植物竞争

在植物看似柔弱的外表下,隐藏着你死我活的竞争、尔虞我诈的欺骗;正是植物利用了巧妙的生存策略,才在纷繁的环境中夺得了一席之地。

主要有四个方面:逆境求生(坚韧生长)、攻防对峙(植物大战)、传粉谋略(繁衍后代)、万里长征(植物迁徙)。

一、逆境求生(坚韧生长)
 

在荒漠,百岁兰可以耐旱几年而不死,它只是其中一种植物,其他荒漠植物有自我的耐旱策略。

复杂:远古生物生活在环境相对稳定,没有太多竞争。

接下来,陆地上迎来了首批植物登陆高潮!从海里、过浅滩、跨沼泽,到陆地、到戈壁、到高山,和菌类、和昆虫、和动物一起进化,从古菌、蓝菌、绿藻、苔藓,变为了蕨类、裸子植物、被子植物等高等植物,大自然变得异常复杂。

一、植物需要应对比水中复杂得多的环境:

干旱、高温、强光、弱光、盐碱、极寒、强风等,甚至有时适宜的生长时间只有短短一个多月,比如高山雪莲,只有在冰雪融化、温度较高的夏季才能生长。

1 休眠本领

沙漠干旱地区,降水如此稀少,只有雨后的几周才有可以利用的水分。部分植物进化为「短命植物」,降雨过后的几周之内就完成开花结实,之后又迅速死亡或休眠,以度过沙漠的干燥酷热;如菊科的死海叶苞菊,也叫短命菊,以及广义百合科的狮爪花等。

2 搬家的本领

除了雨后迅速发芽、生根、开花、结实之外,还能「还魂」、 「搬家」。雨季过后,十字花科植物含生草的茎会干燥卷曲,变成球状,保护种子;

当刮大风时含生草即可拔地而起,随风翻滚,飘荡到低洼容易积水的地方;

一场雨过后,干枯的枝条再次展开,传播种子。人们叫它还魂草

3 自给自足本领

沙漠大黄:它的叶子很大,表面有一层蜡质,并有着错综复杂、沟渠纵横的纹理。

沙漠地区下雨时,落在沙漠大黄叶子上的珍贵的雨水就会沿着叶表纹理汇集到植物根部,用一点点水来生长和开花、结果(节约用水)。

4 耐盐碱本领

海滨、内陆盐碱地的盐分超过大多数植物的承受,一般植物泡在这样的盐水里就会失水而死。

为了对抗盐碱,一些植物进化出了泌盐的本领,将过量盐分通过叶片主动分泌出来,降低体内的渗透压。

典型的海滨红树林种类,如爵床科的海榄雌黑海榄雌等,以及新疆内陆的盐碱地植物,如刚毛柽柳胡杨等,它们分泌的盐分经常在叶表结为盐晶。

5 耐高温本领

沙漠中阳光也是对植物生存的一大威胁,主要问题就在于暴晒之下产生的高温及强烈的水分蒸腾。

那么植物也有很多办法对付强光。例如,景天科的神刀,有品种‘达摩’神刀、霜之朝、白石莲等,以及仙人掌科植物小人帽等植物。

表面有一层白色的鳞片、白粉、刺毛等,可以反射强烈的日光,降低自身温度,同时还可防止水分蒸发。

有些植物叶子顶端有透明的“窗户”,如玉露、生石花等,这些植物随风沙掩埋在土中,避开了强烈的日光及高温,但“叶窗”露于土表,靠“叶窗”把光导入叶内进行光合作用。

6 耐阴本领

光 线太强受不了,光线太弱更受不了。万物生长靠太阳,在落叶乔木长出叶子后森林中是十分阴暗的,虽然一些蕨类植物生活得很好,但是更多的植物无法适应这样的 阴暗环境。于是其中一些植物就选择进化为早春短命植物,在乔木长出叶子之前迅速生长、开花、结实,完成生活史,甚至等不及冰雪融化便开始生长,如毛茛科的 侧金盏花(Adonis amurensis)

  

7 耐高寒狂风本领

在高寒、高海拔地区,常年寒冷,植物进化成为垫状,密集生长(匍匐生长),以此保温、抵御强风吹袭。每个“垫子”都是由几种甚至几十种不同植物共同组成,但每种植物的高度全都一致,因为任何突出的部位都面临冻死的危险。

比如石竹科的囊种草、豆科的丛生黄芪、虎耳草科的光缘虎耳草、菊科的扁芒菊,都是典型的垫状植物。

8 耐贫瘠本领

美国加利福尼亚州的白山地区十分干旱贫瘠,地上只有裸露的石灰岩而几乎没有土壤,一年之中温度、降水适宜的生长期只有6周。

毛松(狐尾松)平均100年才能长高2.5cm,几乎不落叶,一片叶子的寿命高达30-40年,避免落叶造成的能量及营养损失,防止落叶引起火灾;

