会白白浪费,只有很少量的花粉“碰巧”落到了目标上,才能实现授粉。而昆虫的传粉非常经济有效,况且昆虫的种类和数量都非常多,有些植物还特化出一些结构,只有特定种类的昆虫才能帮助实现传粉。怪不得大约90%的花都属于虫媒花。

  昆虫有腿有脚有翅膀,可以满世界地飞来飞去,为什么会不倦地在花丛中飞行而又心甘情愿地充当植物传粉的媒介呢?归根结底,这就是花的魅力所在,主要表现在花的颜色、花的芳香、花蜜的甜美和花的欺骗等方面。

  花儿为什么这样红?

  花是植物的繁殖器官,而繁衍后代又是生物生存的终极目的。虫媒植物吸引昆虫的首要因素是美丽的花色,色泽鲜艳的花瓣能.有效地引诱鸟或虫为其传粉。有些植物的花瓣很多,花瓣也很大,花瓣的颜色绚丽多彩,这都是为吸引昆虫逐渐进化出来的。它的目的是让昆虫和其他的传粉动物更易于发现、识别和寻找。当然,也有一些品种的花是人类为了满足自身的观赏目的而培育出来的。花瓣呈现的色彩是由花瓣细胞内的色素决定的,其巾的花青素是主要色素,它的作用是为花瓣增添鲜艳的颜色。

  花青素的基本结构是a-苯基苯并吡喃,由于苯环上的取代基种类和取代基位置的不同,所以花青素的种类也不尽相同,自然界中的天然花青素有20多种。通常花青素并不单独存在,而是与糖苷结合成花色苷,目前自然界中已知的花色苷有250种左右。

  花青素的颜色会随细胞液酸碱度(pH值)的改变而改变,酸性条件下呈红色,中性时显紫色,碱性条件时呈蓝色。此外它还受钾、钠等金属离子和硫氧化物的影响。花青素对光和温度也极为敏感,在光照下或温度稍高时会变成褐色。不要以为花青素只存在于花瓣中,它还广泛地分布于植物的叶片、果实和根茎中,是植物的主要显色成分之一。

   花青素是决定红色花、粉色花、紫色花和蓝色花花色的主要色素。而黄色花、橙色花的主要显色色素是由另外一类色素承担的,这就是类黄酮类色素,它们也主要以糖苷的形式存在,胡萝卜素就是黄色花色的显色成分之一。

  自然界中还有一大类花——白色花,它们的花瓣中不含任何色素或只含极少量的类黄酮色素,白色山茶就是如此。如果把一朵白花揉碎,能否挤出白色的液体?答案是否定的。但如果把一朵红色的凤仙花揉碎,肯定能挤出红色汁液,很多读者小时候可能都曾用它染过指甲吧。白色花之所以呈现为白色,是因为花瓣细胞巾含有无数个小气泡,把这些气泡挤破后,白色花就变成无色的了。

  花儿为什么这样香?

  鲜艳硕大的花朵是吸引昆虫的主要功臣,而那些花朵较小或者颜色不那么绚丽的花又是靠什么吸引昆虫的呢?这就要靠另一件秘密武器——花香了。

  当我们在鲜花盛开的公园里悠闲地漫步时,随着习习的微风,有时会闻到阵阵暗香不时袭来。当我们遇到盛开的玫瑰、月季,或是兰花、栀子、桂花、茉莉时,总会不由自主地俯身去闻,让香气深深沁入肺腑,陶醉在花香里。那么,植物的花香究竟是怎样的一种物质,它又有什么样的功能呢?

  植物的花瓣中能产生一种很容易挥发的油性物质,温度适宜的时候,油脂分子就会散发到空气中,然后随着空气被我们吸人鼻腔,这时醉人的香气就被我们感受到了。从植物自身来说,花香并不是为r博得人类的愉悦而制造的,而是为了吸引昆虫或其他动物为植物传粉而精心设计并生产的,或者说,是在漫长的历史长河巾经过基因变异和向然选择的双重作用进化而成的。当然这也是与昆虫协同演化的结果。鲜艳的花冠和浓郁的花香都能吸引传粉动物,在比较远的距离中,花的香味比花冠的鲜艳颜色对传粉动物的吸引更为有效,特别是对一些花朵较小或者花朵隐藏在暗处的植物来说更是如此。

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摘自:大自然 2011年第05期  
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