有颜色、有花香,甚至还有花蜜,为什么还不配叫花?

  出品:科普中国

  制作:廖鑫凤

  监制:中国科学院计算机网络信息中心

  你有过这样的体验吗?辛辛苦苦买回去一盆花,花颜色鲜艳,还能开很久,但却经常被人告知,你买的不是花。不是花?那我买了个什么?是买了个寂寞么?

  这样经常被质疑的包括花市里常见的“一帆风顺”、一品红、马蹄莲等等。

  

  一品红的花,外面艳丽的红色并不是花瓣 (图片来源:pinterest)

  这些植物被质疑不是花,是因为它们虽然有看起来像花瓣的结构(即我们观赏的部分),但其实那并不是真正的花瓣。

  长着花瓣的样子,有花瓣艳丽的颜色,甚至还有花瓣的气味,它们为什么还不配叫花瓣?

  

  马蹄莲艳丽的颜色不配叫花么?(图片来源:pinterest)

  似花非花,真容到底是啥?

  是不是花瓣,不能只看长相,得看起源与发育的位置。

  花瓣本质上是特定位置的叶片,演化出了颜色与气味,发挥特定的功能,在植物繁殖过程中起吸引昆虫等动物来传粉。

  这也要求花瓣一般与萼片、雌雄蕊绑定在一起,形成明显的四轮结构,固定在花托上,每个部分在繁殖上行使不同的功能。这四轮的位置在花的发育中也是固定的,最外层的萼片保护与支撑着其它花器官,第二轮则是花瓣负责吸引传粉者,雌雄蕊则藏在正中间被保护着。

  

  一朵花的典型结构,分为着生在花托上的四轮,从外到内依次是花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊 (图片来源:廖鑫凤)

  利用花瓣来吸引动物传粉在植物界是个创新之举,促成了植物繁殖上的巨大成功,这种捆绑在一起的设置也成了花发育上的初始设置,也就是说,只有在雌蕊雄蕊周围发育的那一轮特化的叶子才叫做花瓣。

  马蹄莲、一品红等被质疑不是花,是因为它们的“花瓣”长在非花瓣的位置,是由花底下原本保护整朵花的特殊叶片-苞片发育过来的。它们的苞片装扮得与花瓣类似,演化出颜色与气味也是为了吸引传粉者。

  

  叶子花包裹着花的苞片变成红色,吸引传粉者,真正的花瓣是里面淡黄色的部分 (图片来源:廖鑫凤)

  苞片扮成花瓣真的能骗过传粉者么?

  在自然生境中,我们不难看到苞片发育过来的“花瓣”确实有类似的功能,并且屡屡骗过传粉动物,保证植物的繁殖。

  比如在横断山区的高海拔,雪线之下的流石滩上,生长着的明星植物塔黄。即使在盛花期,我们也不太能见到它的花,因为它的花藏在巨大的叶状苞片下。这些叶状的苞片有着与底部叶子不同的颜色,而且层层叠叠地裹起来,不仅保护了里面的花的发育,还搭起了高山上避风避雨的“小屋”,充当了传粉吸引的功能,为塔黄吸引它的传粉者——一种高山上的蕈蚊。

  

  流石滩上的塔黄靠苞片与气味吸引特定的蕈蚊过来传粉,甚至在其中交配

  (图片来源:参考文献1)

  再比如中国特有种珙桐,我们看到的如鸽子一样飞翔的“花”其实也是苞片,但它们既能吸引传粉者-像手绢一样在空中舞动招来蜂类,还能在雨季开花的时候保护整个的花器官,避免其中的花粉遇水失活。

  

  珙桐的“花”其实也是它的苞片,随着花成熟而变色(图a-d)

  (图片来源:参考文献2)

  有花瓣,为何苞片要干花瓣的差事?

  由苞片来充当花瓣功能是发生在花瓣演化出来之后。为什么这些植物的苞片要进化成花瓣的样子,干花瓣的活呢?

  它们的好处在于可以帮植物节省繁殖成本。想象一下,当花的数量过多且密集地着生在一起时,每朵花都长花瓣的话繁殖的代价太大了,只好由花序外面的苞片来统一为花“装扮”。

  当然上面的例子也证实了苞片确实取代花瓣也能后来居上,促进植物的繁殖。

  但苞片能扮成花瓣也不是重头来过,它与花瓣有着共同的起源。

  

  花中的花瓣吸引昆虫前去访花 (图片来源:廖鑫凤)

  被子植物的演化的灵活性让苞片能够后来居上。甚至花瓣的功能也可以被其它特化的叶子所取代,毕竟叶子是植物演化历史更为久远的器官,而且被子植物也永远不缺叶子。

  更绝的是叶子还能在植物生长过程中变成吸引的“花瓣”,随后又变回来,充满了灵活性。

  这种灵活性的转变发生在我们熟知的鱼腥草里。开花时期,花底下的正常叶子会变成白色叶片(人眼看来的白色),但其实它还能反射紫外线,吸引传粉者,在完成传粉之后,被当成花瓣的叶子还能继续变回去,成为绿色,充当它原本叶子的功能。

  

  鱼腥草花底下的叶子在花成长期是绿色(图A),花开的时候变白(图B),结实期又变绿(图C),下图D-G为连续变化的过程

  (图片来源:参考文献3)

  这再度说明花瓣与叶子的转变比我们想象的更加容易,毕竟,花瓣也是特化的叶片。但后来的花瓣并不是革命式,它借用的还是花瓣的常规手段,运用的是花瓣形成颜色与气味甚至蜜相同的办法。从功能上看,这些特化的苞片就是花瓣。况且,传粉昆虫都不介意,我们又有什么理由介意呢?

  参考文献:

  1.Song, Bo, et al. "A new pollinating seed‐consuming mutualism between R heum nobile and a fly fungus gnat, B radysia sp., involving pollinator attraction by a specific floral compound." New Phytologist 203.4 (2014): 1109-1118.

  2.Sun, Ji-Fan, et al. "Multifunctional bracts in the dove tree Davidia involucrata (Nyssaceae: Cornales): rain protection and pollinator attraction." The American Naturalist 171.1 (2008): 119-124.

  3.Song, Bo, et al. "Reversible colour change in leaves enhances pollinator attraction and reproductive success in Saururus chinensis (Saururaceae)." Annals of botany 121.4 (2018): 641-650.

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