一朵花能开多久？
点击蓝字 ｜关注我们
2023年《科学世界》杂志全年订阅现已开启。
现在订阅，立享7.5折，并赠送经典科普图书《从一到无穷大》。通过文末链接，即可登录“科学世界”微店订购。
作者 | 宋波 中国科学院昆明植物研究所副研究员，主要从事植物多样性及其进化适应机制的相关研究。
美丽的花朵往往使人赏心悦目。但是，植物开花，可不是为了供人们欣赏，而是为了吸引传粉者（主要是各种鸟类或昆虫）传粉产生种子从而实现种群延续。
每朵花都有一定的开放时间，即花寿命（从开放到调谢的持续时间）。只有在这个时间段内完成传粉，扩散出去的花粉才有活力，子房内的胚珠才能受精发育成种子。因此，花寿命是决定植物繁殖成功的一个重要特征。
最近，研究人员对分布在全球除南极洲外各个大洲的800多种被子植物的花寿命进行分析发现：花寿命最短的是分布在我国新疆以及哈萨克斯坦等中亚地区的荒漠植物——菊科的异喙菊，其花朵只能维持短短2小时；最长的则是分布在南美洲秘鲁南部安第斯山区的兰科毛顶兰属的一种植物，其花朵可以保持开放达33天之久。
尽管不同植物的花寿命相差达400倍，但是，亲缘关系越近的植物，它们的花往往能维持比较相近的时间。例如，禾本科植物（如为我们人类提供重要食物来源的水稻和小麦）的花寿命通常比较短，只有短短的数小时；而常见的观赏植物——兰花的花朵大多开放的时间都比较长，通常在数十天。
水稻的花（左）和蝴蝶兰的花（右）
那么，植物花寿命如此大的差异，是由哪些因素导致的呢？事实上，自1895年奥地利科学家Kerner von Marilaun首次报道植物花寿命的巨大差异以来，植物花寿命的变化格局及其影响因素就成为植物学家和进化生物学家关注的焦点。
长期以来，科学家一直认为，如果某朵花的花粉已经被传粉者扩散出去，或者足够数量的花粉已被传粉者传递到该朵花的柱头上时（可使子房内的大多数胚珠实现受精），花朵继续开放下去就毫无意义了。因此，植物的花寿命通常由传粉效率所决定。换句话说，植物通常会延长花的寿命来增加被传粉者拜访的机率，以提高花粉扩散或胚珠受精的机会。但是，对于不同的植物，花粉扩散与胚珠受精在花寿命长短中扮演的作用不尽相同。例如，有的植物不管花粉是否已被扩散，花寿命没有明显的变化，而花粉是否被传递到柱头上才是决定了花是否继续开放的主要因素。在日常生活中，将百合花的雄蕊（产生花粉的器官）去除，除了避免花粉过敏，还能避免花粉被传递到柱头上，以达到阻碍胚珠受精而适当延长花朵开放的时间。花粉传递到柱头上导致花萎蔫主要是因为花授粉后植物组织内会产生植物激素——乙烯，而乙烯能诱导花的调谢。也有一些植物的花寿命与花粉是否被传递到柱头上没有明显的关系，而是受到花粉是否被扩散出去的影响。例如，即便猪牙花的柱头上已经积累了大量的花粉，其花也要在大部分的花粉被扩散出去以后才会调谢。
除了传粉效率，环境条件在植物花能开放时间的长短方面也扮演了重要的作用。每个生物体在进行生命活动的过程中，都会进行一系列氧化活动分解有机质，生成二氧化碳或其他物质，并且释放生命活动所需要的能量。这就说明花在维持开放的过程中，会不断的消耗植物的有机物质并蒸腾水分，也就是呼吸作用和蒸腾作用。研究发现，植物的呼吸作用和蒸腾作用随着温度升高以及干旱程度的加剧而增加。为了节省资源，在高温以及干旱的环境中，植物倾向于缩短花的寿命。因此，在寒冷的北极地区，植物的花能保持开放的时间要比炎热的沙漠地区长。
花朵除了在开放过程中会消耗植物的资源，从产生花蕾到完全开放这一阶段，植物就投入了成本，即生产成本或构建成本。与小花相比，大花投入的生产成本更大。从成本收益的角度来说，投入的资源越多，植物应当追求获得更高的收益，即更高的传粉收益。由于花开放的时间越长，被传粉者拜访的机率越高，因此，传粉收益通常随花开放时间的延长而增加。所以，大的花通常开放的时间比小花长。
根据以上的研究，科学家提出，植物花寿命的长短主要受三方面因素的影响：花开放期间每天增加的传粉效率、花开放期间每天所需耗费的维持成本以及生产某朵花所投入的构建成本。
但是，究竟哪种因素在花开放时间的长短中扮演了更重要的作用呢？
对于该问题，不同的研究常得出不同的结果。直到最近，研究人员通过对全球植物的花寿命进行整合分析发现，植物所处环境中的温度是花开放时间的主要决定因素。通过模型模拟，全球气温每升高1℃,花寿命会缩短0.31天。由于人类生产活动导致的二氧化碳等温室气体排放量的增加，全球正面临日益严峻的气温升高问题。例如，自工业革命以来，全球表面的平均温度已升高了1.2℃，而极端高温事件在近年来更是频频发生。在此情况下，全球植物的花寿命可能呈现出缩短的趋势，昙花一现数小时甚至数十分钟的植物种类可能会越来越多。而花寿命的缩短势必会减少被传粉者拜访的机率，进而加剧植物的传粉不足，引起植物种群数量下降或地理分布发生变化。
TIPS
植物的花由花梗、花托、花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊等组成。只有代表雄蕊释放的花粉被传递到雌蕊的柱头上，花粉内的精细胞进入子房内给胚珠受精，才能产生种子。而传粉就是成熟的花粉从雄蕊花药中散出后，被传送到雌蕊柱头上的过程。在自然条件下，花粉主要依赖各种动物（包括昆虫、鸟类、蝙蝠等）进行传粉，部分植物还能通过水和风传递花粉，但动物传粉的植物占到约87%。根据传粉媒介的不同，可以称为鸟媒植物、虫媒植物、风媒植物以及水媒植物等。
订阅《科学世界》2023年全年杂志↓↓↓
往期推荐