馬先蒿群落
馬先蒿屬(Pedicularis L.),是列當科(Orobanchaceae Vent.)中最大的一個屬,全世界有500 種以上,多數(shù)生長在北半球寒帶及高山區(qū)域,中國有352 種,占全球的70%。
馬先蒿是一至多年生的草本,常為半寄生或半腐生,但也有能完全獨立生活的種類。它的花極度特化,花冠二唇,上唇兩個裂片對折在一起形成盔狀,盔的先端往往延伸成喙,并且有很多種扭曲的方式,進而產(chǎn)生不同的傳粉機制。馬先蒿常以花的形態(tài)進行分類和命名,如,管狀長花馬先蒿、穗花馬先蒿、半扭卷馬先蒿等都是中國草原、濕地上常見的馬先蒿種類。
馬先蒿的花朵大多像是一個彎曲的“長鼻子”,有些有著向前鉤下的頭盔狀花瓣。這些獨特的“長鼻子”是為了獲得傳粉者的青睞,更好地傳播花粉、完成有性繁殖而極度特化的花。
在自然界中,被子植物固著生長、很難移動,必須依賴動物、水、風等傳粉媒介才能實現(xiàn)有性繁殖過程。馬先蒿擁有專屬的傳粉媒介——熊蜂。高原上傳粉者不足,不同的馬先蒿都依賴著熊蜂的傳粉。
為了吸引熊蜂的到訪、提高傳粉效率,它們的花冠表現(xiàn)出了極大的變異,主要分成“短鼻子”有花蜜和“長鼻子”無花蜜兩大類型。有花蜜的馬先蒿花冠往往比較短,這類馬先蒿以花蜜為報酬吸引熊蜂傳粉。為了方便熊蜂取食,馬先蒿選擇保持較短的花冠而沒有向更長的方向進化。這些種類的花冠內(nèi)蜜腺的位置也不盡相同,保證熊蜂進入花冠采蜜時,花粉落在熊蜂身體的不同部位,使花粉的傳播更加準確。
而另一類“長鼻子”馬先蒿的花冠管長廈(shà)與熊蜂的口器更加吻合,在不斷的進化過程中蜜腺逐漸退化或消失,只以花粉作為傳粉“報酬”,形成長管無蜜更加進化的類群。
熊蜂需要在花上付出更多的時間和精力獲得花粉,增加了傳粉的精確性和成功的可能性。在這種選擇下,馬先蒿不斷演化,花冠越來越長,喙越來越扭曲。盡管擁有相同的傳粉者,馬先蒿依然維持著豐富的多樣性。
馬先蒿屬于根部半寄生植物,體內(nèi)含有葉綠素,可以在幼年期不依賴寄主植物自行光合作用,但要完成全部生長周期就需要寄生。馬先蒿通過其根部產(chǎn)生的吸器連接到其他植物的根部奪取養(yǎng)分與水分,完成開花結(jié)果全過程。研究表明,植物根系分泌物中的化學信號(主要包括醌類、酚類和黃酮類等物質(zhì))是馬先蒿根部半寄生吸器發(fā)生的主要誘導物質(zhì)。
被根部寄生的植物通常長勢變?nèi)酰?生物量降低, 嚴重時可減產(chǎn)80% 以上。而根部寄生植物與寄主建立根寄生關系后,不僅從寄主體內(nèi)獲取生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)和水分,同時也從寄主體內(nèi)獲取部分寄主產(chǎn)生的次生代謝物。例如,甘肅馬先蒿寄生帶菌紫花針茅后,體內(nèi)也檢測到內(nèi)生真菌在紫花針茅體內(nèi)合成的生物堿。根部寄生植物從寄主體內(nèi)獲取的生物堿等次生代謝物,可顯著增強草食家畜的拒食性,進而增強根寄生植物的生態(tài)適應性。
因此,天然草地群落中根寄生植物被稱為“草地生態(tài)系統(tǒng)工程師”,除了直接削弱寄主植物長勢外,還會改變寄主植物與其他植物之間的競爭關系,通過抑制寄主植物生長發(fā)育,為其他植物提供更多生長空間,影響植物群落物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。
馬先蒿身材嬌小但是生命力極強,只要我們科學地利用它的生物特性,一定可以給我們帶來意想不到的驚喜。而它的存在也告訴人們,在中國西南這片神秘而美麗的區(qū)域,還存在許許多多有趣的生物,等待大家去探索。