近期不少花友都在问:各种植物的传播方式有哪些(了解不同植物的传播方法),小编也是查阅很多资料,整理了一些答案,大家可以参考一下,
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北京日报客户端 | 记者 王鸿良
种子植物是地球上最繁盛的植物类群,有些种子植物在地球上分布可达上千万平方公里,而有些只限于不足一平方公里的分布区。这背后的原因是什么?自达尔文时代以来,科学家们就对这种现象感到好奇。
日前,中国科学院昆明植物研究所的研究团队在《生物地球科学》杂志上发表论文,对这个问题进行了新的探索。我们邀请研究团队
(1)“以地球为棋盘的大棋局”
关于物种分布区的研究由来已久。进化论的创始人查尔斯·达尔文最早注意到不同地区物种分布的差异,他在1856年4月给英国著名古植物学家查尔斯·邦伯的回信中,将动植物分布描述为“以地球为棋盘的大棋局”。
自达尔文以来,生物地理学家已经意识到物种的分布区存在差异,但仍不清楚物种分布区的大小差异。直至19世纪晚期,生物地理学家开始根据动植物出现的记录,绘制动植物分布图,但由于当时获取到的数据有限,这些分布图往往很粗糙。至20世纪中期,生物地理学家利用物种分布模型和现有的分布记录对物种分布区进行了相对准确的估计。
借助新的研究方法,1977年科学家发现,英国蜻蜓类的昆虫分布区大小在10至1万平方公里之间,相差3个数量级。科学家还发现,人类和蓝鲸可能是地球上分布最广的两种生物,几乎在陆地的每个角落都能发现人的踪迹,而海洋内蓝鲸的分布区大小达到3×108平方公里。
植物分布区大小的研究稍晚于动物,在20世纪末,科学家同样发现植物的分布区大小相差可达5至6个数量级。
种子植物,顾名思义就是能产生种子的植物,是地球上最繁盛的植物类群,也是陆地生态系统中最重要的生产者。种子植物的不同类群在陆地的分布存在巨大差异,如菊科植物欧洲千里光在南北半球都有分布,其分布区可达上千万平方公里,而云南高黎贡山一些特有的凤仙花属物种只限于不足1平方公里的分布区。
自科学家认识到物种间分布区大小存在数量级的变化以来,如何解释物种分布区大小的差异一直是生物地理学中迷人的问题。
欧洲千里光的分布区可达上千万平方公里。
独龙凤仙花,仅分布于高黎贡山独龙江一带。
(2)诞生时间是扩散的起跑线
针对上面提出的宏大问题,我们这里的探讨聚焦在种子植物这个特殊的范围内。
中国科学院昆明植物研究所李德铢研究员领导了亚洲最大的野生生物种质资源库——中国西南野生生物种质资源库的建设。最近,种质资源库采集团队为获得一份植物种子,曾爬上72米高(约24层楼高)的台湾杉,在中国西南的大山里徒步一周。经过全国多个团队近二十年的野生植物种子采集的工作,中国西南野生生物种质资源库已收集并保存上万种宝贵的种子和相关的基础数据。这些基础数据为探究种子性状与植物分布区的关系提供了强大的数据支撑。
李德铢研究员团队和高连明研究员团队与加拿大、美国科学家合作,基于中国西南野生生物种质资源库收集的122科501属1426种植物种子功能性状数据,补充了英国千年种子库的部分种子功能性状数据,结合公共数据库获取的植物分布信息,通过一系列分析方法探究了种子植物分布区大小与种子植物系统发育、种子关键功能性状的关系。
现代生物学家通过DNA序列构建了种子植物的生命之树,结合现有的化石证据估算出不同种子植物的形成时间,如最早的松科植物出现在地球上的时间约为距今1.55亿年前,而最早的忍冬科植物形成时间约为距今1亿年前,二者相差5500万年。
种子植物在地球上形成以后,通过产生种子的形式向外扩张,不断占领新的生存环境以扩大其“领地”。理论上,随着扩散过程的持续发生,种子植物的分布区逐渐变大,但若扩散过程中发生极端事件,如晚新生代大冰期事件导致地球大幅度降温,会引起种子植物的分布区缩小甚至导致植物灭绝。若排除扩散能力、定居能力等因素对种子植物分布区的影响,在地球上出现时间相近的种子植物应该有相似的分布区大小。
