这种兰花虽然只有两三毫米大,走近了细看,真是让人大吃一惊
2022/12/4 10:00:00 中国科普博览
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密密麻麻的丛林,
这里就是争夺阳光的战场。
刘冰 · 中国科学院植物研究所副研究员
各位朋友大家好,我是刘冰,来自中国科学院植物研究所。很高兴今天能够来到格致校园,给大家讲述中国热带丛林的故事。
在我读研究生的时候,为了做论文,我经常到中国最南部的热带地区去进行野外考察和植物标本的采集。作为一个北方人,我一到南方,看到丛林里的参天大树,感觉所有的树都长得一样,都是全缘革质的叶子,没什么区分的特点。我有点懵了:这怎么办呢?要怎么研究呢?随着时间的推移和经验的积累,慢慢地,我就探出了一些经验。比如说我们看到上面这些高低错落的大乔木、小乔木,近处的一些灌木、草本等,会发现在丛林里边,植物是分层的,有高的、有低的,各有特色。
▲ 中华人民共和国植被图,2007对于中国来说,热带丛林分布在什么地方呢?主要涉及到六个省区,就是西藏的南部和东南部、云南的西部到南部、广东、广西、台湾的南部以及海南岛的全境。森林类型有很多种,主要包括热带雨林、热带季雨林,还有季风常绿阔叶林。由于每年会受到印度洋和太平洋暖湿气流的影响,热带地区的降雨量非常的大,没事儿就下雨。尤其是在雨季,也就是6-10月份的时候,几乎就是天天都有雨。由此就形成了一个植物多样性非常高的森林地区。
在外面看着那么密的林子,当你走到里边之后会发现,它确实非常的暗,因为阳光都被一层一层的高大树木挡住了。对于植物来说,生存的最重要的条件就是阳光。那么在这样密密麻麻的丛林里,争夺阳光就是植物生存的一项重要任务,这里就是争夺阳光的战场。那么下面我们就来探秘,为了争夺阳光,热带丛林里边到底有什么样的故事。
Part.1
争夺阳光第一招:长高
植物们有几个策略。对于乔木树种来说,它们争夺阳光就比较简单粗暴,就是长高嘛。我长得越高,接受的阳光越多。你没有我高,就被我遮住了。其中有一个典型的家族叫做龙脑香科,这个家族是在热带亚洲森林,尤其是热带雨林的标志性类群,在我国也有少量的种类分布。
▲ 望天树 Parashorea chinensis比如说这个望天树,它分布在我们的广西和云南的地区,最高能够长到70多米,也就是大概20层楼那么高。从图上也能看到,它跟周围的那些乔木相比,明显高出了一大截。
▲ 东京龙脑香 Dipterocarpus retusus这是龙脑香科的另一种,叫做东京龙脑香。那么这么高的乔木怎样传播自己的后代,散布自己的果实和种子呢?其实它的果实是靠风来传播的。比如说右图画圈里边这个,它的果有两个“翅膀”,而且“翅膀”是错开的。如果成熟了之后,就会呈螺旋状的下落。
▲ 狭叶坡垒 Hopea chinensis这是另一种龙脑香科植物,叫做坡垒。我们看这个果实的近照,它的两个“翅膀”也是错开的,如果掉下来的时候会高速旋转,使得下降速度变得很慢。这时候如果来个横风,就能把果实吹到更远的地方去,帮助它散播后代。
▲ 四数木 Tetrameles nudiflora除了最高的70多米的树以外,在下一层还有40多米的树。比如四数木,它能够长到40米甚至是45米。为了自己长得稳,它在茎的基部会形成一些板状的结构来支撑自己,我们把它叫做板根。板根的现象实际上在热带森林里很多的树种都有,很多乔木都能够长。在左边这个图里,一眼望上去都望不到树干的尽头在哪里,因为它太高了。如果恰好有一阵大风把一些枝条吹下来了,我们才能在地上捡到它的枝条和叶子。
