封面图 | 《卧虎藏龙》剧照
年关将至,你是喜悦多一点,还是愁绪多一点?对许多人来说,年关不仅是一个时间概念,也是一道心里的槛,过去一年未必事事如意,未来一年会怎样尚未可知。我们期盼团圆,但现实生活的压力却不会因为过年而减轻。成年人的世界无非就是这样,关关难过关关过。
年前最后一个周六,我们想跟你分享一点常见却又不平凡的东西,你可能每天都见到它们,但从不留意它们的成败枯荣。生命中的每一刻,它们都在与这个变化无常的世界周旋,用尽所有力气生存壮大,正如你我。听多了人的故事,来看看它们的生存智慧吧,希望能在这个天寒地冻的时节,给你一些温暖的慰藉。
来源:《生命·非常的世界》(BBC科普三部曲之一)
作者:[英] 玛莎·霍姆斯、迈克尔·冈顿
出版方:中信出版集团
一、植物往往是动物的主宰
植物和动物一样,一直处于各种斗争中,它们不仅要和同类争夺资源和配偶,还要应对捕食者。虽然植物也会和同类合作,不过这通常都是具有欺骗性的,或者是处于寄生状态,但在一些情况下,它们也需要捕食。
我们之所以没有注意到这些引人注目的行为,首先是因为我们理所当然地认为植物的根生长在地下,所以它们必然是毫无生气的;其次,植物的活动非常缓慢,因此我们很少注意到。事实上,正是缓慢的进程才成就了它们的成功,同时也让我们了解了它们。
如果以植物的视角来看待,你将会关注到一个既复杂又奇妙的充满各种活动的世界。
就像其他生物一样,植物之间要互相争夺水分和养分,但是争夺最激烈的则是阳光。没有阳光,就无法进行光合作用,就无法生长,所以植物会尽一切所能争取更多的阳光。
例如,一株向日葵幼苗会随着升起的太阳的位置而转变方向,在太阳升起的时候固定朝向,以获得尽可能多的阳光。在争夺阳光的过程中,植物展示了它们最具敌意的一些特征和强大的适应力。
攀缘植物会利用其他植物,尽力使用卷须、吸盘甚至钩刺攀上其他植物的茎或树干以获取阳光。植物会利用阳光来推算时间的流逝。它们知道春天、冬天或者是干旱季节什么时候来临,以决定什么时候开花、什么时候结籽或者什么时候凋谢。它们是时间大师,可以对时间精准把握并用触觉感知——它们卷须的尖端甚至比人手还要敏感,可以用来对付动物。捕蝇草甚至会数数,它们使用高度敏感的感觉毛来决定什么时候关闭捕食夹。
植物也是很聪明的操控者。植物和为它们授粉的动物之间的关系看起来可能是平衡的,但是深入观察我们就会发现,通常植物更占上风。
从一开始,植物就控制着所产花蜜的量,因为如果产太多的花蜜,传粉者就会很容易满足,不会再到其他植物那里寻找花蜜了;如果产得太少,传粉者就不会光顾;如果植物产的花蜜的量正合适,传粉者就会不停地在花朵之间采蜜(当然,它们飞走的时候也会带走花粉)。植物的花蜜既可以足够吸引传粉者的光顾,又可以使自己生存下去。
在每块陆地栖息地上都可以看到植物,甚至是一些没有动物的地方也有植物。它们在陆地上生存的时间比动物要久远,有的植物生存的时间可以追溯到5亿多年前。
今天,如果撇开地球上数量最多的生物——细菌不说,植物就是世界上最大、最高、最古老的物种。每一种陆生动物都直接或间接地依赖着植物生存,所有的肉体实际上最终的来源都是草。因此,植物往往是动物的主宰,并按照它们的意愿操控着动物,而不是无助的受害者,仅仅为动物提供饲料。
