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那些埋藏在地下的爱情 精选

已有 10497 次阅读 2013-3-19 12:29 |系统分类:科普集锦| 神奇, 植物繁育系统, 开放花, 闭锁花, 地下结实

图1：孩儿参（Pseudostellaria heterophylla）的开放花，花型、颜色都很靓丽。

大千植物世界，有的落落大方，借风花雪月、蝶虫飞舞演绎出一段生命的奇迹。然而，也有的羞羞答答，将生儿育女之事悄悄藏于地下。

对于大多数植物来说，一般都是地上开花，地上结果。不过，普遍规律中也有特殊情况，那就是地上开花，地下结果，如花生，因其具有钻入地下结果的特殊性又称落花生。更有甚者，地下开花，地下结果，这就是两型豆。

三花两豆

两型豆，顾名思义，是指具有两种不同豆荚的植物。所谓“两型”，是指该种植物在同一株植株上，既有像其他豆科植物一样的蝶形花，也有结构简单且较为罕见的闭锁花。蝶形花花冠纯白或淡紫，小巧精致，排成一串短总状花序，高悬于茎干叶丛（图2）。闭锁花白色肉质，结构简单，无花瓣，一朵小花悄悄地藏于地下，长在根茎基部，花萼包裹着雄蕊和柱头（图4）。

这“地下开花，地下结果”的奇迹让人想起了同一家族植物——落花生。落花生是一类主动埋藏“爱情结晶”的典型。它在地面开花、受精后，子房柄可不断伸长，接近地面。这时，靠近地面的子房顶端会长出一个木质化的锥状保护帽，俗称“果针”。正是这枚果针，可以将受精后的幼果“推波助澜”地扎入地面，发育为一枚圆溜溜的胖豆荚。

然而，两型豆与落花生又略有不同。两型豆的地下闭锁花是开花、结果一辈子都在地下进行。更为奇特的是，它还有一种长在茎干上的闭锁花（图3）。尽管这一枚闭锁花能“见天日”，但依旧“闭关自守”地从不开放，也不显露任何花的迹象，只有绿色的萼片将雄蕊和雌蕊保护起来，悄悄地完成“生儿育女”的使命。人们不禁要问：这纤细的藤蔓植物，为何要开三种花，结两种豆呢？

常言说：“开什么样的花儿，结什么样的果。”就花形而言，地上开放花与地上或地下闭锁花分属于两种类型的花。开放花有花萼、花冠和雌雄蕊，不仅颜色漂亮而且清香扑鼻。闭锁花的结构简单特化，没有花瓣，只有萼片紧闭大门，忠诚地保护着里面幼嫩的雄蕊和雌蕊。两种类型的豆荚也不一样。开放花结普通长豆荚，豆荚为深绿色，成熟后变褐色，内含2～3枚种子，所以又叫三籽两型豆。闭锁花结短豆荚，豆荚为白色，带一点紫，仅有的一枚种子也呈白色，样子很饱满。闭锁花的花萼和豆荚是白色的，说明黑暗中的闭锁花和短豆荚的发育并不需要叶绿素，其营养供给可通过地上部分获得。

图2：两型豆（Amphicarpaea edgeworthii）茎干上的开放花

图3：两型豆(Amphicarpaea edgeworthii)茎干基部的闭锁花，结构简单，颜色单一。

图4： 两型豆(Amphicarpaea edgeworthii)埋在地下的闭锁花，肉质，白色，花被简单。

图5：两型豆(Amphicarpaea edgeworthii)茎干上闭锁花和开放花发育为结构正常的豆荚，貌似毛豆。确实，两型豆与毛豆的亲缘关系比较近。

图6：两型豆(Amphicarpaea edgeworthii)根状茎上的闭锁花发育出来的豆荚，颜色呈白色或稍紫。短圆果荚内有一枚种子，可育。

黑暗中的婚礼

从“传宗接代”的角度来说，两种类型的花各司其责，各有使命。挂于茎干乃至顶端的开放花长有奇特的蝶形花冠，可吸引传粉生物前来拜访。同一朵花冠内的雄蕊和雌蕊，拉开距离，相互漠视，保持“冷战”，成为“最熟悉的陌生人”。它们这样做，只有一个目的：避免自花受精，达到异花授粉。