研究团队在现有的种子植物生命之树基础上,获得了种子植物1426种的分化时间与系统发育关系的框架,同时借助全球的标本数据估算出上述种子植物的分布区大小,分析后发现,亲缘关系相近(即形成时间相对接近)的种子植物具有更接近的分布区大小。当然,亲缘关系相近的种子植物物种也可能有相似的植物特性,例如植株高度、种子大小,这些也会导致分布区大小接近。
(3)小种子是传播扩散健将
种子大小主要由胚乳的大小决定,胚乳是营养物质的储存组织,故种子大小代表种子携带能量的多少,是种子关键功能性状。传统观点认为,大种子储备的营养物质能为幼苗生长发育提供更多的资源,是强有力的竞争者,它们在热带雨林等环境中具有生存优势,而小种子是机会主义者,它们会尝试进入更多新的生活环境,拓展其分布区。
种子植物孕育一粒大种子所需资源大于孕育一粒小种子所消耗的资源,且小种子更轻,故相对大种子而言,小种子具有更大的数量、更远的传播距离,因而具有更强的扩散能力。例如,凤仙花的种子质量为0.5克/百粒,每颗果实约有10粒种子,而报春花的种子质量为0.003克/百粒,每颗果实可包含上百粒种子。凤仙花属植物种子的传播距离一般为0.1米至0.5米,而报春花属植物种子能传播10米甚至更远。研究团队在排除物种形成时间影响的基础上,建立了种子植物分布区大小与种子大小相互关系的数学方程,发现随着种子质量变小,植物分布区有增大的趋势。
种子借助一定的媒介进行扩散,根据媒介的不同可将扩散方式大致分为三种类型:风媒传播、自助传播和动物传播。如松树种子、蒲公英果实上分别有附属的翅膀、绒毛,这些结构可让种子借助风力扩散;凤仙花种子、豌豆可分别通过弹射、掉落时的重力进行自助传播;而被鲜嫩果肉包裹的种子(如苹果、山楂种子等)、鬼针草带刺的种子,可被脊椎动物取食,或通过倒钩附着在动物体表进行传播。
在种子植物形成的早期阶段,种子主要依靠重力、风力进行扩散,这两种扩散方式的效率与种子大小密切相关,如报春花的种子越小,其在重力介导的下落过程中可能被风传播得更远。在距今约八千万年前,随着大型脊椎动物的出现,形成了依靠动物为媒介的种子传播方式,这种方式削弱了传播效率与种子大小的关系,如野生苹果的传播距离主要取决于食果动物的活动范围,而不是果实内种子的大小。
研究团队建立的种子植物分布区大小与种子大小相互关系的数学方程中,不同扩散方式的方程系数为自助传播>风力传播>动物传播,意味着自助传播与风力传播的种子,其大小对分布区大小的影响更显著。
(4)大小善变者更能适应环境
同种植物的种子质量有一定的变化,如单粒凤仙花的种子可能为0.0021克,也可达0.0068克,这种可变性在生物地理学上称为种内变异性。
研究团队通过广泛比较在不同地方采集到的同种植物种子,获得种子大小的种内变异性,建立植物分布区大小与种子大小变异性的数学方程,发现随着种内变异性增加,分布区大小也有增大的趋势。也就是说,种内变异性高的物种能适应更多环境,其分布区可能会更大,就如同生活中的活动扳手能拧动各种规格的螺丝钉。
传统的观点认为,同种植物的属性(包括种子大小)在种内的变异性主要由生存环境的差异所引起。目前研究基因的科学家发现,植物属性的变异性可溯源至对应基因——“可塑性基因”,植物拥有“可塑性基因”也意味着高的变异性和适应能力。种子大小的变异性可能也与“可塑性基因”有关,而此类基因很可能正好是种子植物适应多种生存环境的遗传基础。
综合以上各部分描述,可将种子植物分布区的形成过程理解为:种子植物在地球上出现后,通过种子向其它地区扩张,形成时间相对接近的种子植物具有更接近的分布区大小;种子大小影响子代能到达多少新的生活环境;种子大小的变异性制约植物能否在新的生活环境里定居。