二、对抗逆境最好的办法:长寿
在美国西部的怀特山区,冬至太阳升起时,一棵孤独的树在雪地上投下了一年中最长的影子。这就是狐尾松,它们已经存活了很多年,而其中的一棵以4740岁的高龄称得上是地球上活着的最长寿的树了。
在埃及人开始建造金字塔时,狐尾松还是小树苗,公元1年,它才开始成熟。这棵狐尾松和它的后代生活在加利福尼亚东锯齿山海拔3048米的地方,这里环境非常恶劣:极寒,干旱,土地贫瘠,土壤呈碱性,环境恶劣到差不多只有狐尾松能生活在这里,这对它们的生存是个严峻的考验。
对狐尾松而言,时间呈现出不一样的维度。
狐尾松的生长速度极其缓慢,100年的时间树干直径才能增加2厘米左右。最大最高的狐尾松能长到18米。这些树在最优越的环境中反而很容易在1500岁(算是「幼年」)时夭折。
树龄真正很长的树所处的生长环境都很恶劣,生长季节大约每年只有60天,要遭受160千米/小时的狂风洗礼,以及只有25厘米的年降水量供给。大约1000年后,不出意外的话,这些狐尾松都被蹂躏得不成样子了。但是这也让我们了解了狐尾松的生存策略。
据说,狐尾松长寿的秘诀就在于它们要耗费相当长的时间才能死去。
树龄少于几百年的小树看起来十分与众不同。它们有着油亮的红棕色树皮,枝叶整齐而密集地排列着,树枝上的松针闪闪发光,并呈螺旋状优美排列,整个树枝的顶端看起来很像狐狸的尾巴,狐尾松也就由此得名。
狐尾松在4000多年的生命历程中所遭受的风沙洗礼在它们身上留下了很多可怕的疤痕,这让它们看起来半死不活。最老的狐尾松基本上没有几个活着的枝杈,也没有完好无损的树皮。
对12米高的狐尾松来说,仅仅依靠几片活树皮来存活是很正常的。存活的组织如此小,因此只需要很少的营养和水,再加上能存活30年的松针,由此便可以保证狐尾松能活下去,而且几乎不需要消耗什么资源。
我们很难了解到底是什么导致了狐尾松的死亡。这些老树木质结实,富含树脂,所以实际上它们并不会受到蛀木昆虫和真菌的影响。因此,即使它们死了,也可以完好地保存数千年而不被腐蚀,只是被风沙冲刷的外皮惨白惨白的。它们如此坚韧,就像岩石一样难以被侵蚀。它们的长寿和几乎无法摧毁的特质使得狐尾松成为自然界中的奇迹。同样,这也使它们成为研究冰期末期气候变化历史的宝贵的自然档案。
狐尾松树干中每个年轮之间的间隙都向我们展示着它所经历的每个夏天的干旱和气温之间紧密的联系。研究这些活着或死亡的狐尾松,我们有可能追踪到近1万年来气候变化的连续记录。
三、地球上生长速度最快的植物
我们有可能目睹草本植物的生长吗?在世界上生长最快的一类植物——竹子身上,这是有可能的。
竹子是一种普通的草本植物,全球有1500多种,有的竹子很矮小,有的竹子很高大,还有的竹子直径可以达到23~25厘米,超过25米高。有时候它们的生长速度非常快,有时候却又格外缓慢。
竹子从地下的根茎开始生长,要么生长成密集的竹林,要么在地下长成长达约6米的地下茎,随着时间的推移,这些地下茎会长成遗传背景一致的竹林。
竹子的生长很奇特,它们不像大多数植物那样长出娇嫩的枝叶,而是在下面长出了粗实的竹笋。随着它们的生长,竹笋的基部却并不会变粗。它们的尖端是一些紧密重叠在一起的叶鞘,覆盖着一定数量的竹叶,由竹叶包裹着的这些结就像是收音机能够伸缩的延长天线那样向外生长。而且,竹笋只会在春季生长,大概只持续几个月,所以,要长成30米高是很不容易的。竹子的快速生长可能是为了适应和充分利用森林里不同的光层,当然这只是推断,没有人知道确切原因。
