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春天来啦!伴随着逐渐升高的气温,你是不是已经发现公园里的花都悄悄绽放了呢?你知道花朵是怎么来的吗?世界上又为什么有那么多五颜六色、形态各异的花朵呢?或者换句话说,你知道为了长出这些美丽的花朵,植物有多努力吗?
登陆的苦恼
植物都有花朵吗?答案是否定的。很久以前,植物还是生活在水里的藻类。别说花朵了,连根、茎、叶这样的器官都没有。不过,此时的它们已经掌握了生存的独门秘籍一一光合作用,就是利用叶绿体,在阳光的帮助下,把二氧化碳变成营养物质。有了这门绝学,植物很快就称霸了江河湖海。但是日子久了,一件麻烦事就出现了:水里的植物越来越多,二氧化碳和制造叶绿体的矿质元素很快就不够用了。这该怎么办呢?一些植物把目光转移到了陆地上,开启了“登陆大作战”。
植物的登陆,被誉为进化史上最伟大的壮举。为了在陆地上站稳脚跟,登陆的植物很快就进化出了根、茎、叶等器官。不过在传宗接代这件大事上,植物并没有做出什么特别大的改变,用的还是孢子、配子这些东西。
孢子和配子都是植物的繁殖器官,区别在于:孢子类似于种子,可以直接发育为一个新的植物,属于无性繁殖;而配子则类似于精细胞和卵细胞,需要先结合,完成受精过程,才能发育為新的植株,属于有性繁殖。
本来,植物生活在水里,孢子、配子也一起浸泡在水里,日子过得很滋润。但随着植物登陆,它们的苦日子也来了——不但要被风吹、雨淋,还要受到植食动物的无情啃食。特别是恐龙诞生后,面对着那一张张无底洞般的大嘴,植物的内心是绝望的。好不容易制造了一点孢子、配子,全被无情的大自然和贪得无厌的“吃货”们扼杀了,特别是配子,要知道有性繁殖可是植物交换基因、完成进化的有力工具,怎么可以就这么浪费掉!
于是,一些植物开始了自救之路。配子不是长在叶子表面嘛9-些植物索性就把叶片翻卷起来,把配子包在叶片里面,让毒辣的阳光、无情的风雨和贪吃的动物碰不到它。
随着时间的推移,越来越多的植物都把配子卷在了叶片中间,当这些被包裹住的雌配子与雄配子结合,完成受精后,连同包裹住它们的叶片就形成了最早的种子。这个时候,花朵依然没有出现,因为植物遭遇了一个瓶颈——怎么让雄配子和雌配子接触到?
虫虫传粉队
在进化之前,植物的雌配子和雄配子都长在叶片表面,遇到潮湿、阴雨的天气,雄配子就可以在水的帮助下“游”到雌配子旁边,完成受精过程。但现在,雌配子被进化的叶片卷在中间,变成了雌蕊,雄配子则连同它们生长的叶片变成了雄蕊,如何让它们相遇成了摆在植物面前的一大难题。
植物最早的策略是用风——现在松树、玉米等还在采用这一策略——当它们需要传粉的时候,就会释放大量含有雄配子的花粉,让风把花粉带到雌蕊的柱头上,然后花粉萌发出花粉管,顺着柱头一路向下,抵达雌配子的所在地,把精细胞交给卵细胞。
这里需要说明一件事。关于生物的进化,很多科普文章都喜欢用拟人的修辞手法来解释,比如“为了吃到高处的叶子,长颈鹿努力长出长脖子”,仿佛是生物为了自救,主动改变了自己的样子,完成了进化过程。其实,这种说法并不是很准确,进化并不是生物主动选择完成的,而是由于基因突变,一些生物个体先出现了有利于生存的变化,获得了生存优势,也获得了更多繁殖的机会,这些突变的基因借着繁殖的过程扩散到了更多后代中。如此一代又一代,最终,整个生物家族都获得了新的基因,才完成了生物的进化。
植物的进化也是这样,并不是植物主动把叶片卷起来包裹住了配子,而是一些植物因为基因突变,先长出了卷曲的叶片,保护了配子,获得了生存优势,这种基因扩散到更多后代中,才实现了植物的进化。不过,这样的效率实在太低了。为了完成一次传粉,植物需要制造出几亿粒花粉,才可能有寥寥数粒被成功吹到柱头上。有没有办法改善下?植物把目光转向了昆虫,如果能让昆虫帮着传粉……