▲ 樟科 Lauraceae——芳香树种再往下一层,大概是20多米的高度,有更多的种类的乔木。比如说樟科这个家族,主要就在二三十米的这个高度。樟科是一个著名的芳香树种的家族,比如说楠木、樟树都是这个家族的。
这个家族的果实很有特点,在树上结果的时候会变颜色,变红、变紫等等。变给谁看的呢?给一些动物。比如说鸟,远远看到这么鲜艳的果子,觉得肯定好吃,然后就会过来吃这个果,顺便帮它传播种子。果肉其实是植物跟动物之间形成的一个交易,植物把果肉给动物吃,动物吃完了果肉把种子排泄出来的时候,就能帮植物传播。而且植物的种子有个特点,它不会被动物的消化液所消化。其实日常生活中也能知道,你吃西瓜的时候,如果不吐籽的话,你拉出来那个西瓜籽还是完整的。樟科种子也是一样的,被鸟吃了之后,果肉被鸟消化了,种子还是完整的。
▲ 粉叶楠 Phoebe glaucophylla有的樟树果实不是红色的。比如说我们看这棵树,远远看有一些红色,但其实那是果梗的颜色。不过起到的是同样的作用,让鸟远远地看到有红色就能过来吃果实,而果没有变红。种子被鸟带到远处之后,对它发芽还有一个优势。因为种子上粘着鸟屎,这是它的肥料,在发芽的时候可以有二次帮助。
▲ 上:水青冈属 Fagus、栗属 Castanea
中:锥属 Castanopsis、青冈属 Cyclobalanopsis
下:栎属 Quercus、柯属 Lithocarpus还有一个家族叫做壳斗科。有一个动画片,相信很多小朋友都看过,叫《冰河世纪》。里边的小松鼠费尽千辛万苦保护的粮食是橡实,而橡实在植物学上叫做栎,栎树就是壳斗科家族的。这个家族的种类很多,除了这种栎,还有板栗的栗、锥、柯,还有青冈等。这些坚果都是为动物们准备的,让动物去吃的同时传播种子。
▲ 猴面柯 Lithocarpus balansae
这是一种柯,叫做猴面柯。遇到这种大树,我们怎样能把它的果实采下来细细地研究呢?这时候就要用到一个工具,叫做高枝剪。高枝剪大概2米长,我们需要把它伸开,伸开之后就能有4米长,就可以够枝条上的果。
剪下来之后,会发现外边的壳斗上有很多的环纹,长得像猴子脸,所以这个植物叫做猴面柯。我曾经尝试用高枝剪去剪开它,可以看到右边这个果上有一些擦痕,就是我用枝剪剪的。但是因为它非常坚硬,很遗憾没能剪开。那么当地有没有什么动物能把它弄开呢?是有的,就是一些啮齿类的动物,比如说豪猪。豪猪的牙齿非常锋利,能够把它咬开,取到里边的坚果。在冬天之前,豪猪就把这些坚果储存在自己的巢洞里作为储备粮。但是这些小动物记性不好,把很多储藏点就忘掉了,忘掉的果实就在洞里边发芽,长成新的植株。植物的种子就是这样靠动物传播的。除了风、鸟,还有哺乳动物的帮助,植物种子的传播还有没有其他的传播方式呢?还是有的,比如靠水传播。
▲ 坛腺棋子豆 Archidendron chevalieri比如这种棋子豆,它的豆荚裂开之后,可以看到里边大个儿的豆子,长得像象棋的棋子,而且颜色还不一样。如果把这一堆豆子刻上字,摆上楚河汉界,就能下象棋,所以它就叫棋子豆。棋子豆长这么大个儿的豆子,但其实比较轻,豆子落到水里就随着溪流漂走了,靠水流去传播。
Part.2
争夺阳光第二招:攀爬
讲完了乔木,我们再来看一下藤本植物。藤本植物怎样去争取阳光呢?靠攀爬的本领。
我们看这张图,很多的树上都有垂下来的藤,都是藤本植物往树上爬的结果。
▲ 上:崖爬藤 Tetrastigma sp.
