植物生存策略大揭秘：逆境求生、攻防对峙与传粉

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植物三十六计

虽然植物无法运转或移动，但它们绝不只是等死的闲人。存活了数千万年的植物都有着绝活。面对无情的大自然，植物可谓经历了“七十二变”，进化出各种重甲、武器弹药，并准备了充足的粮草补给。植物看似柔弱的外表下，隐藏着你死我活的竞争和阴谋欺骗；这是植物在复杂环境中获得一席之地的巧妙生存策略。

因此，我们分四个部分来讲解植物的生存策略： 1、逆境生存，展示植物为了应对恶劣环境而进化出的各种能力； 2、攻防对抗，揭示植物与植物之间、植物与动物、昆虫之间的攻防。打斗，窥探植物的巧妙手段，甚至生死欺骗； 3.授粉策略，授粉是开花植物繁殖的重要组成部分。没有授粉，就不会有丰富多彩、美丽的植物世界。为了将花粉传播出去，植物尽力进化出各种结构来吸引传粉者，甚至在没有传粉者的情况下自发授粉； 4、《长征》讲述了植物如何征服城市和领地，并将后代送到尽可能远的地方的传播策略。

第一章：在逆境中生存

就像图中的环境一样，千岁兰生活在沙漠戈壁，降雨量很少，几乎什么都没有；而类似的极端环境在地球上随处可见。

根据目前的知识，生命起源于海洋。远古生物生活在环境相对稳定、温度稳定的水中。生物体浸入生命过程不可缺少的水中，不存在缺水的风险。然而到了志留纪，大地却迎来了第一批植物登陆的高潮！从海洋，穿过浅滩，穿过沼泽，到陆地，到戈壁，到高山，我们与真菌、昆虫和动物一起进化。从古细菌、蓝细菌、绿藻、苔藓，我们变成了蕨类植物、裸子植物、被子植物等高等植物。随着植物的引入，它们面临着与水生环境完全不同的陆地环境。

陆地环境变幻莫测，植物需要应对比水中复杂得多的环境：干旱、高温、强光、弱光、盐碱、极寒、强风等，有时适合生长时间甚至只有一个多月，比如高山雪莲只有在夏季冰雪融化、气温较高的时候才能生长。

在沙漠干旱地区，降水非常稀少，只有在雨后几周才能获得水。因此，有些植物进化成了“短命植物”。它们会在降雨后几周内开花结果，然后很快死亡或休眠，以适应沙漠的干热；例如菊科的死海苞科植物（a），也称为短命植物。菊花和广义百合科的狮爪花（ ）。

有些植物，除了在雨后迅速发芽、生根、开花、结果外，还能“起死回生”、“动起来”。雨季过后，含有草类的十字花科植物（ ）的茎干枯卷曲，变成球状以保护种子；当大风吹来时，草茎会从地面升起，随风翻滚，飘到容易积水的低洼地区。地方;一场雨过后，干枯的树枝又重新展开，传播种子。这种卷曲和伸展可以重复多次，所以又被称为复活草。

还有一些植物可以自己浇水。沙漠里有一种蓼科植物，叫沙漠大黄（沙漠大黄）。它的叶子很大，表面有一层蜡质，纹理错综复杂，纵横交错。每当沙漠地区下雨时，落在沙漠大黄叶子上的珍贵雨水就会沿着叶面的纹理聚集，到达植物的根部。当年平均降水量只有75毫米时，沙漠大黄一般每年可积水4.2升（最大可积水43.8升），是该地区其他沙漠植物平均水平的16倍，足以其生长。生长、开花和结果。需要

海滨和内陆盐碱地的含盐量超出了大多数植物的耐受范围。一般来说，植物在这样的盐水中浸泡会因严重脱水而死亡。生活在海滨和盐碱地的植物要想吸收盐水中的矿物质营养，就不可避免地要吸收多余的盐分。为了对抗盐碱，一些海边和盐碱陆地植物进化出了分泌盐的能力，通过叶子将吸收的多余盐分排出。主动分泌，降低体内渗透压。典型的盐生植物有构成沿海红树林的众多种类，如棘科（恩格勒系统马鞭草科）、棘皮科（ ）、黑苋属（ ）等，以及新疆内陆的盐碱地植物。如柽柳( )、胡杨( )等，它们分泌的盐常在叶面形成盐晶体。