相对于快速生长,竹子的有性生殖则需要一些时日才会进行。一些种类的竹子一生可能只会繁殖一次,而且要在萌发100多年后才会这样做。不过,一旦竹子开始有性生殖,它们不但会恣意地繁殖,而且会和其他同类同时开花,这种习性被称为「集体开花」。
我们曾经以为所有种群中同一物种的所有个体都这样,现在才知道,大规模的开花仅限于某些局部种群。集体开花对种子来说更重要。一棵竹子可能一生只能结籽一次,但是产生大量的种子可以弥补这一缺陷。人们曾发现,一片33平方米种植同品种竹子的竹林可以生产136千克的种子,这些种子至少能长出400万棵竹子。
竹子之所以如此高产可能是为了击败种子捕食者——生产的种子要远远超过吃种子的动物的消耗量,从而保证自己的生存。但是竹子为什么只结籽一次,我们还不得而知,可能是因为要生产这么多的种子需要耗费很多营养,而这么多营养它们一生只能积攒一次。当然,这种繁殖方式会耗尽竹子的营养,并导致它们死亡。但是一旦一棵热带的竹子种子生根,就会在短短的45天内长出一根完全成熟的茎干。
那么,竹子的生长速度究竟有多快?刚竹属的桂竹保持着最高的纪录,它可以在24小时内长到1.2米高,这种生长速度是肉眼可见的。所以你真的可以看到草在生长,只要这种草是竹子就行。
四、龙血树的生存技巧
龙血树的树冠形状(像由内向外翻的雨伞)以及树叶的形状和颜色,使龙血树成为一道陆地奇观。从龙血树树皮渗出的血红色树脂,也为龙血树蒙上了一层超现实的面纱。唯一生长着索科龙血树的地方是同样神奇的索科特拉群岛,这个群岛号称「阿拉伯海上的加拉帕戈斯群岛」。
索科特拉岛位于也门海岸线上,是至少一千万年前阿拉伯半岛和非洲大陆分裂时,非洲的一小块陆地漂浮在海上形成的。长期以来,这里作为一个独立的海岛而存在,许多独一无二的物种在这里繁衍着。
这里的环境是残酷的,也是史前的。这里被赤道附近的太阳炙烤着,土壤贫瘠,多沙多石。然而这里的峭壁和沟壑却由于生长着香料作物——乳香树和没药树——而芳香十足。
遍布于索科特拉岛的另一种陆地植被就是索科特拉沙漠玫瑰,这种玫瑰从岩石中长出来,没有根也没有叶,粉红色的花朵生长在又短又矮的树干顶端,树干因储存大量的水而肿胀。在山区,能使沙漠玫瑰黯然失色的就是索科龙血树。龙血树有6米多高,极其适应这里的严峻环境。考虑到这里的气候,我们理解了龙血树的生长速度为什么非常缓慢的一些原因。实际上,它们要经过大约200年的时间才能完全成熟。
虽然岛上非常干旱,但是山区偶尔也会有福泽,那就是海雾,还有一年两次的季风降水。
龙血树的树冠
龙血树的树冠形状会充分利用每一滴水,它就像一个巨大的漏斗,向上延伸接收着雨水。它们尖尖的叶子就像水沟,向上弯曲着,树叶厚厚地叠加在一起,所有聚集或落在叶子上的水都直接流到树冠的中部,水在这里汇集,并流到根部。肥厚的肉质叶子外面包裹着一层蜡质角质层,这样既可以减少水分流失,又可以加速水在叶子表面的流动。树冠很浓密,所以在雨停后太阳暴晒的时候,树冠可以起到太阳伞的作用,遮蔽自己的根部。