下:茎花崖爬藤 Tetrastigma cauliflorum藤本植物往树上爬有几种方法,有一种是用卷须,比如葡萄家族有一个叫崖爬藤的植物,就是靠卷须缠住周围的那些枝条,慢慢往上爬。爬上去之后,底下的藤子就长得很粗,有的种类是老茎生花,在老藤子上直接就开花结果了。
▲ 爬树龙 Rhaphidophora decursiva
还有一些植物,像爬树龙,是靠茎上长出一些气生根,把植株的树干紧紧地扒住,再慢慢地往上爬。右下图这是它结的果,等果熟了之后,同样也是让动物吃了来帮它传播。
▲ 见血飞 Mezoneuron cucullatum还有一种方式,就是用倒钩刺。这是一种豆科的植物,叫见血飞,听名字就很霸气。它的叶子、叶柄上面有很多的倒钩刺,直接能钩住其他的植物慢慢地往上爬。
它底下的老藤子上也是很多的刺,长得张牙舞爪的。靠近了看,每一个凸起上都有一个弯弯的刺,很吓人。如果你在丛林中穿行,被它划伤了身体的话,那是真的要“见血飞”了。
Part.2
争夺阳光第三招:上树
除了乔木、藤本,其他的小草本、小灌木又怎么样争取阳光呢?它们也有方法。既然长在地面上没有阳光,那我就直接长在树干上,住在树上得了。因为在热带地区,树干上很湿润,会长满苔藓,还有真菌,又有落下来的腐叶变成的腐殖质,还有一些尘土等等,形成类似土壤的环境。有很多植物直接在这里发芽生长,附生在树干上或者石头上,我们叫它附生植物。
▲ 眼斑贝母兰 Coelogyne corymbosa这种兰花叫贝母兰,整个植株从种子开始都是在树干上生活的。
我们植物所的兰花专家金效华老师,他就爬到了4米高的树干上去近距离地观察这种兰花,周围都是雾蒙蒙的感觉。前面提到了,热带丛林里经常下雨,拍这张照片的时候就在下雨。由于我这个体格比较大、比较重,就爬不上去了,只能待在树下边。
在树下也有小丛的贝母兰,被我拍到了照片。
这张照片其实也是闪光拍的,因为光线实在太暗了,又正下着雨。当时我本人已经是被淋成落汤鸡,连相机都湿掉了。
还有其他的附生兰花,比如这种蜂腰兰,由于它的生长高度,我们得叠罗汉,底下一个人垫着,上边一个人再踩着他上去,才能近距离观察。
▲ 蜂腰兰 Bulleyia yunnanensis这是我们拍到的近距离照片。为什么叫蜂腰兰呢?因为花的基部有一个细细的缢缩,就像蜜蜂的腰一样,所以叫蜂腰兰。
▲ 小花鸢尾兰 Oberonia mannii有的附生兰长得像鸢尾,比如这个,叶子扁平而且相互套叠,就像一个倒挂在树上的鸢尾一样,我们把它叫做鸢尾兰。这种兰花很小,花也非常的小巧,只有两三毫米大。但是它好像一个小人,有脑袋、有胳膊、有腿。它的拉丁属名是Oberonia,也是小精灵的意思,就是形容它这个花像一个小人。
▲ 麻栗坡树萝卜 Agapetes malipoensis除了草本能附生,灌木也是可以的。比如树萝卜,是杜鹃花科的成员。它有一个肉质的膨大的茎,里边储藏营养物质,生长在树杈上或者是树洞里边,在上边长叶子、开花。
这是它的花,很漂亮,远看像萝卜。又因为长在树上,所以叫树萝卜。但是它跟萝卜可是没有关系,不能吃,是有毒的。
▲ 榕 Ficus spp.另外还有一种植物有特殊的上树方法,就是榕树。在热带地区很多的榕树结的是小榕果,里边有很多的小种子,可以被鸟传播到其他树的树干上,不会落到地面上,于是种子就会在树干上直接发芽。
比如说这棵,它就是种子落在树干上,直接在树干上长成的一个小树。接下来它还会往下再伸展这些根,直接扎到最下边的土里。下一步,它就会把它缠的这棵树弄死。榕树伸下来的根基本上都会把中间那棵树缠得要死掉了,这种就叫做绞杀现象。榕树的很多种类都有绞杀的能力。
这是绞杀完毕之后,你看榕的中间已经中空了。因为中间的树完全死了,已经腐烂掉了。所以榕树也是通过上树的方法,最后让自己变成了一棵大树。
Part.4
算了,不争阳光了:躺平
除了前面各显本领的那些争夺阳光的植物,还有一些植物不争阳光了,就想着:我躺平吧,换一种生活方式,去吸取别的植物的营养。它们叫做寄生植物。
比如说桑寄生、槲寄生这一类的植物,是直接寄生在其他树的树干上。大家看到背景里很粗的那棵树是它的寄主,它是直接扎在寄主的树干上长出来的。
▲ 黔桂大苞寄生 Tolypanthus esquirolii桑寄生类的果一般是五颜六色的,很鲜艳,一看这个鸟就喜欢吃。
