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為了繁殖,綠葉紅花也有自己的小心機

象征愛情的球果

裸子植物是顯花植物中最早出現的物種,包含現存所有的球果植物和銀杏。銀杏樹歷史悠久,最早出現在2.7億年以前,所以它也被稱為前裸子植物。大約2億年前的侏羅紀是裸子植物的極盛期,其數量在植物界具有絕對的統治地位,共有4.8萬個物種,之后種種原因逐漸減少,横眉前裸子植物大約只有一千個物種了。

球果植物都沒有花,好比松樹、冷杉、落葉松、紫衫和其他一些柏樹,但與之相對的,它們都有球果。在春季,松樹的分歧枝杈上會先后長出雄性和雌性的球果,一堆堆年輕的黃色雄性球果順著新芽率先長出,球果上帶著花粉囊,等到花粉成熟的時候,一陣風來就會把這些淺棕色的游動精子都吹散開來。

法國朗德省的居民對于這樣的現象應當十分了解,因為這里生長著幾萬株海松。每年到了花粉成熟的季節,人們就會看到海松的雄性球果產生的“能量”是如此強大,以至于鄉間小路都會被它們金色的花粉給鋪滿。

每個花粉粒中都有兩個小氣球,里面既儲藏了一些氣體,也住著配子。它的結構就像一個小小的宇宙飛船,不過這飛船是要借助風力前進的。那些長在新枝末端的雌性球果,也就是未來的松果,成長得要相對慢一些。之所以不著急,是因為雌性的球果需要耐心等待花粉的成熟,然后花粉粒會隨機地落在雌性球果上,當那顆幸運的花粉落到胚珠上時,球果上的鱗片就會慢慢閉合,像一個保險箱一樣把小小的松果給包起來。球果會開始慢慢發育,在傳粉后的第二年春天發生受精,花粉粒的內壁上會向外伸出一個細管——花粉管,用來將其攜帶的精子運送至雌配子內。受精之后,球果會迅速生長變大,慢慢從綠色變成褐色,產生種子,鱗片在球果成熟之前都连结封閉的狀態,而成熟之后,鱗片就會迅速張開,讓種子脫落,從而繁衍子孫后代。

花朵的絕對優勢

被子植物出現在球果植物之后,也就是距今大約1.5億年的時候,它們的數量在侏羅紀時期出現了爆炸式的增長。就在恐龍滅絕之前的5000萬年里,它們的足跡已經广泛整個地球。但地球上的第一朵花是如何出現的?這仍是一個未解之謎。

花朵是被子植物的生殖器官,得益于這個結構,如今被子植物在植物界共有30萬個物種,大約占到了地球上所有植物的九成。被子植物的絕對優勢在于它們大多利用昆蟲來進行傳粉,保證雌雄配子最終的結合,蟲媒這種有針對性的傳粉方式,明顯要比球果植物的風媒傳粉有效得多。除此以外,花朵自己也可以起到保護的作用,多虧了這個既美麗又穩固的結構,被子植物的雌配子比苔蘚植物或裸子植物的雌配子要平安得多,被子植物的卵被包裹在胚珠里,而胚珠外面還有子房,再加上萼片又形成了一層保護。花朵在受精之后,胚珠發育成種子, 包裹著種子的子房將會發育功效實。

大部分被子植物的花朵都是雌雄同株的,就好比同時具有雄性和雌性的生殖器官。我們都知道動物和人類一定要盡量避免近親繁殖,因為如果父母之間有親屬關系,就容易導致后代存在基因上的缺陷。對植物來說,也存在同樣的問題,我們把這樣的現象叫作自花受精,通俗地說就是自己跟自己結婚或者自己和自己生孩子的意思。性之所以存在,就是為了通過分歧個體之間的組合來保證生物種群后代基因的多樣性。說到這里,自花受精已經比較為原始的無性繁殖前進了一大步,卻還沒有解決如何避免自花受精這個問題。

如何避免自花受精

為了有效防止自花受精,一些植物采纳了雌雄異株的方法。就像大部分動物一樣,植物的一些植株是雄性的,而另一些則是雌性的,雌雄異株的植物有蕁麻、開心果樹、柳樹、冬青等。不過自然界中雌雄異株的植物還是相對較少,與之相對的是雌雄同株的植物,也就是在一棵植株上分別長著雄花和雌花,或者花朵中長著雄蕊和雌蕊。很多草本植物都是雌雄同株的,好比最常見的玉米和小麥,另外,橡樹、栗樹、山毛櫸和榛樹也都是雌雄同株的植物。它們通過風媒來傳粉,讓花粉被風帶到很遠的地方,但現實中這不克不及完全避免自花受精的發生,因為一棵植株雄花的花粉有可能就正好落在了同一棵植株的雌花上,這甚至是經常會出現的狀況。

有些雌雄同株的植物好比榛樹,在它們的雌花上會有多個簇生枝端,從而對受粉的情況加以控制。既然雌花不克不及阻止同株雄花的花粉落在自己的柱頭上,它們可以通過荷爾蒙來進行篩選。顯然,雌花會更青睞來自別的植株的花粉,如果花粉上攜帶的基因與自身過于相似就會被認為是不合適的,雌花會轉而去選擇其他的花粉,換句話說,與雌花的基因差別越大的花粉,對它來說越具有吸引力。而萬一風沒能吹來任何來自其他植株的花粉,這時候雌花還有一個保底的選擇,就是和同一棵植株上雄蕊的花粉進行繁殖,也就是自花受精,這樣的結局雖然其实不睬想卻也比不留下任何后代要強。

如果一棵植物上的花既有雄蕊,也有雌蕊,就被稱為雌雄同花。如何避免自花受精這個問題對于雌雄同花的植物來說要更加復雜,因為在大多數花卉植物中,雄性和雌性的區分其实不是那么嚴格,雄蕊和雌蕊往往在同一個花冠里共存。那么為什么通過自然的演化,這種看起來極易導致自花受精的構造反而成了主流呢?為什么不是雌雄異株或者其他可以避免自花受精的結構呢?大自然給我們的回答直截了當:因為這樣的選擇更加經濟。在要付出的代價和帶來的好處之間,大自然無時無刻不在進行著權衡,而事實證明,如果賦予整棵植株單一的性別(雄性或者雌性),也就是我們所說的雌雄異株,從結果上來說其实不合算。雌性植株會在受精之后結果,以果實的方式繁衍后代,而雄性植株在傳粉之后,就算是實現了自己生命的價值。

我們設想一下,如果某種植物一半的植株是雄性,一半的是雌性的話,那么雄性的這一半在散播了花粉之后,從生物繁衍的角度來說它們的使命就已經結束了,沒有了任何存在的價值。大自然怎么能接受這樣巨大的“浪費”呢?而如果所有的植株都既是雄性又是雌性的話,每棵植株就都能承擔類似于母親的角色,可以充分繁衍后代了。這樣就解釋了為什么在自然界中存在著大量雌雄同株(或雌雄同花)的植物。既然如此,那這些雌雄同株的植物該如何避免自花受精的發生呢?其實,它們中的一些已經在真正意義上實行了“性別隔離制度”。返回搜狐,查看更多

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