北京植物园
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这散发着腐尸味道的霸王花,真的能吃人

发布时间:2021-4-9 0:00:27   点击数:
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穿行在东南亚加里曼丹岛(婆罗洲)或苏门答腊等地的低地雨林中,空气中充满雨林特有的腐熟气味,覆满枯枝落叶的地面上蓦地出现一朵硕大无朋的花——血红的花被片上布满浅色瘤状斑块,中央为一深陷的空腔,朝里看,底部生有数枚“尖刺”。花朵无枝无叶,看似毫无倚靠,就像一张血盆大口突兀地绽放在雨林中,还不时散发出似腐肉的臭味,令人惊叹甚至心生恐惧。这便是植物界的奇葩——阿诺德大王花,人们更喜欢叫它大王花。

世界最大的单个花朵

阿诺德大王花(Rafflesiaarnoldii,又名阿诺德大花草)拥有世界上最大的单个花朵,大到什么程度?花朵直径可达1米,重7千克。

东南亚热带雨林中零星绽放的阿诺德大王花,花径达1米,是世界最大的单个花朵。

整朵花分为外部的花被片、中部空腔和底部花盘三部分。花被片通常为5枚,长约25厘米,宽30厘米左右。中部空腔顶部有一穹窿状的膜结构,但并不完整,中心有一直径40多厘米的开口。这层膜的外表面颜色较花被片浅,同样缀有突起的斑块,内表面则有白色的椭圆斑。空腔壁上密集分布着柔毛。空腔底部有一浅色的花盘,上面有近40枚刺状体。

花朵中部为深陷的空腔,开口处有白色斑块,内壁密布柔毛,底部花盘上生有刺状体。我们知道,花朵是植物的繁殖器官,主要原因是它具有雌雄蕊。大王花是单性花,雌雄异株,也就是说一朵花中只有雌蕊或雄蕊,且雌雄难辨。奥秘在于其雌蕊或雄蕊都位于花盘底部,得将花盘翻过来才能看见。雌蕊的柱头(接受花粉的部位)和雄蕊的花药(产生花粉的部位)都生于花盘底部四周,子房呈穹窿状,黄色花粉质地黏稠。整个花朵无茎无叶,底部也没有花柄,而是一个独特的吸器,深入宿主植物中吸收水分和养料,是不劳而获的寄生植物。大王花雌雄异株,花蕊隐藏在花盘底部。可能有朋友会问,世界上最大的花难道不是巨魔芋(Amorphophallustitanum)吗?原产于苏门答腊中部的巨魔芋,花序高达3米以上,重40多千克。年5月,北京植物园的巨魔芋开花,曾吸引众多游客前来一览盛况。其佛焰花序算是最高大的不分枝花序,含有众多小花,所以并不是单个花朵。拥有最大分枝花序的是贝叶棕(Coryphaumbraculifera),花序高6?8米,包含上百万朵花。贝叶棕拥有最大的分枝花序作为寄生植物,大王花的种子萌发后便寄生在宿主根部,不需生长枝叶,只待形成花蕾,开花结实。虽然大王花不用通过光合作用合成碳水化合物,但要孕育如此大的花朵,也耗时良久,生命周期长达4?5年。花蕾发育通常需要20个月左右:从直径1.5厘米长到4厘米需约天,从4厘米再长到34厘米,则要天左右。而且并不是所有的花蕾最终都能开放,大多数花蕾都会因宿主养料所限和动物啃食等因素中途夭折,对于花蕾数较少的种群,甚至可能全军覆灭。发育完全的花蕾是一个淡红棕色的扁球体,直径比篮球略大。大王花寄生在崖爬藤属植物的根部,不需生长枝叶,便可形成花蕾,开花结实。大王花开放时,一枚枚打开花被片就需一两天时间,绽放4?7天后便发黑凋敝。别看花朵大,种子却极其细小,长度只有1微米左右,形似微缩的花生粒。大王花没有特定的花期,开花时节遍及全年,而且几乎不受天气的影响。漫长的生命周期、花蕾高夭折率以及短暂随机的花期,都让亲睹大王花成为幸事。

阿诺德大王花数量稀少,一生只开一朵花,花期通常不超过1周,令猎奇者难得一见。

伪装的法宝大王花不是自花传粉的植物,传粉者主要是绿蝇属和金蝇属喜食腐肉的蝇类。大王花自然不是腐肉,按理说不足以吸引嗜腐的蝇类,为此,它使出了外观和臭味两大法宝。蝇类辛辛苦苦为大王花传粉,自己却得不到什么好处,这便是植物中常见的欺骗伎俩。实验表明,嗜腐蝇类偏好棕红色,同时对瘤状、刺状突起和柔毛感兴趣,这似乎暗示着大王花的色彩和形态是为了吸引这些传粉者而生。上世纪80年代植物学家曾做过一个实验:将大王花用透明塑料薄膜包裹起来,以减少臭味对嗜腐蝇类的吸引,结果这些传粉者依旧纷至沓来,这进一步证明了大王花的外观对吸引传粉者的重要作用。仅有独特的外观似乎不够,大王花还能发出类似腐肉的臭味,嗜腐蝇类闻到这种味道,以为找到了理想的产卵场所,蜂拥而至。一些以臭味吸引传粉者的植物(如巨魔芋)同时能发热,使得臭味更加浓郁,大王花也具有此功能。其空腔壁上密集分布的柔毛既能散发臭气,又能散播热量,借以把自己伪装成带有余温的动物腐尸。不过,大王花臭味产生的机制和成分还有待研究。