鸟吃了之后把它拉出来,结果它的种子还有点黏性,粘在鸟屁股上了。鸟一发现屁股上粘了个种子,就会找个枝条去蹭,蹭半天呢,就蹭在了别的枝条上。然后种子就在这根枝条上发芽,把寄生根扎到里边去,再长成自己正常的枝条。
▲ 左:柳叶寄生 Taxillus delavayi
右:双花鞘花 Macrosolen bibracteolatus这是好几种桑寄生科的种类。柳叶寄生先长出来正常枝条后再开花,再结果。双花鞘花也是一种桑寄生。大家觉得桑寄生类的植物是不是比较阴险?其实道高一尺,魔高一丈,还有比它更阴险的。
▲ 硬序重寄生 Phacellaria rigidula
桑寄生科的植物还会被一种叫重寄生的植物再进行一次寄生,所以我们把它叫做重寄生,也就是说它是寄生“寄生植物”的植物。这张图里正常的叶子是一种桑寄生,底下开花的穗就是重寄生。它在没开花之前你是看不到的,因为它整个植株都隐没在寄主的枝条内部了,只有开花的时候仔细观察才看得到。
▲ 硬序重寄生 Phacellaria rigidula这才是重寄生的花,左边是它的果。二重寄生的植物在平时看不到,只有开花的时候才出来。
▲ 寄生花 Sapria himalayana还有一种大家应该都知道的明星植物叫大王花,又叫大花草。大花草科在我们国家也有,但我们国家没有大花草那么大的花,而是有寄生花这个种类。前面我们讲藤本植物,认识了崖爬藤的藤,而这个寄生花就专门寄生崖爬藤,你看这边的藤子底部就有寄生花。这种寄生花在我们国家的西藏和云南南部都有分布。
这是在野外拍摄到的寄生花,这是只有在开花的时候才能出来的样子,平时它都在藤子的里边。这种花还是挺大的,跟手掌相比差不多大小。那么它是怎样传播自己的呢?据研究,它在结果的时候会结很多的种子给当地的一些小老鼠来吃。老鼠吃了种子就会塞到牙缝里,有点牙痒痒。于是老鼠会找一个地方去磨牙,就会找崖爬藤的藤子来磨啊磨,直到把藤子磨破了,把种子磨到里边。种子就在藤子里生根发芽,长成寄生植物。
▲ 宽翅水玉簪 Burmannia nepalensis还有的植物是跟真菌长在一起的,我们把它叫做腐生植物。腐生植物的根部是跟真菌的菌根长一块儿的,确切地来讲,这叫做菌根异养植物。它跟真菌共生,由真菌提供给它营养,但是它可不会给真菌什么回报,把真菌给欺骗了。这叫水玉簪,看着晶莹剔透的。很多新闻报道里会说成是发现什么幽灵花,其实就是水晶兰、水玉簪这一类的植物。你看它跟我的手指甲相比也是很小的,也就是几厘米高的高度。
▲ 毛萼山珊瑚 Galeola lindleyana也有更大的腐生植物,比如这种兰花叫做山珊瑚,它就能长一两米高,远看像是一棵树挂满黄花,近看才发现它其实是一个腐生兰花。
Part.5
危机四伏的热带丛林
今天我就分享这么多植物的生存智慧。其实在热带丛林里边穿行还是有很多危险的,比如蜂巢,当你看见它的时候一定要远离。
▲ 左:蜂巢
右:红火蚁我本身是有一种招蜂引蝶的气质,每年都会被蜂子蛰。所以就是野外看到蜂巢,我就赶紧地逃跑。还有入侵过来的红火蚁,在爬树的时候,如果树上有很多这种蚂蚁,马上就钻到你裤子里去咬了,特别特别的疼。
▲ 火麻树 Dendrocnide urentissima还有一些植物也比较危险,比如火麻树。它是荨麻科的一种能蛰人的植物,为了保护自己的果实不被伤害,里边的果序上长了很多的刺。如果你碰到它,它就会把毒液注射到你的皮肤里,让你疼好几天。
最讨厌的就是蚂蟥,很多的热带地方都有。它会粘在草尖上,或者树枝儿边上。当你路过的时候,它一闻到你的气味,一下子就到你身上,爬来爬去找适合吸血的地方,在脚腕或者肚子开一个口吸你的血。这是没吸血之前的状态,吸完血就很胖了。
这是我们同事被蚂蟥咬的伤口。如果把吸完血的蚂蟥往地上一踩,踩扁了,让它把血吐出来,它其实都还没死,生命力非常的顽强,所以这个东西非常讨厌。尽管丛林里有很多危险,但是同时它也有很多的奥秘。平常我们听到热带丛林,想到的好像就是亚马孙的热带雨林,或者是东南亚的一些雨林。其实我们中国的热带丛林同样精彩,也希望对大自然或者对生物学感兴趣的同学,长大以后能够从事这方面的研究工作。今天我的分享就到这里,谢谢大家!来源:格致论道讲坛本文已获转载授权,如需转载请联系原作者文章仅代表作者观点,不代表中国科普博览立场
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