沙漠中的阳光也是植物生存的一大威胁。主要问题在于暴晒产生的高温和强烈的水分蒸腾作用。那么植物也有很多应对强光的方法。例如景天科植物（小变种，包括‘达摩神刀’品种）、双照、白石莲花等，以及仙人掌科植物小曼帽（subsp.bokei）等植物。 ，表面有一层白色鳞片、白色粉末、刺等，能反射强烈的阳光，降低自身温度，并阻止水分蒸发。有些植物的叶子顶部有透明的“窗户”，如玉露（.）、生石花（spp.）等。这些植物随风沙埋入土壤中，避开强烈阳光和高温，但“叶窗”暴露在土壤表面，光线通过“叶窗”引入叶片进行光合作用。

如果光线太强，我就受不了。如果光线太弱，我就受不了。万物的生长都依赖于阳光。落叶树长出叶子后，森林里一片漆黑。虽然有些蕨类植物生存得很好，但更多的植物无法适应如此黑暗的环境。所以其中一些植物选择在早春进化成寿命较短的植物。它们在树木长叶之前就迅速生长、开花、结果，完成生命周期，甚至在冰雪融化之前就开始生长，比如毛茛科的万寿菊（）

在高寒、高海拔地区，由于常年寒冷，即使在夏季气温也常常在零度以下，这对植物生长十分不利。因此，一些植物进化成了席子状，生长茂密，创造了一个保留热量、抵御强风的微环境。每个“垫子”都是由数种甚至数十种不同的植物组成，但每株植物的高度都是一样的，因为任何突出的部分都有被冻死的危险。

例如，石竹科( )、黄芪( )、豆科( )、虎耳草科的虎耳草( )、菊科( )都是典型的垫生植物。

美国加利福尼亚州怀特山地区十分干旱贫瘠，年降水量不足300毫米。地面上只有裸露的石灰岩，几乎没有土壤。温度和降水适宜的生长期一年只有6周。这里生长的松科植物毛松（又称狐尾松）生长非常缓慢：平均需要100年才能长高2.5厘米；它们几乎不落叶，一片叶子的寿命长达30-40年，避免了落叶的风险。损失能量和养分，防止落叶引起火灾；此外，毛松还积聚了过量的树脂，这相当于叶子的防冻剂和树干的防腐剂。一棵已经活了 7000 年的死树今天仍然活着。依然屹立不倒。这些生长缓慢的松树也是世界上最长寿的植物：其中一棵今年已经有 4,845 岁了。另一棵树龄4862年的老松树于1964年被砍伐用于古气候学研究。砍倒后发现，这棵树是当时世界上最古老的生物。据调查，白山北坡的松树平均寿命为2000年，南坡的松树平均寿命为1000年。

在空旷的高山坡地上，植物很难积聚热量并抵御夜间的低温。唇形科植物塔黄（Ta Huang）的适应策略是：花序内的苞片较大，淡黄色，半透明，每片向下卷曲。下面的花序覆盖着花朵，许多苞片连接在一起形成一个“温室”。菊科植物雪莲花（）的上部叶子变态为淡黄色、半透明的苞片，形成“温室”，保护幼小的花序。

植物的茎和叶需要呼吸，植物的根更需要呼吸。植物不能像动物那样长距离运输氧气。为了应对沼泽、滩涂洪水泛滥造成的缺氧，许多植物进化出了呼吸根，在洪水泛滥时可以供给充足的氧气。例如，生长在沼泽地的冷杉植物  (var.)，以及生长在海滨红树林中的许多植物。

第二节攻防对抗

相信大家都熟悉植物的防御能力：如图所示，仙人掌类植物Carpa长满了又硬又长的尖刺，覆盖了它的大部分表面。想要吃它的动物显然是下不来的。嘴。不过，有些植物也可以主动攻击，比如……

例如，旋花科的菟丝子植物。依靠别人总是比独自生活更好，而这就是菟丝子植物的作用。菟丝子本身没有叶子，甚至没有叶绿素。它依靠藤蔓爬到寄主植物上，侵入寄主的表皮，将自己的维管组织直接插入寄主的维管组织中吸收养分。菟丝子可以寄生多种植物，从常见的草本植物到高大的树木，如南方菟丝子（ ）、沼泽菟丝子（ ）等。