如果龙血树受到损伤,树皮会渗出血红色树液——「龙血」,它由此得名。
五、施毒、绞杀和反向扭曲
植物有很多方法可以在争夺阳光的战役中取胜,比如比对手生长得更快,长出更大的树叶,绞杀对手甚至含有剧毒,但是最主动的一种方法可能就是利用竞争对手的身体向上爬。
攀缘是一种很合算的策略。让别的植物来做支撑,攀缘植物只需长出更多的叶子,且不用再耗费能量去长出强壮的茎。攀缘植物会利用身上的每一个部位依附在宿主身上。
比如,美洲常青藤会利用它们的根部,忍冬的茎可以快速缠绕其竞争对手的茎部,还有一些植物会将它们的叶子变成长长的带有钩子或黏性垫状物的灵活卷须。
西番莲卷须的反向扭曲
在所有的攀缘植物中,最优雅的便是西番莲。当它寻找其他植物向上爬时,生长在茎部的卷须会四处挥动寻找连接处。这些卷须对触碰非常敏感,但同时又挑剔得让人吃惊。如果卷须抓到一个感觉很滑且无法固定的地方时,它们就会松开,然后继续寻找一个更容易抓牢的地方。一旦对选择的固定地感到满意,它们就会快速绕着宿主的茎干向上攀爬,开始朝着一个方向盘绕,然后朝另一个方向盘绕,就像绕出了一个弹簧。这种盘绕法有两个好处:一是可以作为减震器避免连接处断裂;二是可以使西番莲的茎干拉得更贴近宿主,这样其他的卷须就可以轻松地牢牢抓住宿主。
数十年来包括查尔斯·达尔文在内的观察者都对西番莲盘绕过程中的方向转变非常感兴趣。植物学家称之为自由盘绕,但是数学家却称之为「颠倒扭曲」。这个过程很值得研究,因为它创造了一种不那么扭曲的弹簧:顺时针盘绕一部分,然后再逆时针盘绕,两个部分相互抵消,这样净扭曲为零。对一种植物来说,两端固定的卷须如果想呈弹簧状,颠倒扭曲是唯一的办法。
六、空气动力学的奇迹
差不多所有植物的根部都在地下,这使得植物拓展新领地成为问题。虽然植物自己不太可能主动移动,但是可以通过别的方式扩大领地,那就是传播种子。植物进行繁殖和开拓新领地需要的所有遗传信息都蕴含在种子内部。
有多少种植物,几乎就有多少种传播种子的方法:搭顺风车式的黏附传播、风力传播、水力传播、伞降式飞行传播、螺旋下降式飞行传播、滑翔式飞行传播,甚至还有弹射式飞行传播。
其中飞行传播种子最壮观的植物当数婆罗洲森林中的翅葫芦,它也被称为爪哇飞行瓜(又称爬藤葫芦)。翅葫芦是一种藤本植物,它会沿着树干向上攀爬以获取树冠顶部的阳光。它结出来的果实有足球那么大,里面有数百枚果翅极薄的种子,堆到一起就像纸牌。成熟之后,果实就会裂开,风一吹,里面的一些种子就会随风飘散。每枚种子都像纸一样薄的滑翔机,有着13厘米长的果翅(种子本身只有几厘米宽)辅助飞行。种子飞起来后,开始会快速地俯冲一段距离,然后便缓缓地呈螺旋状下落。
翅葫芦的果实
种子飞行的路程取决于它们起飞的高度、风力条件和一些障碍物,但是它们能飞出让人吃惊的距离。树冠的高度可以使这种滑翔式飞行传播种子的方式变得有效。
然而有时候,翅葫芦的种子会采用一种不同的飞行方法,在滑翔过程中,种子可能会像飞机失速一样突然向下俯冲。这样做的时候,种子会聚集足够的速度从而产生升力,这样它们就可以在再次失速前快速上升一米左右,然后再重复这个过程。观看翅葫芦种子有节奏感的「失速-俯冲-高飞」的飞行非常有趣,而且值得期待。它们看起来就像天空中遍布着透明翅膀的蝴蝶,而且可以飞得很远。