在辽宁的抚顺琥珀研究所,有一件稀有的琥珀标本一一丁氏花。你看它,是不是跟现在的花很像?不过仔细一看就会发现,它的花瓣、雄蕊、雌蕊的基部似乎不是长在一起的,而是有那么一丁点距离,就像用枝条串起来的糖葫芦一样。
是的,这就是最早花朵的样子,那些花瓣也不是真正的花瓣,而是正在变漂亮的叶子。前面说过,植物想让昆虫为自己传粉,那首先就要想办法吸引昆虫的目光,于是,
一些植物就开始改造自己的叶子——不再是单调的绿色,而是加入了各种色素,变得五颜六色。当然,这也是基因突变的结果,不是植物有意识、主动改造了自己。这些变好看的叶片就像是植物的广告牌,告诉昆虫“这里有花粉,快来啊”!而且,为了让昆虫更准确地找到花粉,它们还缩短了连接叶片和雌蕊、雄蕊之间的枝条,让昆虫一落在花瓣上就能找到花粉和柱头。
说到这儿,大家想到了吧?丁氏花正处于枝条缩短的中间过程。而在丁氏花之后,植物的枝条进一步缩短,最终彻底不见,变好看的叶子和雌蕊、雄蕊完全连在一起.成了我们现在看到的花。
在这之后,昆虫彻底爱上了花,心甘情愿地成为植物传粉的工具。不过早期,一朵花 可以吸引很多种昆虫,而同一种昆虫也可能为很多不同的花传粉,这就可能导致传错花粉的事件发生。为了让传粉更有效率,植物调整了自己花瓣的样子,让它们只能吸引特定的昆虫。最著名的就是马达加斯加,的彗星兰和长喙天蛾的故事了。
在马达加斯加的丛林里,有一种叫彗星 兰的兰花,它的花距非常长。花距是植物的花瓣向后或向侧面延长成管状、兜状等形状的结构,过长的花距使得普通的昆虫根本够不到它的花蜜和花粉。著名生物学家达尔文在路过马达加斯加时,就预测当地一定有一种口器,也就是嘴非常长的昆虫,能专一地给它传粉。当时,人们并没有找到这种昆虫。在达尔文逝世41年后,人们终于成功地找到了这种昆虫一一长喙天蛾,它的口器果然非常长。彗星兰和长喙天蛾的故事也成了生物互相适应、进化的典型例子。
可以说,植物为了保护自己的配子,才进化出了花朵。而植物为了吸引昆虫,才进化出了五颜六色、姿态各异的美丽花朵!多么不容易,让我们好好欣赏花朵吧!
登陆的苦恼
植物都有花朵吗?答案是否定的。很久以前,植物还是生活在水里的藻类。别说花朵了,连根、茎、叶这样的器官都没有。不过,此时的它们已经掌握了生存的独门秘籍一一光合作用,就是利用叶绿体,在阳光的帮助下,把二氧化碳变成营养物质。有了这门绝学,植物很快就称霸了江河湖海。但是日子久了,一件麻烦事就出现了:水里的植物越来越多,二氧化碳和制造叶绿体的矿质元素很快就不够用了。这该怎么办呢?一些植物把目光转移到了陆地上,开启了“登陆大作战”。
植物的登陆,被誉为进化史上最伟大的壮举。为了在陆地上站稳脚跟,登陆的植物很快就进化出了根、茎、叶等器官。不过在传宗接代这件大事上,植物并没有做出什么特别大的改变,用的还是孢子、配子这些东西。
孢子和配子都是植物的繁殖器官,区别在于:孢子类似于种子,可以直接发育为一个新的植物,属于无性繁殖;而配子则类似于精细胞和卵细胞,需要先结合,完成受精过程,才能发育為新的植株,属于有性繁殖。
本来,植物生活在水里,孢子、配子也一起浸泡在水里,日子过得很滋润。但随着植物登陆,它们的苦日子也来了——不但要被风吹、雨淋,还要受到植食动物的无情啃食。特别是恐龙诞生后,面对着那一张张无底洞般的大嘴,植物的内心是绝望的。好不容易制造了一点孢子、配子,全被无情的大自然和贪得无厌的“吃货”们扼杀了,特别是配子,要知道有性繁殖可是植物交换基因、完成进化的有力工具,怎么可以就这么浪费掉!
于是,一些植物开始了自救之路。配子不是长在叶子表面嘛9-些植物索性就把叶片翻卷起来,把配子包在叶片里面,让毒辣的阳光、无情的风雨和贪吃的动物碰不到它。
随着时间的推移,越来越多的植物都把配子卷在了叶片中间,当这些被包裹住的雌配子与雄配子结合,完成受精后,连同包裹住它们的叶片就形成了最早的种子。这个时候,花朵依然没有出现,因为植物遭遇了一个瓶颈——怎么让雄配子和雌配子接触到?