寄生植物看起来雄伟，在其他植物中占据主导地位。例如，莫兰寄生植物 (ens)可以寄生在多种植物上，特别是桉树植物。图为寄生在柠檬桉树上的青蝽。不过，寄生植物就是这么威风凛凛，有时候也会被人欺负。莫兰寄生科的同属植物， （），是一种重度寄生植物，专门寄生其他寄生植物。如图所示，青竹寄生在桉树上，而寄生多毛则寄生在无毛雄蕊上；与“重度寄生”类似，也是对寄生植物的寄生。

我们来看看植物的防御武器。荆棘无疑是极好的防御武器。对于一般动物来说，它们看起来像仙人掌植物短刺秦丝湾（亚种“BRV”）、强龙（ ）或豆科植物皂荚（ ）。荆棘使人几乎不可能靠近它们，而且植物也免受被吃掉的危险。

这是同一根刺，但它形成的位置可能完全不同。例如，仙人掌科植物 nthus 的刺就是叶刺。几根刺形成一个刺基，本质上是一个高度异常的缩短的分支。仙人掌也在脊柱基部开花。冬青植物栒子 () 的叶缘已变形为刺。芸香科植物针刺，其叶缘无刺，但叶两侧的叶脉布满刺，故名“针刺”。小檗科植物小檗巴基斯坦(ca)每片叶子的基部有3个针，这些针是由托叶进化而来的。豆科植物柠条（）的整个复叶轴形成针状。即使复叶的小叶脱落，轴仍留在茎上。卫矛科植物 看似全身没有刺，但它看似最脆弱的地方却隐藏着一个谜团：它的芽鳞非常坚硬，使得整个芽的功能就像一根刺。当鼠李科（）的小枝长到一定长度时，顶芽会变尖，变硬并停止生长，形成枝刺。我们所熟悉的蔷薇科植物（蔷薇）的刺就是刺，是从茎皮表面向外突出形成的刺。

我们来看看动植物之间的一些军备竞赛：豆科植物金合欢的树冠呈伞状，全部位于高大的树干顶部，一般动物够不到，从而保护了它的枝叶；因为在稀疏的草原上树木是一种非常珍贵的新鲜食物。长颈鹿的祖先被迫进化出超长的脖子，以便够到高处的树叶。然而，伞相思并没有坐以待毙。树冠下方和外侧树枝上的支撑物叶子进化成了刺，使得长颈鹿很难轻易吃掉叶子

如果你摘一朵蒲公英花，你会不小心发现伤口处有白色的汁液流出。不要以为植物的乳胶是释放给昆虫享用的；相反，乳胶是植物的防御手段：大多数乳胶含有对昆虫有毒的物质；有些乳胶非常粘稠，会在伤口上留下大量乳胶。然后，它会粘住甚至淹死想要以其为食的昆虫，例如马利筋（西方马利筋）。

然而，昆虫也不是闲人。褐翅跳蚤甲虫()想出了一个办法：先咬住叶子基部的主脉，让奶水流出来，然后再吃叶子的尖端，这样就可以高枕无忧。图为棕翅跳甲以蛔虫科植物为食的过程。

相应地，植物也不是坐以待毙：难道不能利用网状静脉让乳汁到处流动吗？不过，一种叫黄手瓜（Huang Shou Gua）的昆虫已经想到了对付的办法：先在叶子上咬一圈，这样乳汁就无法流进中间的叶子组织了。问题不就解决了吗？

我们来看看植物更高级的策略，甚至可以欺骗昆虫：兰科植物蜘蛛兰（ ）的花唇与雌蜂非常相似，通过拟态欺骗，吸引雄蜂交配。当雄蜂交配时，兰花花粉已经粘在雄蜂上。当雄蜂兴奋地受骗并找到其他兰花进行交配时，授粉过程就完成了。曼西茅膏菜（ ）是一种食虫植物。和其他食虫植物一样，它也靠捕捉昆虫来补充营养。不过，特别的是，这种茅膏菜不等昆虫上门，而是常常与蜘蛛兰一起生长。当雄蜂被诱骗交配时，它们很容易被这种茅膏菜捕获。