还积累超量的树脂,对叶子来说相当于防冻液,对树干来说相当于防腐剂,一株活了7000年的死树到现在依然挺立。这些生长缓慢的松树还是世界上最长寿的植物

千年老妖:其中一株到今年已经4845岁了。另一棵更老的、享年4862岁的毛松在1964年由于古气候学研究而被砍伐,在砍伐之后才发现这棵树是当时世界上最古老的生命。

9 耐低温本领

空旷的高山山坡,植物难以积聚热量和抵抗夜间的低温,塔黄的花序中的苞片很大,呈淡黄色,半透明,许多苞片连在一起组成了“温室”。

雪莲上部的叶片变态为淡黄色、半透明的苞片,建成“温室”以保护幼嫩的花序。

10、耐低氧本领

植物的茎叶需要呼吸,植物的根更需要呼吸,而植物的无法像动物一样长距离运输氧气。

为了应对沼泽、滩涂出现的水淹缺氧,植物进化出呼吸根,在水淹时供给充足的氧气,例如生长在沼泽的池杉,以及生长在海滨的红树林中的很多植物。

二、攻防对峙(植物大战)

植物的防御本领,如仙人掌科植物银刺松,浑身长满了又硬又长的尖刺,覆盖了表面大部分地方,想吃它的动物显然无从下口了,有些植物还可以主动进攻。

1 攻击能力

旋花科菟丝子属植物。菟丝子本身没有叶子,甚至连叶绿素都没有,依靠藤蔓攀爬到寄主植物身上,侵入寄主表皮,将自身维管组织直接插入寄主的维管组织之内吸取营养。也就是寄生,如南方菟丝子沼地菟丝子

2 寄生本领

桑寄生科植物无毛五蕊寄生,可以寄生在多种植物身上,尤为喜欢桉属植物,上图无毛五蕊寄生寄生在柠檬桉上,同为桑寄生科植物淡黄毛寄生是一种重寄生植物,专门寄生在其他寄生植物身上,无毛五蕊寄生寄生在桉树上,而淡黄毛寄生则寄生在了无毛五蕊寄生之上;类似的还有「重寄生」 ,也是寄生在寄生植物之上的一种寄生(这复杂呀)。

3 防御本领

长成像仙人掌科短豪刺琴丝丸、豪壮龙,或者像皂荚一样的刺,几乎就无法近身了,植物免去了遭受啃食的危险。

4 竞争本领

叠伞金合欢的树冠呈伞形,全部位于高大的树干顶端,一般动物无法够着,保护了自己的枝叶;而长颈鹿的祖先被逼无奈,进化出了超长的脖子,以够到高处的树叶;叠伞金合欢也没有坐以待毙,树冠下方及外围枝条上的托叶进化为刺,让长颈鹿不能轻易吃到叶子。

5 粘附本领

摘下蒲公英的花,会发现伤口处流出白色的汁液。乳汁是植物的一种防御手段:大多数乳汁中含有对昆虫有毒的物质;有些乳汁高度黏稠,会从伤口大量留出,进而黏住、甚至淹死想取食它的昆虫,比如说萝藦科植物西亚马利筋。

6 欺骗本领

植物更高级的谋略甚至能骗过昆虫:

蜘蛛兰的花唇很像一种雌蜂,通过拟态欺骗,吸引雄蜂前来交配。雄蜂被诱来交配,兰花的花粉早已沾在雄蜂身上,当雄蜂兴冲冲地被骗,再找其他兰花交配时,就完成了授粉过程。

茅膏菜科植物曼西茅膏菜是一种食虫植物,和其他食虫植物一样,也是依靠捕虫来补充营养。这种茅膏菜没有静待昆虫上门,而是常常和蜘蛛兰长在一起,当有雄蜂被骗来交配时,就很容易被这种茅膏菜所捕获。

三、传粉谋略(繁衍后代)

1 昆虫传粉

昆虫以花粉为食,在身上沾染上了花粉,为植物传播了花粉。昆虫传粉的效率高,远距离传粉使植物多样性提高;

有些植物的花形成特别的结构,只能让特定昆虫才能接触到花蜜,减少花粉浪费。

自然风传粉虽不是主流,却也造就了植物5大科之一,也就是禾本科,大约有一万一千多个物种。

2 蜂类传粉

蜂类是传粉的主力军之一,最早的传粉蜂由黄蜂类进化而来,有很多蜂类在长期进化中和植物协同进化,例如榕小蜂,和榕属植物专性共生,榕属植物提供住房及食物,榕小蜂则顺便帮榕属植物传粉。

蛾蝶类比蜂类更加专注于某一类植物的传粉,进化出了更多的种类。很多萝藦科植物,甚至包括最大的花序——高达一两米的巨魔芋,以及最大的花,直径近一米的大花草,都是由听起来不可思议的昆虫——苍蝇来进行传粉。这些花朵发出腐肉般的气味,吸引苍蝇进行传粉。

