穿行在加里曼丹岛或苏门答腊岛阴暗的低地雨林中,空气中弥漫着雨林底部特有的腐熟气息。突然,覆满枯枝落叶的地面上一朵硕大无朋的花映入眼帘。它大到什么程度呢?
花朵直径约1米,宛如一张桌子,5枚红褐色的花被片上布满了众多浅色瘤状突起,花朵中央为一深陷的空腔,里面底部的浅色盘状结构生有尖刺状突起。
这朵花无枝无叶,看似毫无倚靠,宛若一张血盆大口,在雨林中显得格外突兀。奇特的外形、巨大的体量以及散发出的阵阵似腐肉的臭味,无不让人惊叹、好奇,甚至让初次见到它的人心生恐惧。
这便是植物界的奇葩——大花草(Rafflesiaarnoldii),拥有堪称全球最大的单个花朵。
东南亚加里曼丹岛东北部的大花草
无与伦比的硕大花朵
大花草的花朵直径70~厘米,重达7千克。整个花朵可分为外部的花被片、中部空腔和底部花盘三部分。
花被片通常5枚(极少有6枚),几乎为半圆形,长24~26厘米,宽28~33厘米。底色棕红的花被片上生有许多浅色的突起斑块。
中部空腔顶部生有穹窿般的膜结构,但并不完整,中心有一直径44~47厘米的开口。这层膜外表面的颜色比花被片浅,且同样缀有突起斑块,而内表面则有白色的椭圆状斑。空腔壁上密集分布着柔毛;空腔底部有一浅色的花盘,其上有35~40枚长圆锥形刺状体。
花是植物的繁殖器官,其最重要的部分就是雌蕊和雄蕊。
大花草属于单性花,也就是说,一朵花中只有雌蕊或只有雄蕊。乍看上去难辨雌雄,唯有将花盘反过来才能洞悉其中的奥秘。
雌蕊的柱头(接受花粉的部位)以及雄蕊的花药(产生花粉的部位)都生于花盘底部四周。
花朵底部并没有花柄,而是一个特别的吸器,深入宿主植物中吸收水分和养料。原来,无茎无叶的大花草是不劳而获的寄生者。
提到世界上最大的花,可能有朋友会说应该是巨魔芋吧?巨魔芋原产于苏门答腊中部,其花序可高达3米多,重逾40千克。
年5月,北京植物园的巨魔芋开花,吸引了许多游客前来一睹盛况。巨魔芋的佛焰花序可算是最大的不分枝花序,但它包含了许多小花,我们见到的并不是单个的花朵。
此外,在傣族文化中占有重要地位的贝叶棕,拥有植物中最大的分枝花序:长6~8米,包含上百万朵花。
所以要论全球最大的单个花朵,还是非大花草莫属。
苏门答腊雨林中的大花草
花开缓慢,难得一见
大花草的种子萌发后,便寄生在宿主根部。因为是寄生植物,所以不需要生长枝叶,只待形成花蕾,开花结实,便可完成4—5年的生命周期。
虽然大花草不用通过光合作用合成碳水化合物,但要孕育如此硕大的花朵,需耗时良久。
花蕾发育期通常需19—21个月:从直径1.5厘米长到4厘米就需要大约天,而从4厘米长到34厘米,则需要大约天。
而且并不是所有的花蕾都能开放,绝大多数花蕾都会因宿主养料有限或动物啃食等而不幸夭折,对于一个花蕾数较少的种群,花蕾夭折率甚至可达%。
发育完全的花蕾为淡红棕色的扁球体,直径比篮球略大。花朵开放时,5枚花被片一枚枚打开就需要24—48小时,整朵花在开放4—7天后便发黑凋敝。
大花草的种子形似微缩的花生粒,但要小得多,长度只有约1微米,种皮颇厚。
大花草一生只开一次花,花期不固定,而且几乎不受天气影响。
漫长的生命周期、极高的花蕾夭折率,以及短暂且不固定的花期,让亲睹大花草成为一件十分难得的幸事。
大花草的花蕾
为传粉者乔装打扮
大花草并不是自花传粉的植物,主要靠绿蝇属和金蝇属中喜食腐肉的蝇类传粉。为了诱骗这些“红娘”前来,大花草可谓使出了浑身解数,它们乔装打扮,从外观到气味,无所不用其极。
只可惜蝇类辛辛苦苦为大花草传了粉,自己却得不到什么好处。这便是植物中常见的欺骗伎俩。
据有关研究,大花草棕红色的花朵和斑驳的突起能模拟腐肉的外观。也有实验表明:这些嗜腐蝇的确偏好棕红色,同时也对瘤状、刺状突起和柔毛感兴趣,这似乎暗示着大花草独特的色彩和形态就是为了吸引这些传粉者而生。
20世纪80年代,曾有植物学家做过实验:将大花草用透明塑料薄膜包裹起来,以减少臭味对嗜腐蝇类的吸引,但是这些传粉者依旧纷至沓来,可见大花草的外观对传粉者具有极大的诱惑性。
为了把自己伪装成一具动物尸体,大花草还能散发出类似腐肉的臭味。嗜腐蝇类闻到这种味道后,以为找到了理想的产卵场所,便蜂拥而至。关于大花草臭味的产生机制和特征成分等还有待研究。
有些产生臭味吸引传粉者的植物还能发热,如天南星科的臭菘和巨魔芋,让臭味更加浓郁。据说大花草也能发热,其空腔壁上密集分布的柔毛既能散播臭气,也能散发热量,模拟动物尸体腐败分解时的发热现象。
绿蝇被外观和臭味吸引而来,并飞入大花草雄花的空腔后,便被一系列突起的脊状结构和柔毛引导到花盘底部,这里黏稠的花粉块便粘到了绿蝇背部。
