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假鹰爪:为什么是热带亚洲最奇特的植物之一?

刘光裕 版纳君
2024-09-05

假鹰爪:爪子一样的花朵


假鹰爪是番荔枝科一种比较典型的热带植物,它的花形如鸡爪或鹰爪,故名假鹰爪。在海南,假鹰爪叶子用来做酒药,因此假鹰爪也有“酒柄叶”之称。

另外,由于传统医药中,假鹰爪可用于兽药治疗腹胀,或人用于风湿骨痛,因此在广东,广西和云南等热区,老百姓非常熟悉,具有十几个不同的称呼。 

由于花朵具有独特香味,树形矮小,假鹰爪近些年被广泛运用于园林绿化,成为一种广为人知的植物。不仅由于药效被老百姓熟知,而且由于花香被亚热带地区城市人熟知。


假鹰爪是非常典型的热带植物


事实上,假鹰爪是是热带亚洲最典型的植物之一。

假鹰爪具有三个特征,值得我们了解。第一,原始而奇特的传粉策略;第二,奇特的串珠状果实,背后是一种亚洲特有的植物适应特征;第三,与蝴蝶形成的独特古老植食关系。


下面,我们来逐一讲一讲假鹰爪的奇特之处:


完美隐藏的假鹰爪花朵(你找的出来吗)


1. 古老的甲虫传粉


假鹰爪所属的番荔枝科,是非常典型的热带植物,喜高温高湿,具有藤本、灌木和大乔木等多种类型,可做水果、香料、木材等,主要分布于热带亚洲和热带非洲。


在有花植物的进化中,番荔枝科属于比较基部的原始类群,达尔文曾经将其称之为植物中的“活化石”


那么,假鹰爪的花有什么奇特的地方呢?


首先,它的花朵颜色很奇特。假鹰爪花初开时,颜色是绿色,后来慢慢变成黄白色。从上面这张图中,如果没人指点,你很难看出花朵在哪里。也就是说,假鹰爪的花,具有很好的隐蔽能力。在尚未准备吸引传粉者的时候,假鹰爪的花颜色几乎与叶片相似,在斑驳的光影之下,实现了完美的隐藏。花朵既需要招摇吸引虫子传粉,但又害怕被取食昆虫盯上,因此存在一个引诱红娘与趋避食花者的权衡。利用独特的香水,假鹰爪完美的实现了这个权衡。


假鹰爪雌性先熟,释放香气吸引甲虫传粉(文献图)


其次,就是假鹰爪奇特的传粉策略,它释放香水吸引甲虫传粉。甲虫传粉是有花植物中相对较为原始的策略。假鹰爪花朵未成熟之前,花瓣呈两轮,重叠压在一起,很好的保护自己的花蕊。等到花朵成熟,花瓣展开,释放香气,吸引一种很小的甲虫前来啃噬花粉,同时在花朵内交配,成为甲虫的舞池。


假鹰爪采取一种雌雄同花,但为雌性先熟的策略,它先开雌花,再开雄花,尽量避开同花受精。有意思的是,研究发现虽然假鹰爪具有雌性先熟的巧妙策略,来避免“近亲结婚”,但它又接受自花受精。事实上,它很多果实都是自花受精形成的。作为原始的花朵之一,假鹰爪采取了一种先异花授粉,生好儿子的策略;实在不行,自花受粉,保证儿孙满堂,完胜其它植物。



2. 神奇的串珠状果实


大自然的魔术师来了。假鹰爪花朵凋谢之后,假鹰爪结出了世界上最奇特的念珠状果实。


实在难以想象,为什么普通的花朵,会结出像四周辐射喷出,念珠状的果实呢。迄今为止,假鹰爪的发育还是个谜题。

假鹰爪果序呈念珠状,初时绿色,成熟后变为黄色或紫红色。它为什么要这么做呢?这奇特的果实背后具有什么精彩的故事?

