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外表高冷內心火熱,沒錯說的就是荷花
發布時間:2021-06-22     作者:廖鑫鳳   來源:科普中國   分享到:

中通外直,不蔓不枝,荷花常視為高潔品質的象征。而其本身晶瑩剔透的花瓣、光潔的藕,都讓觀賞的人從它身上感受到一絲涼意。

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荷花超級疏水的葉片

(圖片來源Innerpath)

但其實荷花開花的時候異常溫暖,一點都不高冷。它不僅能加熱,還能保持恒溫。

當它開花的時候,外部環境溫度哪怕低到10攝氏度,它的花內恒溫也能保持在30-35攝氏度左右,幾乎跟人體體溫差不多。當然,它也不是把整朵花都加熱到這個溫度,畢竟荷花太大了。

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荷花圖解,最內為它的圓錐形花托。

(圖片來源Spiritual Botany)

維持恒溫的只有花最里面的部分,即雌蕊群。雌蕊群著生在一個膨大成圓錐形的花托上,花托內填滿海綿組織,雌蕊全著生在上面,只把柱頭露出在表面。這個膨大的結構里面貯存著淀粉,在開花時通過抗氰呼吸產熱,同時它又保護著雌蕊中供種子發育的子房,等待著后期發育成蓮蓬幫助散播種子。

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熱成像儀下的清晨恒溫的荷花花托,跟人體手指的溫度幾乎一樣了。

(圖片來源:參考文獻1)

荷花:我自閉了,我想開了

荷花為何要加熱自己,保持恒溫呢?這其實暗藏著它的“小心機”。

荷花單朵花的花期只有3-4天,分為三個階段,但只會閉合兩次。

第一次是剛開時,花只打開一點點,此時是花的第一階段:雌花期。雌蕊已經成熟,花托表面的柱頭分泌出黏液,但雄蕊并不散粉,而是緊緊圍住花托,完成自我隔離,防止自交。

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第一天打開的荷花,僅打開一點點,但已經可以讓小型甲蟲進去。

(圖片來源:wiki)

第一天開花的荷花就充滿了“心機”,盡管只開了一點點,但強烈的香味會吸引小甲蟲過來。為保證它們能給柱頭充足授粉,荷花在夜晚時又會緊緊閉合起來,把小甲蟲們鎖在里面,這樣在花里活動的甲蟲會去采集柱頭上的分泌物,充分觸碰到柱頭。

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第一天打開,在里面活動的小甲蟲吃柱頭的分泌物。

(圖片來源:參考文獻2)

這樣一夜過后,荷花又會重新打開,不過這次打開的幅度更大,進入開花的第二個階段:雄花期。此時無數的雄蕊也幾乎開始同時散粉,不再緊緊靠著花托了。

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第一天A與第二天荷花B中雌雄蕊的相對位置,

s為柱頭,an為花藥,ap為雄蕊附屬物。

(圖片來源:參考文獻3)

這時荷花散發的氣味更加濃烈,再次吸引小甲蟲們過來,但為了讓它們瘋狂吸粉,到了晚上時花又會重新閉合起來,將它們鎖在其中,只是未完全閉合,留有縫隙,這樣晚上小甲蟲依然可以爬進來,但爬出去并不容易,陷入其中的甲蟲充分活動,無意中在全身攜滿花粉。

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小甲蟲在荷花內收集花粉。

(圖片來源:參考文獻2)

在這之后,荷花終于不自閉了。進入了開花的第三個階段,但也差不多走向了一朵花的末期,花瓣與雄蕊退去,只留下花托,隨后發育成我們熟悉的蓮蓬,到秋天再與我們相聚。

荷花化身賓館,為小甲蟲打造愛巢

荷花開花異常耗費能量,它一個枝上僅舉著一枝花,開花的時候直徑超過25厘米,是植物界最大型的單花之一;而且它還有無數株雄蕊與花瓣一起圍在花托上,還要產熱,可謂繁殖代價昂貴。

研究人員也發現,開花期間,荷花的耗氧量增大至原來的4、5倍,這也意味著為了滿足巨大的能量消耗,儲存在花托中的淀粉瘋狂輸出,消耗自己來呼吸產熱。

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荷花開花的溫度與耗氧量,Ta為環境溫度,Tr為花內溫度,豎軸Oxygen Consumptiong為耗氧量曲線。