其他昆虫也偶尔的帮助植物传粉,包括蚂蚁、甲虫类,常常帮助小型、近地面的花进行传粉,但专一性常常不强。

鸟类在授粉中也占有一席之地,尤其是大家熟知的蜂鸟。然而能够传粉的鸟类远非蜂鸟一种,大约几百种不同鸟类都可以为植物传粉。

蝙蝠在很多地方是唯一的传粉者,夜行动物,因此夜间开花的植物主要依靠蝙蝠传粉。植物在夜里开花的一个重要原因就是白天太热,不适宜开花,如仙人掌科植物。

还有一些非主流的传粉者,如蜥蜴、老鼠、狐猴等,这些动物不以花粉或花蜜为主要食物,仅仅作为它们的饭后甜点,因此它们作为传粉者,多是偶然为之。

鼠尾草属植物把花蜜藏在了花冠筒的最底部,蜜蜂要想得到花蜜,就要把头往花里钻,就触动了鼠尾草的机关,花会把花粉涂在蜜蜂的屁股上。蜜蜂造访下一朵花时,花就完成授粉。


3 欺骗传粉


角蜂眉兰模仿雌蜂,除了花会模仿雌蜂的样子之外,还发出雄蜂可以识别的雌性激素,诱骗雄蜂前来交配,帮助其传粉。

大根兰为了保证有后代,采取了异花授粉和自花授粉相结合的办法:雄蕊随着花朵的成熟,会逐渐从原来位置被送到柱头之上,完成自花授粉

姜科植物也类似,长柄象牙参通过从柱头上分泌萌发液,黏住雄蕊上的花粉,花粉就会随着萌发液来到柱头,完成自花授粉。

多花脆兰利用了雨水撞击完成自花授粉,这些自发授粉植物都不是严格的自花授粉植物,并不回避异花授粉,这只是避免没有传粉者,或者种群数量稀少等无法完成异花授粉时的一种进化策略。

四、万里长征(植物迁徙)

植物为了散播种子,为了让自己的基因延续,让自己的后代尽可能攻城略地,广泛传播。

1 漂流能力

棕榈科植物椰子的最大本事莫过于漂流,椰果若被吹到海里,能够随着洋流漂浮数月,行程上千公里,外皮保证种子不被海水泡死,一旦被冲上沙滩就开始生根发芽。

热带岛屿即使离大陆再远,也有椰子存在。海椰子是世界上最大的种子,重达几十公斤,但一样拥有漂浮能力,所以数量稀少。

2 飞翔本领

葫芦科翅葫芦攀缘在大树之上,种子带有巨大的薄翅,果实裂开后种子可以飞翔几百米甚至数公里远。这种植物种子的形态特征,人们也利用仿生学制造了一些新产品。

槭树属植物的种子虽然不像翅葫芦那样能飞那么远,但是它的种子在下落过程中会旋转,进而像直升机一样通过旋转产生上升力,让种子能够飞得更远。

3 附生本领

种子直接附着在昆虫或动物身体上,蔷薇科龙牙草的种子外表有很多倒钩刺,羊、狗等长毛动物一经过就会粘上。更狠的则是菊科植物鬼针草,种子有几颗带倒刺的针,一旦撞上鬼针草,种子就深深的扎进皮毛,甚至刺入皮肤。类似的还有柳叶鬼针草。

4 弹射本领

葫芦科植物喷瓜的果实在成熟时,内部会积蓄很大的压力,果实脱落后,种子会被高速喷出,可喷出6米远。

凤仙花科植物的果实成熟时,有风吹草动果皮会立刻收缩卷曲,果实炸开,将种子弹射出去,例如喜马拉雅凤仙花好望角凤仙花

5 钻地本领

牻牛儿苗科麝香牻牛儿苗的种子具很长的芒,会随着湿度变化而产生螺旋运动,推动种子前进。

禾本科植物野燕麦专心研究“钻地”。随着湿度变化,种子先端被芒顶入土中,由于表面倒钩刚毛的存在,随着芒的伸缩,往土壤深处钻,自己播种。

***适者生存***

植物对环境的适合度有所提高,存活率、适应性、竞争性、繁衍能力决定种群中的数量。

上图仙人掌科植物,生长环境从湿润到干旱。仙人球并祖先不是球状的,而是樱麒麟(第一张)的样子。

它们扩散到干旱环境,环境更加干旱,不能适应的个体会被淘汰,适应环境的被保存下来,拥有更小表面积比、体内能存储更多水分、更加耐旱的个体就能繁衍。


植物的大智慧就说到这里了!不知道有几个人看完的!希望你们喜欢吧!大部分资料来源:辰山汪远(上海辰山植物园 科研助理)