我國傳統(tǒng)藥用植物貝母，被人類利用已超2000年歷史。為逃避人類對其采集，它們將自身色彩融入背景，偽裝起來讓人難以發(fā)現(xiàn)——

植物化身“變色龍” 是人類“逼”出來的嗎

在你死我活的生存競爭中，動(dòng)物進(jìn)化出了偽裝本領(lǐng)。那么植物會(huì)不會(huì)偽裝?什么情況下會(huì)偽裝?

在150年前，科學(xué)家關(guān)于植物利用偽裝躲避天敵的猜測就已經(jīng)零星出現(xiàn)，但一直沒有獲得嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。達(dá)爾文進(jìn)化論觀點(diǎn)的來源——“自然選擇”理論提出者、英國博物學(xué)家、探險(xiǎn)家和生物學(xué)家華萊士，曾認(rèn)為植物幾乎不會(huì)“隱藏自己的需求”。

但近年來，隨著色彩測量技術(shù)、動(dòng)物感官和其他相關(guān)領(lǐng)域的研究不斷取得進(jìn)展，人們重新燃起了對生物色彩這一經(jīng)典進(jìn)化生物學(xué)話題的熱情。在動(dòng)物研究之外，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的不少證據(jù)顯示，植物也可能利用各種偽裝策略來防御天敵。

植物偽裝為“騙”誰?

可能是應(yīng)對食草動(dòng)物的防御策略;也可能是對人類采挖行為的強(qiáng)烈反應(yīng)

“我們對生物色彩在防御功能方面的認(rèn)識(shí)幾乎都來自動(dòng)物，被寫入教科書的經(jīng)典概念如偽裝、警戒、擬態(tài)等，幾乎都以動(dòng)物為案例。不過，近年來越來越多的證據(jù)表明，這些令人著迷的概念并不是動(dòng)物的專利。”中國科學(xué)院昆明植物研究所研究員孫航說。

在動(dòng)物界，樺尺蛾的體色是教科書式的案例。在英國潮濕的樹林里，到處覆蓋著灰白色的地衣，灰白色型樺尺蛾個(gè)體在這樣的環(huán)境中偽裝得很好，因此數(shù)量比深色型個(gè)體更多。但工業(yè)革命時(shí)期，它們棲息的環(huán)境被黑色的煙塵遮蓋，深色的個(gè)體因而獲得了更好的偽裝，數(shù)量也因此逆轉(zhuǎn)。

就植物來說，最為人熟知的偽裝者是長得像極了石頭的“石生花”。在我國青藏高原，也有不少植物偽裝的案例，如孫航團(tuán)隊(duì)曾研究過的囊距紫堇、半荷包紫堇，以及絹毛苣等。世界其他地方也有案例，比如新西蘭的矛木、北美的香晶蘭等。

從2012年起，孫航和中國科學(xué)院昆明植物研究所牛洋博士在做青藏高原-喜馬拉雅植物多樣性形成與演變研究時(shí)，開始關(guān)注偽裝植物。“我們從高山上的紫堇屬植物著手研究，注意到很多當(dāng)?shù)厝瞬赏谪惸福袝r(shí)甚至?xí)蛭覀兺其N剛采挖的鱗莖。當(dāng)然，我們也注意到梭砂貝母的偽裝和葉色變異。”牛洋向科技日報(bào)記者介紹。

全球共有100多種貝母屬植物，其中梭砂貝母生長在我國滇西北，以及川西、青海南部和西藏拉薩至亞東一線海拔3800至5000米的高山流石灘沙石地或巖石縫隙中。它的鱗莖含植物堿貝母素丁，是藥材貝母的來源。

“在一些群體中，梭砂貝母呈現(xiàn)常見的綠色，而在另一些群體中，它們則與背景融為一體，大多顯出灰褐色，非常隱蔽。”牛洋博士介紹，他們起初推測，與囊距紫堇相似，這種偽裝可能也是在應(yīng)對食草動(dòng)物的防御策略。但在多地經(jīng)過長達(dá)數(shù)年的觀察，他們并沒有發(fā)現(xiàn)動(dòng)物取食梭砂貝母的明顯證據(jù)。

“由于體內(nèi)富含生物堿，貝母屬植物具有很強(qiáng)的化學(xué)防御，在一定程度上抵御了動(dòng)物取食，那梭砂貝母為何要偽裝?這讓我們很困惑。”牛洋說，后來，他們才意識(shí)到，梭砂貝母的地下鱗莖長期遭到大量采挖，而這種采挖本身，有可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的選擇壓力。這也意味著梭砂貝母的偽裝，可能與人類有關(guān)!

偽裝植物竟有“智能”?

