“手機用多了會中病毒”——別急,說的是植物
2021-07-05由 物種日曆 發表于 林業
無根藤屬於蕨類嗎
小時候的自然課上,老師講過一個完整的生態系統中有三大角色:植物是
生產者
,它們進行光合作用,把水和二氧化碳轉化成有機物;動物是
消費者
,透過取食讓能量和物質進一步流動;細菌、真菌等是
分解者
,能夠把動植物的殘體分解成無機物,重新進入下一個迴圈。
一個簡化的食物網,包含生產者、初級消費者、次級消費者和分解者。圖片:Thompsma / wikimedia
然而,萬事總有例外。有這麼一些植物,它們不甘於待在食物鏈的底層,不願兢兢業業地靠光合作用養活自己,轉而盯上了別的植物,
從他人身上攫取營養
,最終踏上了消費者的階級——這就是
寄生植物
。我們今天的主角菟絲子,就是這其中的一員。
菟絲子。圖片:pixabay
菟菟猛於虎
菟絲子的名字乍一聽還有點萌萌噠,好像一隻可愛的小兔子,但對於被它寄生的植物來說,這隻兔子的真面目是相當的殘暴,簡直就是《Re0》中三大魔獸之一的“大兔”的化身(請問您今天要來億點兔子嗎)。菟絲子所到之處,植物們
輕則萎蔫發黃,生長減緩;重則枯枝敗葉,全株死亡
。其實“菟”字還有另一個意思,《左傳》中記載,古人把
老虎稱作“於菟”
,說不定這才是菟絲子命名的本意。
寄生在路邊綠化帶上的菟絲子。圖片:含笑
菟絲子的外形不難辨認,它長得像一團雜亂的絲線,胡亂蓋在其他植物身上,開花之前沒點植物的樣子。常見的菟絲子種類大致能分為兩個型別:一類藤條黃色,比較柔弱,包括
菟絲子
本菟(
Cuscuta chinensis
)、
南方菟絲子
(
C。 australis
)等;另一類藤條紅棕色,比較粗壯,常有深色斑點,包括
金燈藤
(
C。 japonica
)、
啤酒花菟絲子
(
C。 lupuliformis
)等。再往下細分的話就沒那麼容易了,不過也不必太在意,大體上都是差不多的。
金燈藤也稱日本菟絲子,紅棕色的藤條上有深色斑點。圖片:含笑
和番薯是一家
植物學上的菟絲子隸屬於旋花科,這個科有很多我們熟悉的成員,比如
番薯、空心菜、牽牛花
等等。你可能會奇怪,菟絲子是個無根無葉的寄生植物,何德何能跟這些面善的孩子搞一塊去了呢?確實,植物學家們也懷疑過,過去的一些分類系統中確實曾單列出一個菟絲子科。但隨著研究的深入,特別是基因證據的加入,
這貨還真就該放在旋花科
。
空心菜也即是蕹菜Ipomoea aquatica,粗略地看實在很難將它和菟絲子聯絡起來。圖片:含笑
另一方面,形態上的菟絲子也並非完全格格不入,畢竟花果才是更重要的分類依據。如果你仔細對比菟絲子和牽牛花的果實、種子,會發現其實還是蠻像的,確實有旋花科內味。
菟絲子的花。圖片:Cheng-Tao Lin / inaturalist
其實就是個“手機”
菟絲子種子呱呱墜地後會休眠一段時間。在經歷了菟生的第一次(也是最後一次)從土壤中吸水之後,它發芽了,沒有子葉,沒有真正的根,
像一根晃來晃去的麵條
,必須儘快找到寄主來養活自己。那麼,萬一找不到寄主的話要怎麼辦呢?嗯……
當場去世
。菟絲子種子儲存的養分非常有限,如果臉實在太黑,發芽一週還找不到寄生物件,就只能等著掛了。
菟絲子像麵條的一樣的藤。圖片:含笑
運氣好的小苗可以感知到它觸碰到的植物,這時它會啟動入侵模式:首先是把枝條延長彎曲,死皮賴臉地將自己纏在別人身上,與此同時接觸點的細胞開始分化,形成進攻的武器——
“吸器”
。被寄生的植物雖然也有表皮防護,但在吸器的進攻下薄如蟬翼,它一邊產生機械壓力,一邊還能用酶來降解,很快就能突破防守,深入到植株裡面去。最後,
菟絲子的細胞和寄主就連在了一起
,強行打通了道路,讓水和養分在其中自由流通。
菟絲子的吸器。圖片:sclereid0309 / flickr
這條通道並非一根簡單的吸管,其中運輸物質的種類和過程,比我們過去想象的要更為複雜。研究發現,在菟絲子和寄主之間鑿開的通道中,