第三节 授粉策略

我们再仔细看看植物的授粉策略：可谓是八仙过海，大显神通，手段十分丰富。

在植物进化过程中，花粉如何传播是一个非常重要的问题：风授粉消耗大量花粉，授粉效率低，距离短，难以增加后代的多样性。昆虫可能无意中发现花粉是一种很好的食物，于是它们以花粉为食，却无意中把花粉弄到了自己的身上，无意中把花粉传播给了植物。这种授粉关系后来变得更加密切和具体：昆虫授粉效率高，远距离授粉可以增加植物多样性；慢慢地，植物进化出了花瓣和蜜腺，使花粉的位置更加突出。 。一些植物的花形成特殊的结构，只允许特定的昆虫获取花蜜，减少无法授粉的花蜜窃贼，同时提高昆虫的特异性，减少花粉浪费。不过，也应该指出的是，风授粉虽然不是开花植物中的主流，但它也创造了五大植物科之一的禾本科，约有11000多个物种。所以，风授粉和昆虫授粉都是，只要能熟练运用植物，并没有绝对的优势或劣势。

让我们回到 1.1 亿年前，寻找第一批授粉媒介。在西班牙北部发现的琥珀中观察到白垩纪时期的昆虫授粉。不幸的是，这些新的蓟马（.）昆虫被包裹在琥珀中，它们的身体上有环状的毛发。这种身体结构增强了它们收集花粉的能力，与常见的授粉蜜蜂非常相似。根据扫描，其身上的花粉粒来自苏铁类或银杏类植物，推测收集花粉是为了喂养幼虫。这一现象暗示昆虫作为传粉媒介的历史可能早于被子植物，这意味着裸子植物很可能部分依赖昆虫进行授粉，甚至蕨类植物的孢子也可能部分由昆虫传播；此后，昆虫与植物之间的授粉关系逐渐加强，创造了多种开花植物。

植物依赖多种授粉途径。蜜蜂是授粉的主力之一。最早的授粉蜜蜂是由黄蜂进化而来的。许多蜜蜂在长期进化过程中与植物共同进化，例如无花果黄蜂，它与无花果植物有排他性的共生关系。提供庇护所和食物，无花果黄蜂帮助无花果植物授粉。

飞蛾和蝴蝶比蜜蜂更专注于为某种类型的植物授粉，因此它们进化出了更多的类型。芦笋科的许多植物，甚至包括最大的花序，一两米高的巨型魔芋，以及直径近一米的最大花，都是由听起来令人难以置信的昆虫：苍蝇授粉的。这些花散发出腐肉般的气味，吸引苍蝇授粉。其他昆虫偶尔也会帮助植物授粉，包括蚂蚁和甲虫，它们通常帮助近地面的小花授粉，但它们的特异性往往不强。

鸟类也在授粉中发挥作用，尤其是熟悉的蜂鸟。然而，蜂鸟并不是唯一可以授粉的鸟类。有数百种不同种类的鸟类可以为植物授粉。

蝙蝠是一种看起来像鸟类但实际上与老鼠关系更密切的哺乳动物，甚至是许多地方唯一的传粉媒介。蝙蝠是夜行动物，所以夜间开花的植物主要依靠蝙蝠授粉。一般来说，植物在夜间开花的一个重要原因是白天太热，不适合开花，比如一些仙人掌类植物。

还有一些非主流传粉者，如蜥蜴、老鼠、狐猴等，这些动物并不以花粉或花蜜作为主要食物，而仅作为甜点。因此，它们作为传粉者的角色大多是偶然的。

为了让植物更好地让昆虫帮助授粉，一些特殊的结构是必不可少的。植物必须确保花蜜不被窃取并有效传播花粉。丹参植物将花蜜隐藏在花冠管的最底部。如果蜜蜂想要获取花蜜，它们就必须把头伸进花里。这种钻头触及了鼠尾草的机制：雄蕊杠杆状结构的一端位于花冠筒内。当蜜蜂接触杠杆的这一端时，另一端的花粉就会准确地将花粉涂在蜜蜂的屁股上。当蜜蜂访问下一朵花时，雌蕊在类似的位置遇到被蜜蜂污染的花粉。蜜蜂采集花蜜，花朵完成授粉。

