植物的花朵为什么会变色?
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关于今天这个题目,或许可以用一个笼统的答案来回答,那就是:为了活下去。在自然界中,不管花朵的颜色如何,变化如何,其原有的功能和目的都只是为繁育种子,此外别无其二。
植物的历史告诉我们,有性繁殖在植物进化的过程中发挥了极为重要的作用,为世界带来丰富的生物种类。然而最开始的那些依靠风力授粉的植物,往往需要生产数量庞大的花粉,其中很大部分都被白白浪费了。
于是,一些植物就进化出了能够吸引昆虫传授花粉的本事。即使这样要牺牲一些养分以供昆虫食用,但与风力相比,它的成本更低,效果也更精准。
通俗点来讲,花朵一般都是被子植物中美丽且重要的器官和部位,并以其多样的颜色和形态为植物提供了吸引外界的属性。抛开它在人类社会中展现出的观赏价值,以及人类为了满足自身需要而对花朵颜色进行改良等,光就自然界而言,植物的花朵颜色,是植物进化史上最具有适应意义的表型。
比如,在热带地区,植物经常会让自己的花朵颜色变得更加的艳丽多彩,这不仅能保护自己免遭食草动物的攻击,还能在众多花色明亮的植物中脱颖而出,率先得到传粉昆虫的青睐。又比如,在高海拔地区,植物通常会积累高水平的花青素,以便达到保护自身免受强烈的紫外线辐射损害的目的。
除此之外,在自然界中,长着绿色花朵的植物是相对罕见的,因为这对昆虫传粉媒介的识别非常不利。或许若干年前的某个短时间内,确实长着不少开绿色花朵的植物,只不过后来都死绝了。
跟上一篇推文讲的植物叶子类似,植物花朵的颜色之所以这么多样化,正是因为有植物色素的存在,这些色素主要就是类胡萝卜素以及花青素等。
类胡萝卜素一般让植物的花朵呈现出黄色和橙色,而花青素则通常让植物的花朵呈现出红、蓝、紫等多种颜色。
不过需要注意的是,以上这些植物色素的名称全都是一类化学物质的统称,比如已发现的类胡萝卜素就有700种以上,而花青素则至少多达550种。它们广泛存在于众多植物的大多数器官之中。不同种类植物体内的色素,无论是分子结构,还是呈现的颜色,都不尽相同。
根据相关资料统计,世界上至少有500种植物的花朵会变色。在我们的日常生活中,常见的会变色的植物主要有马缨丹、鸳鸯茉莉、木芙蓉、使君子、绣球花、牵牛花、醉蝶花、石竹花等。
马缨丹,马鞭草科马缨丹属,是一种直立或蔓性的灌木。其俗名有五色梅、五彩花、臭草等,是我国公布的其中一种外来入侵生物,具有极强的入侵性。马缨丹有许多不同的品种,变色情况也不同。有的由黄变橙,有的由橙变红,有的由白变粉。此外,也有许多是经授粉后,由黄变红的。
鸳鸯茉莉,茄科鸳鸯茉莉属,是一种常绿灌木。其俗名有二色茉莉、番茉莉、双色茉莉等,因花朵芳香,且植株上同时存在白色与紫红或淡红色的花朵而得名。它的花朵能够随着时间的推移而慢慢改变色调:初开时的花呈紫色,渐渐转为雪青色,最后变成白色。
木芙蓉,锦葵科木槿属,是一种落叶灌木或小乔木。其俗名有酒醉芙蓉、芙蓉花、重瓣木芙蓉等,为我国久经栽培的园林观赏植物。木芙蓉通常在刚开放时为白色或淡红色,后来渐渐变为深红色。其他一些品种,比如三醉芙蓉、弄色芙蓉等,花色更是可以一日三变。
使君子,使君子科使君子属,是一种攀援状灌木。与许多大放异彩的植物一样,它的花色也是会变的,同一植株上的花朵,有白、粉、玫、红等颜色。其刚生出的花朵起初几乎为白色,而后便为淡粉色,待到花瓣开始反卷并渐渐低垂下来时,转为红色,最后直至变为玫红色。
绣球,绣球花科绣球属,是一种落叶灌木。其俗名有八仙花、紫阳花等,花型丰满,大而美丽,中国栽培绣球的时间较早,在明、清时代建造的江南园林中就栽有绣球。绣球花通常花色众多,初开带绿,后转为白,其后或紫、或蓝、或红,有时候同一块地中不同的植株会开出颜色不一样的花朵。