藥用植物會(huì)將自身色彩融入背景，讓采挖者難以發(fā)現(xiàn)

為了進(jìn)一步搞清這一猜想，研究團(tuán)隊(duì)作了更深入的研究，他們比較了動(dòng)植物偽裝策略進(jìn)化的差異、推測了影響植物偽裝進(jìn)化的要素，這不僅是一個(gè)惹人著迷的話題，更關(guān)系到人類與植物未來的關(guān)系和命運(yùn)。

“作為一味常用的中藥材，人類利用貝母已經(jīng)有2000年的歷史，當(dāng)代大規(guī)模采挖的歷史超過80年。”牛洋說，為了評估每個(gè)群體遭受的采挖強(qiáng)度，他們從川滇一帶基層藥商那里得到了過去6年間梭砂貝母干品總量數(shù)據(jù)，并估算出每個(gè)群體單粒貝母鱗莖的干重。他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，要獲得一千克干燥鱗莖，意味著要挖掉3000株以上的貝母。這樣的選擇壓力非同小可。

牛洋說，通過樣方統(tǒng)計(jì)和分布面積評估，他們得到潛在貝母產(chǎn)量，從而獲得了每個(gè)群體的采挖強(qiáng)度。與此同時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)采集強(qiáng)度越大的地方，貝母偽裝也越好。

緊接著貝母色彩之謎的研究又?jǐn)[到了眼前。牛洋與同事再次來到高山流石灘，采集每個(gè)群體的反射光譜數(shù)據(jù)，又根據(jù)專為人類設(shè)計(jì)的CIELAB色覺模型，量化植物與礫石的光譜，算出在群體之間梭砂貝母體色確實(shí)有顯著差異。利用這一模型，他們還計(jì)算出貝母與生境巖石背景的匹配程度，來為偽裝程度提供衡量的指標(biāo)。

“背景匹配是利用自身色彩融入背景，讓采挖者難以發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)偽裝。”孫航說，考慮到采挖壓力可能在較長歷史內(nèi)有變化，他們還評估了偽裝程度與采挖難度的關(guān)系。

因落腳地方不同，有的鱗莖采挖只需幾十秒;有的長在數(shù)十厘米深處的石縫中，挖一顆需要數(shù)分鐘甚至更長時(shí)間，從價(jià)值和時(shí)間成本計(jì)，采挖者往往會(huì)放棄，遭受的采挖壓力也較小。從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)看，越是難以采集的群體，植株偽裝越好，與周圍灰褐色的石頭“渾然一體”;越是容易采挖的植株，越會(huì)“大模大樣”地保持通體透綠的本色。

偽裝本領(lǐng)因人類活動(dòng)在進(jìn)化?

再高明偽裝也難以躲過人眼;植物體色細(xì)節(jié)之謎，還需深入探究

梭砂貝母的體色與生存有顯著的相關(guān)性，偽裝增加了它們的生存概率。然而，“變色”的過程，仍有諸多有趣的自然之謎。

光、眼、物三者之間的關(guān)系，影響著人類對色彩的識(shí)別。偽裝色由花青素和葉綠素共同造成，色素變異相對簡單，但不同群居的梭砂貝母，如何細(xì)微調(diào)整色素的比例，保持足以亂真的色調(diào)，仍有待探究。

而偽裝植物多個(gè)色型在光合作用以及對昆蟲等傳粉者的吸引力上卻沒有顯著差別，但在非光合色素合成等資源消耗成本，以及不同背景下不同功能間干擾的光合效率和設(shè)計(jì)成本究竟有哪些變化，對研究植物的選擇進(jìn)化來說，還值得去細(xì)究。

雖然梭砂貝母已足夠“聰明”，但在利益的驅(qū)使下，再高明的偽裝也難躲過人眼的高強(qiáng)度搜索。通過模擬發(fā)現(xiàn)，擁有三色視覺的人類，搜尋目標(biāo)的速度要比二色視覺的動(dòng)物更勝一籌。

“此外，植物的根基不能移動(dòng)，這意味著即使擁有偽裝，與動(dòng)物相比其防御效果也要大打折扣，因?yàn)樘鞌硨⒂懈鄼C(jī)會(huì)通過其他線索和反復(fù)學(xué)習(xí)來定位這些不能動(dòng)的目標(biāo)。”牛洋介紹，動(dòng)物主動(dòng)選擇最佳的藏身地點(diǎn)這樣的本領(lǐng)，也難以被植物掌握。

這些研究表明，人類正在以自己都無法預(yù)見的活動(dòng)方式影響野生生物的進(jìn)化。至于人類還在其他哪些領(lǐng)域影響環(huán)境，仍有待探索。(記者 趙漢斌)

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