金缕梅科植物 rubra()是鸟类授粉植物，其主要传粉昆虫是深绿眼鸟()和叉尾太阳鸟，广泛分布于亚洲。然而，雀形目在亚洲大陆的出现是在中新世之后，杜鹃属最早的化石可以追溯到白垩纪晚期或第三纪早期。因此，杜鹃花的鸟类授粉被认为是植物授粉。这是授粉变化的一个例子，说明植物授粉的特异性可以改变。

我们已经见过兰花欺骗授粉媒介的案例，但意大利萨迪岛上的一种名为角蜂兰的植物在模仿雌性蜜蜂方面更进一步：除了它的花朵模仿雌性蜜蜂的外貌之外，它还能释放出无人机可以识别的雌激素，引诱无人机交配并帮助它们授粉。

为了确保永远有后代，兰花  (m)采用异花授粉和自花授粉相结合的方式：随着花朵的成熟，雄蕊会逐渐从原来的位置发送到柱头。上图为完全自花授粉

姜科植物也有类似的策略。象牙参从柱头分泌发芽液，粘在雄蕊上的花粉上。花粉会跟随发芽液到达柱头，完成自花授粉。

多花脆兰仍然是一种兰花，它利用雨水的影响来完成自花授粉。它的花粉簇生长在链状结构上，受到雨滴的冲击，花粉簇会被甩出，直接落在柱头上。需要注意的是，这些自花授粉植物并不是严格意义上的自花授粉植物，并不避免异花授粉。这只是一种进化策略，在没有授粉媒介或种群稀疏的情况下避免异花授粉。

为了更好地利用昆虫授粉，开花植物在授粉进化过程中与昆虫共同进化。两者相互作用，形成许多专门的授粉关系。

马达加斯加有一种兰花，叫长刺彗星兰(e)，它的刺有近30厘米，只有刺的底部才有花蜜。虽然当时没有人见过任何一种昆虫可以吸食如此蜂蜜，但达尔文预言一定有这样一种飞蛾，其喙可以延伸到30厘米，这在当时是不可想象的。直到41年后，这种长喙天蛾才被发现，证实了达尔文的预言。为什么这种兰花进化了这么远的距离？因为兰花需要蛾子的头接触花粉来帮助其授粉，所以需要让花蜜尽可能远离兰花，这样蛾子才能尽可能靠近兰花获取花蜜，而这种蛾子只能进化得更久，这样才能吃到花蜜，不至于饿死。

比远程彗星兰和长喙天蛾更排他的关系还有很多。许多昆虫将食物、衣服、住所和交通托付给植物。天冬酰胺科（恩格勒体系中的龙舌兰属）植物丝兰（Yucca ）和丝兰蛾（Yucca moth）有着专门的共生关系，它们的结构相互适应。西方丝兰的花粉非常有粘性，丝兰蛾在取食过程中将花粉附着在其口器的特化部位，以达到授粉的效果。西方丝兰还在花内为丝兰蛾产卵提供了空间，作为蛾卵和幼虫的庇护所。西方丝兰和丝兰蛾的共同进化导致了两者之间的进化适应，使它们相互依赖才能生存。

更为人所知的是榕树黄蜂和榕树之间的关系。它们在进化过程中形成了专门的共生关系，每种榕树都有独特的相应无花果蜂。榕树黄蜂在榕树的果实中生长繁殖并为其授粉。榕树和无花果蜂都发展出了许多相互适应的机制。无花果果实的开花和成熟与无花果蜂的生长周期完全一致；榕树的果实会形成不同的类型。有的雌花容易被无花果小蜂寄生，有的雌花则很难让无花果小蜂产卵；无花果蜂的头部有前嘴型和铲形。为了适应苞片进入无花果果实；它不能只吃饭而不工作。无花果蜂也进化出了相应的授粉结构，即胸部、腹部和前足基部的两个花粉篮。一对花粉刷。