然而,绿蝇懊恼地发现这里并没有期望中的腐肉,便决定离开。穹窿般的膜结构内表面生有白色椭圆状斑,能够引导它快速飞出花朵,如此“贴心”是因为大花草很怕绿蝇在花中乱飞乱撞蹭掉花粉块。
但背着花粉块的绿蝇并没有吸取教训,又被同样的诱惑吸引着飞入了附近的另一朵大花草。
如果绿蝇这次进入的是一朵雌花,到达花盘底部后,它背上的花粉块便会粘到柱头上,完成“红娘”的使命。
不过,在较近范围内同时有雌花和雄花开放的情况并不多见,这也是大花草如此少见的原因之一。
黏稠的花粉块粘到了传粉蝇类的背部
选择寄主,宁缺毋滥
大花草种子的传播一般两三天便可完成,但种子萌芽并侵入寄主植物却需要约4年的时间。
大花草对寄主植物是很挑剔的,目前已知仅有两种葡萄科崖爬藤属植物。
崖爬藤属多为木质藤本,少数为草本,共有约种,叶片互生,通常由3~7片小叶构成,果实为浆果,广泛分布在亚洲至大洋洲的热带地区。据《中国植物志》记载,我国约有45种,多集中在广东、广西和云南等省区。
大花草最常见的寄主植物是白果崖爬藤,其果实成熟时为白色。白果崖爬藤有较强的分株繁殖能力,当部分根系因动物啃食等原因与母株分离后,分离的根系可生出新植株。大花草可能利用了宿主的这一特点进行传播,但这也可能是白果崖爬藤摆脱大花草的一种手段。
在地理分布上,大花草仅分布在加里曼丹岛和苏门答腊岛,而白果崖爬藤的分布范围要大得多:西至印度次大陆,东至马来群岛。为何两者的分布范围差异巨大,还有待进一步研究。
既然大花草数量稀少,可否通过人工种植的方式扩大其种群数量,让更多的人一睹世界最大花朵的风采呢?
遗憾的是,虽然植物学家尝试了将大花草种子人工植入寄主植物体内、将生有大花草花蕾的寄主植物进行移植等多种方式,但至今仍未能成功实现人工种植。
因此,人们若想一窥大花草真容,还得深入其原产地的雨林中。
大花草属的近亲之一:寄生花属
发现至今,分类之变
也许原住民对大花草早就口耳相传,那么,它又是如何从东南亚的苍莽雨林进入科学家视野中的呢?
年5月19或20日,时任东印度公司苏门答腊总督的斯坦福·莱佛士爵士(他也是新加坡的创建者)和博物学家、医生约瑟夫·阿诺德在苏门答腊岛西南部(今印度尼西亚明古鲁省境内)发现了一朵盛开的大花草。
遗憾的是,阿诺德在返程中不幸去世。但去世前,他在一封给朋友的信中详细描述了发现大花草的情形。
随后,这件大花草标本和阿诺德的绘图被运回英国,经著名博物学家约瑟夫·班克斯爵士之手转给植物学家罗伯特·布朗。
年,布朗在《林奈学会学报》上以新种发表了大花草。为了纪念两位发现者,大花草的属名和种加词分别采用了莱佛士和阿诺德的姓氏。
大花草隶属于大花草科大花草属,该属共有约20种,都分布在华莱士线以西,我国没有分布。
大花草科共有8属约50种,全为肉质寄生植物,其他属的花朵大小虽然都不及大花草,但同样奇特,令人一见难忘。我国生长了该科的两个属:帽蕊草属和寄生花属。
从亲缘关系上看,寄生花属和藤寄生属与大花草属的亲缘关系最近。那么,大花草科在植物界的分类地位如何?
由于大花草科植物无叶无根无茎,繁殖器官通常高度特化,植物分类学家被这个问题困扰了近两个世纪,还是没有定论。
随着分子系统学的发展,持续近两个世纪的大花草科分类难题似乎有望破解。不过由于长期的寄生生活,大花草的大多数叶绿体基因已经丢失,加上寄主的一些基因被直接整合到了大花草的基因组中,常规的分子系统学手段似乎很难直接运用到大花草身上。
转机出现在年,美国《科学》杂志发表了哈佛大学查理斯·戴维斯教授等令人惊讶的研究成果:
他们根据几个线粒体基因和一个叶绿体基因的研究,发现大花草科竟然应被划归到大戟科中。
大戟科的常见种类包括巴豆、蓖麻、圣诞红和橡胶树等,绝大多数种类的花都很小,大花草科应该也是从花朵很小的祖先演化而来。
据推测,大花草科的花朵直径在演化过程中增长了79倍,这不仅是植物界,也是真核生物中尺寸变化最大的演化案例之一。
大花草真是让人目瞪口呆的奇葩!
小知识
华莱士线:是东南亚一带的动物地理区划界线,于年由英国动物地理学者华莱士最先提出。
该线从位于爪哇岛以东的巴厘岛和龙目岛间起,向北经加里曼丹岛和苏拉威西岛间,止于菲律宾群岛以南的海面。
界线以西接近东南亚生物相,以东接近新几内亚的生物相。
(作者单位:美国密苏里大学)
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本文选自《大自然》年第3期
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