物質的流動是雙向的
。就像尼采說的:“當你在凝視著深淵,深淵也在凝視著你”,從寄主獲取物質的菟絲子,也會將一些物質輸送回寄主體內。
菟絲子吸附並攫取寄主營養的示意圖。圖片:Maliyanbinette / wikimedia
於是,當一株菟絲子同時寄生著好幾棵植物的時候,有趣的事情就發生了:菟絲子就像在這幾個植株之間架起了一張網路,
這些被寄生的植株可以藉助菟絲子和它的小夥伴交流
。比如,植物在被昆蟲啃食時,會釋放出一種抗蟲訊號來啟動防禦機制。如果這棵被吃的植物正好處於菟絲子的網路之下,這些抗蟲訊號可以透過菟絲子傳達給那些還沒被蟲咬的植株,讓它們提前做好防備。在這個環節,
菟絲子被寄主們當微信用了
。
“植物微信”。圖片:Dinesh Valke / flickr
但是,和我們的手機電腦一樣,上網是有風險的,一不小心就可能中毒。能在菟絲子大道上行走的
不止是水分和養料,還有病毒
。如果菟絲子網路中的某一棵植株被植物病毒感染了,這些病毒會透過菟絲子的路傳播到其他植株上,而且
整個過程中並不感染菟絲子
,真就只是借過一下,可以說是非常有禮貌了。
日本菟絲子,寄生在灌叢的數種灌本及草本身上,經常造成作物的危害,並影響植被中的原生物種。圖片:Aomorikuma / wikimedia
更有意思的是,植物上網也會造成資訊洩露。近期中科院昆明植物所的研究員就發現,
菟絲子能夠“監聽”到寄主植物的開花訊號
,從而來調節自己的花期。我們知道,植物開花結果是一件相當耗費能量的事,菟絲子當然也不例外。於是,菟絲子監視著它的寄主,一旦發現寄主和開花相關的基因啟動了,它馬上也跟著開起花來,正好把寄主為了傳宗接代特地準備的養分用掉。這樣,菟絲子就不會因為寄主開完花後衰敗了,而導致吸取不到足夠的營養來給自己開花。
各種寄生植物
菟絲子一旦和寄主合體完成,
所需的水分和養料就完全由寄主提供
,不再從外界獲取也不會自己製造,這種寄生模式我們稱之為“
全寄生植物
”。對應的還有“
半寄生植物
”,它們相對還算有點良心,
只從寄主獲取水分和礦物質
,自己還是會進行光合作用的。
半寄生植物的典型代表有
桑寄生、槲寄生
(就是聖誕節時小情侶用來塞狗糧的那個),還有寄生在寄生植物身上的
重寄生
(禁止套娃!)等等。有些半寄生植物幼時必須寄人籬下,成年後可以相對獨立地生活,比如著名的香料木材
檀香
。
桑寄生科的廣寄生Taxillus chinensis,自己可以進行光合作用。圖片:含笑
檀香科的檀香Santalum album,木材有獨特香氣。圖片:含笑
全寄生植物這邊也是多種多樣,不過像菟絲子這樣光明磊落地生活在陽光下的其實是少數(菟絲子:感動嗎?寄主:不敢動)。華南地區的
無根藤
,和菟絲子有點像,也是一團毛線一樣掛人身上,藤條是綠色的。無根藤屬於樟科,很多人剛聽說這事時都大跌眼鏡,
沒想到樟科這群濃眉大眼的,竟然也出了個寄生蟲
。沒辦法,誰讓這是個看花的世界呢?無根藤的花果依然保留著樟科的特徵。
樟科的無根藤Cassytha filiformis,和菟絲子一樣纏繞寄生在其他植物上。圖片:含笑
而更多種類的全寄生植物常年都躲在地下,寄生在別人的根上,
只在開花時才露出地面
,其他時候連個影子都見不到。這一群傢伙普遍都長得畫風奇特,有些開起花來還挺漂亮,常見的有
列當、
野菰
;還有些有種詭異的美感,比如
寄生花、杯藥草
。
列當科的野菰Aeginetia indica,寄生在禾本科植物的根部。圖片:含笑
值得一提的是,世界上已知的最大的一朵花,也是來自一種全寄生植物,它就是著名的
阿諾德大花草
(
Rafflesia arnoldii
)。如果你想了解關於它的更多事情,敬請關注下個月的物種日曆啦。
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