实际上,滑翔式飞行传播在自然界中是很罕见的。大多数飞行传播种子的方式要么采用伞降式飞行传播,要么采用螺旋下降式飞行传播。滑翔式飞行传播之所以罕见,是因为平稳飞行是很难的,这使得翅葫芦种子更为特别。
一枚翅葫芦的种子
空气动力学分析显示,其种子上有飞行器设计专家称为机翼上反角的外形,这样种子果翅尖端比种子本身略高,就可以保证稳定性。果翅尾部边缘也向上翘起,这样种子在突然失速、遇到气流或撞到枝叶时就能重新飞起来。极轻的果翅和低滑翔角度使翅葫芦种子成为所有飞行种子中最具独创性的一个。
让人印象深刻的是,飞行先驱们在翅葫芦种子身上获得了早期飞行设计的灵感。伊戈·埃特里希在1904年用竹子和帆布做成了翅葫芦形状的无尾滑翔机。这架滑翔机的改进版本开启了人造飞行器的首次真正飞行。
七、随风奔跑的花
非洲灯台百合是植物界的蜉蝣,它们大多数时间都过着隐居生活,只有在繁殖的时候才会短暂而华丽地现身。
南非西开普省卡鲁地区一个奇特的栖息地中,生长着灯台百合。就像这个地区很多其他植物一样,灯台百合已经非常适应卡鲁这个极具挑战性的环境。这里常年高温,降水量非常少,雨期也很短,且降雨大多在短暂的冬天或随着冬天的暴风到来。
冬天见到的灯台百合就是四片肉质叶子铺在地上。就像一只张开翅膀的巨大的绿色蝴蝶。但是在地面之下的土壤里,葡萄柚大小的鳞茎正在汲取叶片提供的营养。这种有策略的营养储存方法使植物可以在炎热干旱的夏季生存下来。
短暂的春天过去,夏天来临,气温开始急剧上升,土壤被炙烤着,叶片也开始萎蔫。现在,一切都要仰仗秋天的雨水,这些进入休眠状态的植物也急需一场疾风暴雨来帮助它们恢复生机。如果2月中旬降下甘霖,植物就会开始苏醒,差不多正好在这场暴雨之后的3周,土壤就会被花序刺破,成百上千的灯台百合花序开始出现,显然,它们是同时出现的。
灯台百合的花朵长得非常快,它们的生长速度快到好像你眼瞅着就会改变形状。
盛开的灯台百合
灯台百合的花是球形的伞形花序,总花梗较为粗壮,小花为管状花,呈深粉色,一片灯台百合聚在一起就像成百上千个足球大小的粉色棒棒糖。它们有着极其漂亮却看起来有点奇怪且不合时宜的色彩,与周围环境格格不入。这些狭窄的管状花以由浅渐深的粉色精心地排列着。它们对蜜蜂不太有吸引力,但是当夜幕降临时,敏锐的夜蛾会来吸食花蜜,并同时为花朵授粉。
炼狱般的高温使花朵在几周之内就枯萎了,但是一旦花朵已经授粉,就开始形成种子。这些粉红色的「棒棒糖」会变成干巴巴的噼啪作响的种子——蒴果。
可以想象一下豌豆大小的种子被风一吹就沿着腹背缝线裂开的样子,但豌豆种子是荚果。灯台百合传播种子的策略要更高明一点儿。
灯台百合花序变成随时滚动的种子传播者
风确实在这个过程中扮演着重要角色,但不是简单地将种子从种皮中震出来,而是总花梗折断,将整个结种子的花序球吹起,然后球状物随风滚动,边滚边播撒种子,并和其他数十个球状物一起在开普山坡上传播种子。
灯台百合成熟的种子,它们一接触土壤就开始萌发,在炙热的夏天来临前,会充分利用土壤里残存的水分。
在这短短的生长季节中,每一天都至关重要,所以种子本身还要适应这里的地貌环境。这被园艺学家称为顽拗性种子(它们不能被贮存,没有休眠期),意思就是它们一接触地面就开始萌发。在这种植物首次钻出地面之上1个月之后,新一代的灯台百合就开始了周而复始的生命循环。