同样以大和臭著称的巨魔芋

除了血红的色彩,大王花还能发出腐臭气和热量,将自己伪装成一具动物腐尸,诱惑蝇类前来传粉。被大王花的外观和臭味冲昏头脑的绿蝇飞入一朵雄花的空腔,即被一系列脊状结构和柔毛引导至花盘底部,这时花粉已悄然黏在它的背部。绿蝇发现这里并没有腐肉决定离开,空腔内表面的白色椭圆斑据信有给蝇类指路的作用,引导它快速飞出花朵,以免在花中乱飞乱撞丢掉花粉。然而,背着花粉的绿蝇并没有吸取教训,难挡诱惑,再次飞入附近的一朵雌花中,同样被引导到花盘底部,于是背上的花粉黏到柱头上,完成了整个传粉过程。不过,在较近范围内有雌雄花同时开放的情况并不多见,这也是大王花罕见的原因之一。大王花种子的传播一般两三天可完成,但种子萌芽并侵入宿主植物则需46个月左右,而且对宿主植物的选择有较强的特异性。到目前为止,其宿主仅有两种葡萄科崖爬藤属的植物,最常见的是白果崖爬藤(Tetrastigmaleucostaphylum),因果实成熟时为白色而得名。白果崖爬藤具有较强的分株繁殖能力,当部分根系因动物啃食等原因与母株分离后,这一分离的根系可以生出新植株,大王花可能正是利用这一特点进行传播,但这也可能是白果崖爬藤以期摆脱大王花的一种对应手段。从地理分布看,大王花集中分布在加里曼丹岛和苏门答腊岛,而白果崖爬藤的分布范围广泛——从马来群岛经中南半岛,西至南亚次大陆。为何两者的分布范围差异如此巨大,还有待进一步研究。大王花数量稀少,若能通过人工种植扩大种群数量,无论对物种保护还是公众猎奇都是一大幸事。对此植物学家尝试了将大王花种子植入宿主植物体内,以及将生有花蕾的宿主植物进行移植等多种方式,但至今尚未成功。想一窥其真容,只能深入原产地的雨林中。奇葩家族东南亚热带雨林中的原住民熟识大王花的历史由来已久,并将其入药用于妇女分娩、补肾壮阳。那它又是如何从莽莽林海进入科学界视野的呢?年5月的一天,时任东印度公司苏门答腊总督的托马斯·斯坦福·莱佛士爵士(新加坡的创建者)和博物学家、医生约瑟夫·阿诺德在苏门答腊西南部(今印度尼西亚明古鲁省境内)探险时发现了一朵盛开的大花。阿诺德在给朋友的信中描述:“我觉得我发现了植物世界中最独特的奇葩??一位马来仆人向我匆匆跑来,眼中满是惊喜,‘先生请跟我来,有一朵非常巨大、美丽和奇妙的花!’??说实话,如果当时只有我一个人,没其他人作证,我都不敢提及这花的尺寸,它的大小远远超出任何我所见过或听说过的花朵??”不幸的是,在返回明古鲁市途中阿诺德因疟疾去世。后来这朵奇花的标本和阿诺德的绘图被运回英国,到了著名博物学家约瑟夫·班克斯爵士手中,班克斯又将它们转给植物学家罗伯特·布朗。年,布朗在《林奈学会学报》上正式发表了大王花新种,为了纪念两位发现者,大王花的属名和种加词分别取自莱佛士和阿诺德的姓氏。

阿诺德大王花是大花草科大花草属的一种,该属共约20种,全分布在华莱士线(动物地理区划中东洋区与澳洲区的分界线)以西,在我国没有分布。按照克朗奎斯特分类法,大花草科共有9属,约50种,全为肉质寄生植物。其他属的花朵大小虽然都不及大花草属,但同样奇特,令人一见难忘,我国有两属——帽蕊草属和寄生花属。从亲缘关系上看,寄生花属和藤寄生属与大花草属的亲缘关系最近。

大花草属共有约20种大王花,形态特征相似,上图为霍氏大王花(Rafflesiahorsfieldii),下图为普力斯大王花(Rafflesiapricei),右图为小口大王花(Rafflesiamicropylora)。

大花草属的近亲——寄生花属整个大花草科在植物界的分类地位如何?由于大花草科植物无根无茎无叶,繁殖器官通常高度特化,植物分类学家琢磨这个问题已近2个世纪了,一直没有定论。随着利用基因序列构建植物间亲缘关系的分子系统学的发展,这一分类难题似乎有了希望。但由于长期的寄生生活,大花草科植物的大多数叶绿体基因已经丢失,加上宿主的一些基因也被直接整合到其基因组中,研究其他被子植物的分子系统学手段很难直接运用到它身上。转机出现在年,《科学》杂志发表了哈佛大学生物学家查理斯·戴维斯教授等人的研究成果,令人大跌眼镜。他们根据几个线粒体基因和一个叶绿体基因发现,大花草科竟然应被划分到大戟科中。大戟科常见的种类包括蓖麻和一品红,绝大多数种类的花都很小,因此大花草科应该是从花朵很小的祖先演化而来的。研究者推测,阿诺德大王花在千万年的演化中增大了约79倍,这不仅是植物界,也是真核生物中尺寸变化最大的演化案例之一。本文选自年8月刊

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