假鹰爪刚结的绿色果实


假鹰爪果实(初开为绿色,后逐渐变黄变紫黑色)


通过对比研究,植物学家发现,在非洲热带地区,番荔枝科植物多以我们常吃的番荔枝果实居多,为一个聚花果(下图C)。

番荔枝的果实又大又甜,是灵长类动物钟爱的食物。从植物的角度解释,灵长类的猴子是番荔枝科植物最早的种子散布者。猴子吃下番荔枝果实之后,会将其种子带到其它地方,然后拉出来,将其散布到远方,以便它们建立新的种群,实现传宗接待。

然而,等番荔枝科植物逐步散布到热带亚洲(东南亚热带雨林)地区,种子散布者发生了很多的改变。灵长类占优势的环境,变成了食果鸟类占优势的环境。种子散布者的改变,促进了番荔枝科植物果实的演化。


番荔枝科果实的形态变化,从聚花果变成了念珠状的果实(文献图)


鹎类等食果鸟类是红色果实进化的选择动力(网图)


假鹰爪奇特的喷射状串珠果实因此诞生了。

它将小巧的,适合鸟类取食的果实串联起来,从大小上,很适合食果鸟取食。此外,它每一串果实顶端先熟,顶端的先变黄变黑,同样有助于鸟儿的取食。从念珠形态和颜色成熟度变化来看,都是为了适合鸟类的取食,为它散布种子。

通过对非洲、亚洲和南美热带雨林中的番荔枝科植物遗传系统收树研究发现,假鹰爪这种单新皮种子进化速率是最快的,而整个聚合果的进化速率最慢。在种子植物中,聚合果被认为是一个进化的特征,植物把种子整合到同一个果子中,增强了保护和散布能力,但在番荔枝科中,聚合果似乎并没有进化优势。反而是裂开的果实进化速率最快,这很可能是不同的地理隔离和新的动植物关系造成的。

因此,从果实散布进化的角度看,假鹰爪是一个奇葩,而且是非常具有热带亚洲代表性的奇葩。


3. 奇特动植物关系


假鹰爪的叶片具有强大的防御能力。它叶表明具有一层蜡质,而且具有古怪的味道,很少有虫子能吃它。


不过有一种蝴蝶钟爱假鹰爪的叶片,那就是统帅青凤蝶


统帅青凤蝶成虫和5龄若虫(网图)


统帅青凤蝶是一种速度很快的凤蝶,翅膀具有翠绿色斑纹,在林下光斑中飞舞非常精美。


统帅青凤蝶幼虫宝宝很可爱,绿色肉唧唧的一条,通常以假鹰爪等番荔枝科和木兰科植物为食。番荔枝科和木兰科均属于木栏纲,在有花植物中同属同一个古老的类群,因此统帅青凤蝶虽然食性奇特,但它同时可食番荔枝科和木兰科,也从昆虫取食叶片方面显示出,这种蝶与植物叶片的的取食关系很古老,和甲虫传粉一样是一种非常非常古老的动植物关系。


由于假鹰爪作为园艺植物,广泛栽培,因此在假鹰爪叶片之上,最容易发现统帅青凤蝶宝宝,或者看到统帅青凤蝶在植株周围飞舞。下次当你在此观赏假鹰爪的时候,不妨在感受它奇特香味的同时,从科学的角度,感受一下古老的传粉、虫子啃噬,以及花朵智慧、果实进化的故事吧。


从假鹰爪身上,显示出更多的亚洲热带雨林的精妙与奇特之处。



参考文献:

Bine Xue et al. Accelerated diversification correlated with functional  traits shapes extant diversity of the early divergent angiosperm family Annonaceae. Molecular Phylogenetics and Evolution 142:106659


Chun-Chiu, Pang et al. Floral biology and pollination ecology of desmos chinensis (annonaceae): assessing the efficacy of floral synchrony for promoting xenogamy. International Journal of Plant Sciences (2015).


Thomas L. P. Couvreur et al. Early evolutionary history of the flowering plant family Annonaceae: steady diversification and boreotropical geodispersal.Journal of Biogeography (J. Biogeogr.) (2011) 38, 664–680

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