八、计算高手捕蝇草
苍蝇的反应能力几乎是所有动物中最快的——从准备到起飞只需要20毫秒,但是它们却沦为动作更快的猎手的猎物。植物的动作一般都很慢且难以察觉,但是维纳斯捕蝇草的动作却非常快。
就像大多数食虫植物一样,捕蝇草是为了适应湿润和酸性环境,在这样的环境中,它们很难从土壤中获得对生长非常重要的氮元素。和一般的食物链迥然不同,这样的植物成为捕食者,要从动物身体中获得氮元素。
捕蝇草的捕食夹是一片叶子,也被称为「捕虫叶」,这片叶子随着生长会发生神奇的变形。首先,叶子膨胀起来就好像充气了一般,然后从一侧裂开,叶片能像蛤蜊一样打开,继而两边开始长出绿色睫毛状的刺毛,内侧的表面开始长出坚硬的薄薄的绒毛,其中有数对细长且敏感的「感觉毛」。
这些感觉毛就是能将捕食夹关闭的触发器。最后需要的就是诱饵:在叶子的边缘生长着一些小蜜腺,位于刺毛基部,它们能分泌出苍蝇无法抗拒的糖液。捕食夹已经准备好了,只需等待苍蝇送上门来。
正在觅食的苍蝇闻到花蜜的味道会渐渐靠近,为了能接近蜜腺,苍蝇要通过捕食夹的入口,接着它就会碰到捕蝇草的感觉毛,但这时捕食夹还不会关闭。苍蝇会停下来,可能是为了清洁它的口器,然后向前移动一点儿,在此过程中它会快速连续地触碰捕蝇草的两根感觉毛。
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捕蝇草进食过程
突然,捕食夹的入口处啪的一下就关上了,像眼睫毛一样的刺毛紧紧地闭合在一起。苍蝇无法逃脱出去,当它挣扎时,捕食夹会越闭越紧,密闭形成一种叶质的胃。接下来轮到植物开始进食了。
捕蝇草会分泌一种能将苍蝇消化的酶。消化后的苍蝇体液被捕虫叶吸收,最后只剩下了空壳。现在捕蝇草又重新设置捕食夹,并将苍蝇的体液吸收进细胞内,然后将捕食夹入口打开。最后一个令人毛骨悚然的动作就是将苍蝇的空壳「吐」出去。
精确计算感觉毛被触碰次数可以避免误报。要两根感觉毛快速连续地被触碰到才关闭捕食夹,能增加捕到大小合适的昆虫的概率,而不是只捕到小蚊子,或避免遇到更糟的情况,如被静物碰到捕食夹。
如果遇到一只小昆虫触碰到了感觉毛,捕蝇草还有一个大小过滤器。在捕食夹彻底封闭之前有一个短暂的停留期,这使一些小昆虫可以从刺毛形成的格栅间爬出去。如果太小的猎物离开了,感觉毛也没有再受到什么刺激,捕食夹会再次打开,重新设置。
这是获得氮元素的一种有效策略,但是有一个缺点,那就是捕蝇草开花时需要昆虫帮助授粉,所以捕蝇草也需要同盟者。那么它们如何避免将这些昆虫吃掉呢?
当捕蝇草开始开花时,就可以回答这个问题了。捕蝇草的花长在长长的花柄上,离那致命的入口足够远。授粉昆虫可以飞得高高地、安全地去采蜜、授粉,而不会被下方的捕食夹所引诱。
思考题
请问以下商业概念,和上文提到的哪种植物的生存策略最贴近?
  1. 长期主义
  2. 产业集群效应
  3. 降本增效
  4. 傍大款/搭便车
  5. 风口上的猪
  6. 快速迭代
  7. 抓大放小
欢迎留言,看看你读懂了几种植物。
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