明爭暗鬥、暗藏心機的不只宮鬥劇,還有植物王國!

國慶長假即將到來,看紀錄片不失為一個好的消遣方式。今年年初,BBC推出了新的植物專題紀錄片《綠色星球》,可以說是近年來最好的植物紀錄片之一。

不管你是否了解植物,你都能跟著大衛·愛登堡的解說,領略植物世界不亞於動物世界的精彩。對於這樣一部畫面精美、視角宏大的植物紀錄片來說,是經得起各種視角的解讀的。但限於篇幅,紀錄片中許多特異的植物只能一閃而過。我們總結了10條與《綠色星球》有關的拓展知識點,在安利紀錄片的同時,希望大家看懂更多隱藏在紀錄片裡的彩蛋。

《綠色星球》預告片,正片在B站上就有|《綠色星球》

藤本植物的鬥爭

藤本植物的鬥爭

第一集開始,我們就看到了植物世界的鬥爭,精彩程度絲毫不亞於動物。尤其是在物種豐富的熱帶雨林中,鬥爭才能取得一席之地。片子選取了大樹倒下後在熱帶雨林形成的林窗,作為展示鬥爭的場地。在延時攝影的加持下,我們得以窺見植物的行動策略。

植物的鬥爭悄然進行|第一集 《雨林天地》

雨林下看似柔弱的藤本植物,其實感官十分敏銳。它們在極力生長的同時,不斷利用卷鬚來探索攀附物。

它們的卷鬚異常靈敏,

它們的卷鬚異常靈敏,能感覺到物理觸碰。碰到物體後,生長素會在接觸面與非接觸面不對等積累,導致卷鬚變型,開始迅速纏繞,從而向目標物拉近距離,最終搭上宿主。有些藤本植物的卷鬚甚至還能感受到化學信號,靈敏度不亞於我們的皮膚。

當然,也有許多植物學會了

當然,也有許多植物學會了躲避藤本植物。比如片中提到的輕木,其葉片上的毛與快速的生長,都會讓藤本無從下手。

如何不被吃?讓捕食者飽到吃不下

如何不被吃?讓捕食者飽到吃不下

在成熟的熱帶雨林中,植物也面臨更新的困境——極豐富的物種網路帶來了無數針對植物的捕食關係,例如綿密的捕食網路就讓落在地上的種子很難求得一線生機。但植物有自己的辦法,例如龍腦香科植物,作為東南亞熱帶雨林中的建群種,它們以數量取勝,通過同步大量結實(mast-fruiting),在大量的捕食中取得一絲生存的縫隙。

捕食者吃剩的就能延續種群了|第一集 《雨林天地》

這種策略被稱為「捕食者飽和(predator satiation)」,即用遠超捕食者能取食的數量讓它們忙不過來。再加上龍腦香科植物同許多熱帶植物一樣,都擁有頑拗性種子(recalcitrant seed),不用休眠就能直接萌發,這可以進一步避免種子被捕食。

這種同步大量結實在橡樹中研究得較多。橡樹之間甚至能跨物種實現同步大量結實,因此在豐年的時候,橡子可以塞滿橡樹林下的小道。歐洲當地人也早已知道這種現象,他們會利用橡子大量結實的大年來養豬,將豬趕到山上增肥

大年養豬肥 |Très Riches Heures

王蓮刺的真面目

王蓮刺的真面目

第二集《水生世界》裡,最出彩的無疑是王蓮,蓮如其名的霸主氣質讓人拍案叫絕。學植物的可能都沒想到,王蓮葉背的刺原來在生長和伸展的同時,還可以傾軋周圍的植物

近距離看看王蓮的刺|第二集 《水生世界》

沒看《綠色星球》之前,我一直覺得王蓮葉背的這些刺是防止水下動物啃食的。但當紀錄片通過延時展示其生長過程時,刺的用途才得以浮現全貌。原來在葉子未展開時,葉背的刺就從葉子伸出來、卷著,起到保護芽點的作用;隨著葉片的生長擴張,刺也得以清掃湖面,像鐵蹄一樣所向披靡,霸氣程度不亞於非洲草原上的獅子王。