值得注意的是,研究只解释了约50%的种子植物分布区大小的差异,意味着还有其他因素影响种子植物的分布区大小,如种子萌发率、幼苗生长速率等植物属性也应纳入解释种子植物分布区差异的式样中。
科学是不断证伪的过程,随着种子基础数据的积累和生物地理学学科的发展,关于种子大小与物种分布区大小之间的关系可能还会出现新的研究方法与结论。
图片来自视觉中国或由陈凯博士提供
植物传播种子的方法有很多,它们可以借助自身的力量传播种子,也可以借助外界的力量来传播种子,比如可以借助风的力量,或者是小动物们的力量,还有我们人类的力量。
一、借助风力传播,有很多植物可以借助风力来传播自己的种子,比如蒲公英种子和柳树的种子,它们的种子在成熟之后,就会随风飘动,被风吹落到哪里,哪里就是它们新的地方。
蒲公英
二、动物传播,有很多植物的种子可以借助小动物们的力量进行传播,比如樱桃和葡萄这些植物种子,它们的果实会散发出诱人的色泽和香味,来吸引小动物们,小动物们把它们吃下去之后,它们的种子是不会被消化掉的,会随着小动物们的粪便排泄出来,遇到了合适的温度和土壤环境,它们的种子就会重新发芽,长出一个新的植株。
樱桃
三、靠人类的力量传播,有很多植物的种子外面会生长刺毛,或者是分泌粘液,比如苍耳和鬼针草这类植物,你只要轻轻一碰,它们的种子就会粘到衣服上面,等你发现它们的时候,把它们随手摘下了扔到地上,遇到合适的土壤环境,它就会生根发芽了。
苍耳
你知道吗,在我们身边,那小小的种子里,蕴藏着多大的能量?
达.芬奇在槭树的双翅果身上找到了设计“直升机”的蕞初灵感;
乔治.德.梅斯特拉尔依照牛蒡种子的倒钩结构发明了魔术贴;
保罗.安德鲁在猴面包树的种子里找到了设计北京国家大剧院的灵感…
起源于拉丁美洲的乐器沙锤,由干燥的小葫芦做成,轻轻摇一摇,就能发出悦耳的声音
.......
生活中,司空见惯的种子。
是如何产生的,又有着什么神奇的故事和魅力?
关于种子的一些,就藏在这本《一粒种子中的世界》里。这本书通过图文并茂的语言,讲述了关于种子的奇妙世界。读这本书,那一粒普普通通的种子,就像被赋予了生命,充满生机地来到我们的身边,让人感受到大自然的神奇奥秘。
这本书的
全书用充满意趣和生动的语言,详细介绍了多种植物种子的授粉、生长、传播以及萌芽的过程。通过阅读这本书,孩子可以了解到不同植物花粉传播的方式和媒介不一样,风、水、鸟类和各种哺乳动物,就连小小的蜜蜂采蜜都可以帮种子完成授粉。
让孩子感受到种子顽强生命力的同时,还有了解植物与动物“协同进化”的现象,花朵与传粉者保持同步发展,相互依存,共同生存。这些种子在传播过程中还会自身进化出“耐脱水”等自我保护能力。
全书采用大开页的形式,装帧精美,配图颜色鲜艳,生动形象,让人忍不住想说“这样太好看了吧?!”加深印象的同时,也吸引孩子的注意力,让小朋友觉得非常有趣。
有意思是的是,每一章节还有“种子游戏”的部分,我们构建属于我们自己的种子库、记住很多植物的名称和形状、发现动植物之间的友谊,意识到生物多样性的重要性。
书中还设计了一些实验室环节,让读者在阅读时就能动手实践,加深对种子的记忆和了解。通过收藏种子、制作黏土丸子等方式,让孩子亲自体验和认识种子,建立自己的种子库,在学习的同时可以加深对知识点的记忆,增强对实验操作和结果的思考与分析能力。
通过这本书,孩子会发现很多隐藏在树木、花朵、水果里的神奇故事,也会发现身边的美好和幸福,认识生物的多样性和神奇奥秘。
所以,《一粒种子的世界》,不仅仅是一本简单的自然科普书,也对孩子亲近自然,认识和了解自然有着非常重要的启发性意义。每个人都要敬畏自然,敬畏生命,爱护我们共同的家园。
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内容更新时间(UpDate):
2023年07月23日 星期日