(圖片來源:參考文獻4)

科學家們推測高溫度的恒溫其實就是為小甲蟲們準備的報酬。通過加熱,荷花為它們打造晚上的暖房。荷花兩次在晚上的閉合會將訪花的昆蟲鎖在花里面,熱量會讓昆蟲覺得自己仿佛進入了一間暖房。

對于不能恒溫的昆蟲來說,它們可以在里面汲取熱量,心甘情愿被鎖在花里,在里面吃雌蕊分泌物、雄蕊、花瓣,甚至在其中交配,無異于住進了免費的豪華酒店。

荷花這樣做,肯定也是有好處。第一天的閉合讓昆蟲能充分接觸雌蕊的柱頭,第二天則能讓它們充分接觸花粉。

小小的甲蟲選育了大大的荷花

花瓣巨大、在晚上閉合、香氣濃郁、外表冷淡內心狂熱等種種特征都表明,荷花是“患”了甲蟲傳粉綜合癥(cantharophilous)。

與荷花一樣,這類“患”了甲蟲傳粉綜合癥的花都發展出大型的花瓣,產熱也多次在“甲蟲花”(“甲蟲花”為主要吸引甲蟲作為傳粉昆蟲的花,與蜂類、蝶類、鳥類傳粉植物的花結構上有差別)當中演化出來,夜晚閉合也同樣是它們的共同特征,以此來給甲蟲當婚房,甚至當群體婚房。

無數的雄蕊跟花粉,甚至也是為甲蟲傳粉定制的。不同于蜜蜂,甲蟲雖然是十分古老的傳粉者,但它的傳粉效率并不如后來崛起的蜜蜂,攜帶的花粉數量與運動能力都不如蜜蜂,因此靠甲蟲傳粉的植物必須產生足夠多的花粉才能保證傳粉成功。

不僅如此,一些依賴甲蟲傳粉的植物還需要給甲蟲準備足夠的食物,避免甲蟲吃掉自己的雄蕊和雌蕊。我們所欣賞到的巨大的花瓣,也是荷花給甲蟲準備的食物,哪怕花瓣被甲蟲啃食,也要保全自己的性器官(雄蕊與雌蕊)。

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同樣“患”甲蟲傳粉綜合癥的木蘭類花的花瓣就在傳粉中犧牲了。

(圖片來源:參考文獻5)

筆者在念大學的時候,植物學相關教材上因荷花“患”有甲蟲傳粉綜合癥,便將其認定是原始的花類型。實際上這只是與甲蟲傳粉相匹配的特征,稱不上原始。

盡管在各方面,荷花都與甲蟲傳粉的種種特征相匹配,甚至可以說,荷花這么大的花就是小小的甲蟲幫我們選育的,但現在的荷花似乎更依賴蜂類傳粉。

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蜂類在荷花內采集花粉

(圖片來源:參考文獻2)

這一方面是因為荷花的自然分布已經被打亂了,因為人類的種植,荷花的分布被擴大,能與其相匹配的,具有同樣分布范圍的傳粉者似乎只有蜂類了。而且蜂類是一類泛化的傳粉者,又異常勤勞,荷花盡管沒有花蜜,但產生大量花粉,對它們也存在吸引力,因此現在蜂類成為了荷花的傳粉搭檔。

另一方面則是荷花演化歷史很長,作為活化石之一,它起初的傳粉搭檔可能在無數次的環境變化中消亡了。而荷花卻活力滿滿地存活至今,甚至在人類這個新物種崛起之后,搭上了人類遷徙的順風車,把最初的傳粉者甩于身后。

不過,在我們觀賞荷花時,看到它碩大亮潔的花瓣,將開未開、數度閉合的含羞形態以及散發出濃郁花香時,還是得感謝小甲蟲們幫我們提前“選育”了荷花。


參考文獻:

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[3]Vogel, S., and F. Hadacek. "Contributions to the functional anatomy and biology of Nelumbo nucifera (Nelumbonaceae) III. An ecological reappraisal of floral organs." Plant Systematics and Evolution 249.3 (2004): 173-189.

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