第四节 长征

植物也会不遗余力地传播种子，就像传播花粉一样。授粉是为了结果，而结果是为了让你的基因得以延续，让你的后代能够征服尽可能多的地方，传播尽可能广泛的地方。

棕榈科植物椰子（椰子）最大的本领就是漂流：如果把掉落在海滩上的一颗椰子果吹入海中，它可以随洋流漂浮数月，行驶数千公里。厚厚的外皮确保种子不会被海水浸死。 ;近1升的胚乳（即椰奶）保证了营养和水分的供给。一旦被冲上海滩，它就开始生根发芽。因此，热带岛屿即使远离大陆，通常也会有椰子。海椰子（ de mer）是世界上最大的种子，重达数十公斤，但它也具有漂浮的能力。与椰子不同，海椰子可以漂浮，但不能在海滩上生长。海椰子从授粉到成熟需要近10年的时间。因此，这种海椰子只生活在塞舌尔群岛，自然种群不足一万株。植物非常稀有。

它不生长在海滩上，也不能随水漂流。如果它能飞就好了。有翅葫芦（葫芦科）爬在大树上。它的种子有巨大而薄的翅膀。果实裂开后，种子可以飞行数百米甚至数千米。根据这种植物种子的形态特征，人们还利用仿生学创造了一些新产品。

枫类植物的种子虽然飞不及带翅葫芦那么远，但它们的种子在下落的过程中会旋转，然后像直升机一样通过旋转产生升力，让种子飞得更远。

种子比花粉大得多，因此很难直接附着在昆虫或动物上。蔷薇科楤木的种子表面有许多带刺的刺，像魔术贴一样，羊、狗等长毛动物一经过就会粘在上面。更狠的是菊科植物，菊科植物。每颗种子的尖端都有几根带刺的针，就像弓的箭头一样。一旦到达针茅，种子就会深入毛皮。甚至渗入皮肤。类似的还有柳叶刺草 ()

除了依靠外力之外，有些植物是自力更生，依靠自己的力量来传播种子的。当葫芦科植物 melon（）的果实成熟时，内部会积聚很大的压力。一旦果实从果茎上脱落，种子就会像机枪一样高速喷射，最远可喷射6米远。凤仙花植物的果实成熟时，若有任何轻微的扰动，果皮会立即收缩卷曲，整个果实会爆炸，喷出种子，如喜马拉雅凤仙花(a)和开普凤仙花()。

天竺葵植物麝香天竺葵（）的种子有很长的芒，对湿度非常敏感。随着湿度的变化，它们会产生螺旋运动，从而推动种子前进。草类植物野燕麦（Oat ）对种子传播不太感兴趣，而是专注于“钻入地下”。随着湿度的变化，种子的尖端被芒推入土壤中。由于地表有倒刺的刚毛，随着芒的膨胀和收缩，它们只能钻入土壤更深的地方，播下自己的种子。

看了这么多植物惊人的生存策略，其实植物的“智慧”和动物的智慧本质上是完全不同的。通俗地说就是“适者生存”。数千年来，植物一代又一代地繁殖。由于基因重复错误、不同基因重组等原因，个体之间总会存在一些差异。上一代与上一代的差异可以称为突变。如果植物对环境的适应能力提高了，比如后代的成活率更高，对环境的适应性更好，更有竞争优势，那么这种突变在种群中所占的比例就会逐年增加。当突变个体占种群的大多数时，种群就会进化。比如图中的都是仙人掌类植物，生长的环境从潮湿到干旱都有。仙人掌并不是从祖先那里生来就是球形的，但和大多数其他植物一样，它看起来与第一张图中的樱桃独角兽很相似。随着人口扩散到干旱的环境，或者生活环境变得更加干旱，无法适应环境的个人将逐渐消除，并且保留了适应环境的个人，然后那些表面积比率较小的人可以存储更多他们体内的水保留了更耐用的耐旱个体，随着突变的积累，今天看到的类型形成了。

绝大多数进化是逐渐累积的，很少发生一两代之内的突然和破坏性的重大进化。如今看起来完全不同的大多数特征是由于小型突变而积累的：适应环境的人生存，那些不适应环境的人被消除。进化从来没有设定的方向。只要可以实现目的，来自不同来源的器官就可以形成相似的功能（收敛的进化），例如叶子，片，花萼，雄蕊，雌蕊，甚至整个花序都可以形成类似于“花”的东西。进化只需要满足生存的最低要求：如果您可以在森林下生长生存，则无需长大。如果较小的水果可以传播，则无需非常巨大。就像人类一样，在两条腿上行走可以满足生存的需求，也无需发展翅膀甚至轮子。