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植物化身“变色龙”是人类“逼”出来的吗?

  在150年前,科学家关于植物利用伪装躲避天敌的猜测就已经零星出现,但一直没有获得严格的实验证实。达尔文进化论观点的来源——“自然选择”理论提出者、英国博物学家、探险家和生物学家华莱士,曾认为植物几乎不会“隐藏自己的需求”。
  但近年来,随着色彩测量技术、动物感官和其他相关领域的研究不断取得进展,人们重新燃起了对生物色彩这一经典进化生物学话题的热情。在动物研究之外,科学家们发现的不少证据显示,植物也可能利用各种伪装策略来防御天敌。
  植物伪装为“骗”谁?
  可能是应对食草动物的防御策略;也可能是对人类采挖行为的强烈反应。
  在动物界,桦尺蛾的体色是教科书式的案例。在英国潮湿的树林里,到处覆盖着灰白色的地衣,灰白色型桦尺蛾个体在这样的环境中伪装得很好,因此数量比深色型个体更多。但工业革命时期,它们栖息的环境被黑色的烟尘遮盖,深色的个体因而获得了更好的伪装,数量也因此逆转。
  就植物来说,最为人熟知的伪装者是长得像极了石头的“石生花”。在我国青藏高原,也有不少植物伪装的案例。
  伪装植物竟有“智能”?
  药用植物会将自身色彩融入背景,让采挖者难以发现。为了进一步搞清这一猜想,研究团队比较了动植物伪装策略进化的差异、推测了影响植物伪装进化的要素,这不仅是一个惹人着迷的话题,更关系到人类与植物未来的关系和命运。
  研究团队通过对常用的中药材梭砂贝母的研究发现,采集强度越大的地方,贝母伪装也越好。
  紧接着贝母色彩之谜的研究又摆到了眼前。研究团队采集每个群体的反射光谱数据,又根据专为人类设计的CIELAB色觉模型,量化植物与砾石的光谱,算出在群体之间梭砂贝母体色确实有显著差异。利用这一模型,计算出贝母与生境岩石背景的匹配程度,来为伪装程度提供衡量的指标。
  “背景匹配是利用自身色彩融入背景,让采挖者难以发现,实现伪装。”专家介绍,考虑到采挖压力可能在较长历史内有变化,他们还评估了伪装程度与采挖难度的关系。
  因落脚地方不同,有的鳞茎采挖只需几十秒;有的长在数十厘米深处的石缝中,挖一颗需要数分钟甚至更长时间,从价值和时间成本计,采挖者往往会放弃,遭受的采挖压力也较小。
  从实际经验看,越是难以采集的群体,植株伪装越好,与周围灰褐色的石头“浑然一体”;越是容易采挖的植株,越会“大模大样”地保持通体透绿的本色。
  伪装本领因人类活动在进化?
  再高明伪装也难以躲过人眼;植物体色细节之谜,还需深入探究
  梭砂贝母的体色与生存有显著的相关性,伪装增加了它们的生存概率。然而,“变色”的过程,仍有诸多有趣的自然之谜。
  光、眼、物三者之间的关系,影响着人类对色彩的识别。伪装色由花青素和叶绿素共同造成,色素变异相对简单,但不同群居的梭砂贝母,如何细微调整色素的比例,保持足以乱真的色调,仍有待探究。
  而伪装植物多个色型在光合作用以及对昆虫等传粉者的吸引力上却没有显著差别,但在非光合色素合成等资源消耗成本,以及不同背景下不同功能间干扰的光合效率和设计成本究竟有哪些变化,对研究植物的选择进化来说,还值得去细究。
  虽然梭砂贝母已足够“聪明”,但在利益的驱使下,再高明的伪装也难躲过人眼的高强度搜索。
  通过模拟发现,拥有三色视觉的人类,搜寻目标的速度要比二色视觉的动物更胜一筹。
  此外,植物的根基不能移动,这意味着即使拥有伪装,与动物相比其防御效果也要大打折扣,因为天敌将有更多机会通过其他线索和反复学习来定位这些不能动的目标。

(赵汉斌)


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