相反，埋藏于地下的闭锁花，一旦成熟雌蕊往往会“小鸟依人”般地拜倒在花药的“石榴裙”下，花药也会就势靠近柱头。黑暗中，这场“婚礼”少了一份热闹，多了一份安静。地下闭锁花就这样与世隔绝般地藏于“深闺”，用自花受精的方式完成了庄严隆重的“人生使命”。 

从遗传角度而言，开放花的存在自有它的道理。大家都知道，近亲结婚的后代，其幸存的机会是有限的。植物似乎也懂得“近缘结亲，后代单一化”的道理。因此，在漫长的进化过程中，多数植物的演化方式都趋于异花授粉，丰富后代遗传物质的多样性，加强其个体适应环境的能力。对两型豆而言，长豆荚的种子与短豆荚的种子相比，其基因多样性要丰富得多，在“物竞天择”的自然选择下，更易受到大自然的青睐。

闭锁花自花受精，其种子基因型仅为母株的“翻版”或克隆，很难“胜于蓝”。更严重的是，种子不能远距离传播，只能就地生根发芽，与母株共享栖息地，竞争资源。如此说来，我们不禁会问：闭锁花是一个多余的“阑尾”吗？它有存在的必要吗？

地下开花为了谁

研究发现，闭锁花是植物应对不利自然条件的一种适应机制。当环境中缺乏必需的传粉生物时，无论开放花绽多么绚丽多姿，也鲜有传粉昆虫前来拜访。这时,开放花成为“无人理睬”的“壁花”，面临“不孝有三，无后为大”的尴尬事实时，闭锁花就可大显身手，彰显自己的价值。无论传粉者来与不来，它依旧花开花落，花落结果。尽管闭锁花种子基因型单一，然生存优势明显。它在地下发育成熟后，即可萌发生长，而且土生土长，条件适宜，生存无碍。闭锁花种子的存在保证了植物基因发扬光大：做到了“子子孙孙无穷尽也”的完美补充。

当然，闭锁花和开放花的花期相互交错，处于不同季节。一方面可保证每种类型的花在开花结果时都有足够的营养供给，另一方面也是植物应对极端环境的巧妙机制。当高温或低温来临时，地上的开放花及其种子皆受到威胁，地下闭锁花和种子则可安然渡过难关。闭锁花在地下开花结果，既可防止外界动物的任意偷食，又能和某些擅长刨食地下果实的动物达成“双赢”：我为你提供食物，你替我传播种子。在生物漫长的进化历史中，动植物间形成了高度的协同进化机制。说到这，不难想到一个很有意思的问题：落花生将果实藏在地下，是为了给人类取食，还是为了躲避某类动物的掠食呢？ 

其实，闭锁花在植物界并非罕见。研究发现，目前至少有24科57属植物中有地下闭锁花结实现象；地上、地下都有闭锁花的植物有13科34属。鸭跖草属植物，喜欢长在水边，一旦植株全被水淹没时，就会长出闭锁花，安然度过“非常时期”，正常繁衍后代。小巧精致的堇菜属植物也是闭锁花的代表。以紫花地丁来说，春季长出开放花，紫花冠很漂亮；夏天开闭锁花，藏于根茎基部，唯有细看，才能觅到那些没有花瓣的绿色花朵。名贵药材孩儿参和京黄芩等，都有闭锁花和开放花的现象。不过，地上闭锁花的果实发育行径不一，有的可以像花生一样主动地钻到土里，有的受沙壤环境所迫，生于地表附近，易被沙土掩盖。

总而言之，开放花高高在上，尽显生命活力的飞舞与张扬；闭锁花藏于地表或地下，低调行事，甘愿充当“替补队员”。这两种类型的花都可产生大量可育种子，保障了植物在逆境下基本繁殖和新环境下异交种子的适应能力。

图7：京黄芩（Scutellaria pekinensis）的开放花，颜色漂亮，

图8：京黄芩（Scutellaria pekinensis）的闭锁花

图9：孩儿参（Pseudostellaria heterophylla）的开放花。

图10：孩儿参（Pseudostellaria heterophylla）的闭锁花。 

感谢：罗艳博士对本文提出的宝贵建议，提供的精彩图片。

注：本文已发表于2013年第3期《科学画报》。

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