王莲,睡莲科王莲属,是一种多年生或一年生大型浮叶草本。其不仅叶大而奇特,就连花也一样懂得变色。它通常于傍晚开花,花朵洁白无瑕,一天以后会再次打开,但会变为粉红色。
牵牛,旋花科虎掌藤属,是一种一年生缠绕草本。我国除西北和东北的一些省外,大部分地区都有分布。此外,其不仅能供观赏,种子还是一种常用的中药。排除品种不同导致花色不同,即使是同一株牵牛花,它有时候会呈紫色,有时候又呈粉色。
除了以上这几种常见一点的植物以外,花朵能够改变颜色的还有很多。比如对华南地区的人们来说,听得多但可能见得不多的棉花,其在绽放、盛开、凋谢的整个过程中,花色也是在不断地变化的。
其实,花朵变色这一现象,在植物当中是一种非常普遍的现象。能够影响花色的因素,除了有色素、细胞液PH值、上表皮细胞形态大小、金属离子、基因表达水平等内部因素外,还有如光照、温度等外部因素均会影响花色的最终呈现。
以前面讲到的部分常见植物为例:
木芙蓉花色的改变,主要是因为刚开的花朵不含或只含极少量色素,导致呈白色或淡红色。而随着木芙蓉开花时间的延长,体内的花青素含量逐渐增多,最终转为深红色,整个过程的花色呈现出由浅变深的现象。
绣球花在自然情况下会因所处环境的不同而引起花色的改变。当土壤偏酸性时,花朵呈蓝色,土壤呈碱性时,花朵呈红色,土壤为中性时,则呈紫色。
不过这种变化并非只是酸碱度变化导致的,因为其还受到金属离子等的影响。绣球花中起作用的花青素种类主要是飞燕草色素,它可以和铝离子相结合,形成蓝色的复合物,而酸性土壤中铝离子活跃度很高,所以有这样的变化。反之亦然。
马缨丹花色变化,一是由于种植环境不同以及阳光照射程度不同导致,二是由于其经过昆虫授粉可以引发飞燕草素单葡萄糖甙的快速合成,其花色从黄色向粉色转变。
总的来说,植物花朵颜色的差异,基本上可能都与花朵衰老、色素代谢、授粉等综合因素相关。
俗话说,存在即合理。植物的年岁比人类大得多,能够流传下来的一定是经历了自然的洗礼、历史的考验。所以植物变色自有其道理,而如果只能说一个最大的好处,那就是繁衍。因为它们为了能够吸引授粉昆虫以便繁衍出一个势力庞大的群体,可以说是无所不用其极。
比如鳞翅目昆虫是其中一类非常重要的授粉昆虫,这里面最为人熟知的是蝴蝶与飞蛾。
在白天蝴蝶是重要的传粉者,在花色鲜艳或具有较长筒状花的花卉授粉中扮演了重要角色。最典型的蝶媒花植物有醉鱼草属和马缨丹属等。对于蝴蝶来说,花色是比其他信息更为可靠的觅食线索。
而飞蛾是许多夜间开花植物的重要传粉者,典型的蛾媒花为白色或浅色、有较长的管状花。飞蛾的颜色辨别力极好,即使在夜间也能被彩色的花所吸引。不过它们在自然觅食时最常光顾能够吸收紫外线的白色花。
这里也简单举几种植物作为例子:
使君子的花色变化,跟光照紧密相关。因为使君子通常在傍晚或以后开花,其花冠管细长,通常只能依靠有着同样细长口器的飞蛾进行传粉。
而为了更好地吸引飞蛾在夜晚过来,初开的花呈白色是最好的选择。等天亮以后,花朵从白变红,又可以吸引蝴蝶等昆虫前来传粉。
鸳鸯茉莉则不同,它那刚刚盛开的蓝紫色花朵对授粉昆虫的吸引力很大,而即将枯萎的白色花朵却无虫问津。
其通过花色的显著变化,并配合不同时期花蜜供应的多少,能让授粉昆虫记住什么颜色的鸳鸯茉莉能够提供更多的花蜜,以便更好地指挥授粉昆虫直奔需要授粉的新开花朵。
马缨丹在这方面,和鸳鸯茉莉类似。除了营造花色繁多的境况,吸引不同的授粉昆虫如天蛾、蝴蝶等的到来,增加访花频率外,它还会让已经授粉的花朵变色,而未授粉的花朵保持原色。
相当于在告诉授粉昆虫,哪里有花蜜等着你,哪里去了也白搭,以便提高授粉概率。
讲完。
「往期精彩」
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