虫虫传粉队
在进化之前,植物的雌配子和雄配子都长在叶片表面,遇到潮湿、阴雨的天气,雄配子就可以在水的帮助下“游”到雌配子旁边,完成受精过程。但现在,雌配子被进化的叶片卷在中间,变成了雌蕊,雄配子则连同它们生长的叶片变成了雄蕊,如何让它们相遇成了摆在植物面前的一大难题。
植物最早的策略是用风——现在松树、玉米等还在采用这一策略——当它们需要传粉的时候,就会释放大量含有雄配子的花粉,让风把花粉带到雌蕊的柱头上,然后花粉萌发出花粉管,顺着柱头一路向下,抵达雌配子的所在地,把精细胞交给卵细胞。
这里需要说明一件事。关于生物的进化,很多科普文章都喜欢用拟人的修辞手法来解释,比如“为了吃到高处的叶子,长颈鹿努力长出长脖子”,仿佛是生物为了自救,主动改变了自己的样子,完成了进化过程。其实,这种说法并不是很准确,进化并不是生物主动选择完成的,而是由于基因突变,一些生物个体先出现了有利于生存的变化,获得了生存优势,也获得了更多繁殖的机会,这些突变的基因借着繁殖的过程扩散到了更多后代中。如此一代又一代,最终,整个生物家族都获得了新的基因,才完成了生物的进化。
植物的进化也是这样,并不是植物主动把叶片卷起来包裹住了配子,而是一些植物因为基因突变,先长出了卷曲的叶片,保护了配子,获得了生存优势,这种基因扩散到更多后代中,才实现了植物的进化。不过,这样的效率实在太低了。为了完成一次传粉,植物需要制造出几亿粒花粉,才可能有寥寥数粒被成功吹到柱头上。有没有办法改善下?植物把目光转向了昆虫,如果能让昆虫帮着传粉……
在辽宁的抚顺琥珀研究所,有一件稀有的琥珀标本一一丁氏花。你看它,是不是跟现在的花很像?不过仔细一看就会发现,它的花瓣、雄蕊、雌蕊的基部似乎不是长在一起的,而是有那么一丁点距离,就像用枝条串起来的糖葫芦一样。
是的,这就是最早花朵的样子,那些花瓣也不是真正的花瓣,而是正在变漂亮的叶子。前面说过,植物想让昆虫为自己传粉,那首先就要想办法吸引昆虫的目光,于是,
一些植物就开始改造自己的叶子——不再是单调的绿色,而是加入了各种色素,变得五颜六色。当然,这也是基因突变的结果,不是植物有意识、主动改造了自己。这些变好看的叶片就像是植物的广告牌,告诉昆虫“这里有花粉,快来啊”!而且,为了让昆虫更准确地找到花粉,它们还缩短了连接叶片和雌蕊、雄蕊之间的枝条,让昆虫一落在花瓣上就能找到花粉和柱头。
说到这儿,大家想到了吧?丁氏花正处于枝条缩短的中间过程。而在丁氏花之后,植物的枝条进一步缩短,最终彻底不见,变好看的叶子和雌蕊、雄蕊完全连在一起.成了我们现在看到的花。
在这之后,昆虫彻底爱上了花,心甘情愿地成为植物传粉的工具。不过早期,一朵花 可以吸引很多种昆虫,而同一种昆虫也可能为很多不同的花传粉,这就可能导致传错花粉的事件发生。为了让传粉更有效率,植物调整了自己花瓣的样子,让它们只能吸引特定的昆虫。最著名的就是马达加斯加,的彗星兰和长喙天蛾的故事了。
在马达加斯加的丛林里,有一种叫彗星 兰的兰花,它的花距非常长。花距是植物的花瓣向后或向侧面延长成管状、兜状等形状的结构,过长的花距使得普通的昆虫根本够不到它的花蜜和花粉。著名生物学家达尔文在路过马达加斯加时,就预测当地一定有一种口器,也就是嘴非常长的昆虫,能专一地给它传粉。当时,人们并没有找到这种昆虫。在达尔文逝世41年后,人们终于成功地找到了这种昆虫一一长喙天蛾,它的口器果然非常长。彗星兰和长喙天蛾的故事也成了生物互相适应、进化的典型例子。
可以说,植物为了保护自己的配子,才进化出了花朵。而植物为了吸引昆虫,才进化出了五颜六色、姿态各异的美丽花朵!多么不容易,让我们好好欣赏花朵吧!