菟絲子的「竊聽風雲」

菟絲子的「竊聽風雲」

第三集《四季更迭》中,寄生植物菟絲子能夠利用氣味,追蹤接觸到異株蕁麻,並利用吸器竊取寄主的營養。

菟絲子可以找到寄主|第三集 《四季更迭》

很多人以為寄生植物對於寄主的影響是完全負面的,其實不然。菟絲子能夠以自己為橋樑,在寄主不同植株間傳遞蟲害來襲的信號。當然,菟絲子幫助寄主,本質上為只是為自己牟利,畢竟蟲害侵害寄主,就是侵害自己的食物。

通過與寄主的聯繫,菟絲子甚至還能竊聽到寄主的開花信號,與寄主植物同步開花。它們以此達到對四季的感知,完成自己的生活史。

開花發出的啪啪聲

開花發出的啪啪聲

在南非代表性的硬葉灌木叢(fynbos)中,火是生態系統的一部分,植物也演化出了對有規律的火的適應

許多耐火燒的山龍眼科植物在這裡十分常見,紀錄片中就集錦了它們響應氣候開花的片段——但看視訊的時候就會發現,它們開花竟然會發出噼裡啪啦的聲音

山龍眼科植物開花|第三集 《四季更迭》

這可能是植物彈柱頭的聲音——當花粉已經落在柱頭上時,它們會通過彈柱頭來實現花粉的二次呈現。這通常是為了保證雌雄蕊在繁殖上處於同一位置,方便異花授粉。

蟄伏15年,大火後才現身

蟄伏15年,大火後才現身

同樣是在火的這一部分,紀錄片還特別追蹤了南非的「火百合」。

這是火焰垂筒花Cyrtanthus ventricosus),是一種適應火的球根植物。它以球莖的形式將芽包埋在地下,以此躲避自然火,不輕易出頭,一藏就是15年。直到大火燒過之後,它們才在一片廢墟之中忽然冒出地面,開出鮮黃色的花,此時的它變得異常亮眼,可以迅速吸引鳥類過來訪花傳粉。

在廢墟之中十分亮眼的「火百合」,可以得到鳥類的青睞|第三集 《四季更迭》

可是,埋在地下的它如何得知大火燒過呢?實際上,大火會改變地表的溫度,燃燒後的灰燼甚至也會改變土壤的物理性質,這對於植物來說是豐富且複雜的信號。研究發現,火焰垂筒花是被最直接的火燒信號觸發的——也就是煙霧本身。

火焰垂筒花|綠色星球

火焰垂筒花|《綠色星球》

火焰垂筒花蟄伏地下15年,的確令人震撼;但它們並非孤例,十五年的等待甚至也不是最久的。在南非,一種納金花屬(Lachenalia sargeantii)的球莖植物自1971年被描述過後,一直未見蹤跡;直到32年之後,在一次大火過後的偶然搜尋中,它們才又重新現身。除了它們,南非可能還存在著更多適應大火的球莖植物。

樹聯網

樹聯網

真菌在秋季紛紛長出子實體,但其實,埋藏在地下的菌絲才是真菌的主體。它們與植物的根系互連,形成我們看不見的菌根網路(Mycorrhizal networks)。

在看不到的地下,藏著巨大的網路|第三集 《四季更迭》

大樹之間也能通過共同的菌根網路互連,傳遞物質與信號。這彷彿真實的阿凡達世界,森林中的老樹形成網路熱點,連接幼樹,充當它們的守護神——紀錄片中用「樹聯網(The wood-wide web)」來形容這個網路系統。

這個詞來自蘇珊妮·西馬德(Suzanne Simard)於1997發表在《自然》雜誌上的研究文章,那期期刊的封面就以The wood-wide web為名。

《自然》以The wood-wide web的標題介紹這項研究|參考文獻[1]

這項研究打開了這個世界的大門,證實地下的菌根網路是彼此連通的,跟我們創造的網際網路一樣,在不同個體間交換信號與營養。而「樹聯網」(Wood-Wide Web)也對應了「網際網路」(World Wide Web)。

沙漠仙人掌的吸霧技巧

沙漠仙人掌的吸霧技巧

第四季《荒漠世界》重點介紹了巨人柱如何在乾旱環境下生存——它們的葉退化,莖幹構建出一條條垂直的溝與脊,脊上密佈的刺座用於防禦,溝則成為降雨時集水的管道。

名副其實的巨人柱|綠色星球

名副其實的巨人柱|《綠色星球》

但身處沙漠的仙人掌,不會輕易放過難得的水分。因此,它們不僅會用刺座彙集水分,還能通過刺收集霧水

第四集 荒漠世界

第四集 《荒漠世界》

仙人掌科的刺上有微觀的縱脊結構,霧氣凝結後順流而下,收集到刺座中。刺座與刺形成了一個集水的連續體,不放過任何形式的水。

,不放過任何形式的水

仙人掌刺座上能集霧的刺 |參考文獻[2]

保姆植物

保姆植物

片中講解巨人柱時,還介紹了牧豆樹與仙人柱的互利關係。我們一般會認為,在同域生活的植物之間,競爭關係佔據了主導;但現在的研究發現,當環境嚴苛時,植物間的互助關係可能會上風,它們會互利互助,一同對抗惡劣環境。

為其它物種提供庇護的植物就被稱為「保姆植物(nurse plant)」,比如在北美洲索諾拉沙漠中,牧豆樹就為樹下幼小的巨人柱提供了庇護所,其發達的根系還會將地下水吸收到地表,幫助一旁的巨人柱獲取水分。

高山環境中也有類似的保姆植物。在高山,墊狀植物不僅為自己創造了一個合適的微環境,它們的墊子也成為其它植物的庇護所。因此,墊狀植物範圍內的植物多樣性往往高於周邊環境。

被城市改變的植物

被城市改變的植物

第五集《休慼與共》則聚焦了人與植物的關係。人類與植物相互依存——一方面,人類創造的城市環境割裂了植物原本的棲息地;另一方面,植物一次次地重新擴散進城市,雖然有時只能在鋼筋混泥土的縫隙求得一席之地,但它們卻由此走上了適應城市環境的道路。

在城市中求得一線生機的植物|第五集《休慼與共》

兔苣(Crepis sancta)在城市中就只能生活在這樣的縫隙中,留存在為行道樹留出的一方小小空地。慶幸的是,它們有輕盈的種子,可以再度從城市周邊的自然生境中擴散過來。

兔苣生活在城市的空隙中|參考文獻[3]

有意思的是,再度佔領城市空間後,兔苣的種子比在自然生境中的更重了。這是一種放棄擴散的策略,換句話說,它們「知道」自己擴散不出去,從而做出了妥協——畢竟除了這一小塊地方,其餘地方都是扎不進去的鋼筋混泥土。

兔苣種子在城市生境中變得更重(圖右)|參考文獻4

這很像是孤島效應。當植物擴散到孤島後,有的也會喪失擴散能力(比如著名的海椰子)。由於只有落到母株周邊的種子才得以存活,因此種子一代代內卷,變得越來越大,跟自己的同胞搶佔生存空間,搶著發芽與競爭。

某種程度上,城市確實就像給植物的人造孤島。

小長假不如跟著老爺子看看植物|《綠色星球》

《綠色星球》給我們提供了一個了解植物世界的窗口,相信會成為不少人對於植物的啟蒙。希望此文能給大家一點幫助,在啟蒙的基礎上,進一步去了解、挖掘神奇的植物世界。

參考文獻

[1] Simard, Suzanne W., et al. “Net transfer of carbon between ectomycorrhizal tree species in the field.” Nature 388.6642 (1997): 579-582

[2] Ju, Jie, et al. “A multi-structural and multi-functional integrated fog collection system in cactus.” Nature communications 3.1 (2012): 1-6.

[3] Otto, Sarah P. “Adaptation, speciation and extinction in the Anthropocene.” Proceedings of the Royal Society B 285.1891 (2018): 20182047.

[4] Ju, Jie, et al. “A multi-structural and multi-functional integrated fog collection system in cactus.” Nature communications 3.1 (2012): 1-6.

作者:周方

編輯:麥麥

本文除標註外的圖片均來自《綠色星球》

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