每到七夕或者情人节,不管是节日气氛还是花钱欲望,都早已被商家们烘托得淋漓尽致。
但你知道,地球上绝大多数生物并不会用文字、音乐和影像谱写爱情故事,也不会创造节日或发动促销,它们的操作更直接——
繁殖
物种千千万,繁殖的方式自然也是千千万。
比如,今天的男女主角牛郎织女,就要跨越天河的鹊桥,才有一年一次的相守。(甘愿被人类踩脸的喜鹊们,可以说是胸怀爱心的侠义之士了~)
而下面要和大家讲的苔藓植物繁殖的故事,难度系数并不亚于牛郎织女的鹊桥相会呢~
名词解析
在植物园或郊野观察过苔藓植物的朋友们可能会发现,某些时节,绿色的植物体上出现了一些不一样的结构,它们或由杆状的基部和近似球状、椭球状乃至梨形(也有形状更为奇特)的上部组成,或是单纯的杆状,颜色也往往与下方的植物体相异。
也许您已经猜到,它们是苔藓植物的孢子体。
配子体
配子体便是我们观察到的植物体,除了光合作用,还能制造配子(精子和卵子);
孢子体
孢子体着生在配子体上(不能独立生存),其中可产生能发育为下一代植物体的孢子。
苔藓植物的生活史由配子体阶段和孢子体阶段组成并循环往复
在植物园里可以观察到的一种藓类——八齿藓(Octoblepharum albidum)的生活史;
动作分解
那么,直接承担繁衍下一代大任的孢子体来自何方?
当然不是充话费送的,而是由精卵结合产生的合子发育而成,精子和卵子则分别孕育于配子体上的精子器和颈卵器中。由此可见,对于苔藓植物而言,精子跋涉到卵子身边,是一个重要的旅程。
▲一种小叶苔(Fossombronia sp.),植物体上浅黄色的小球为精子器,其间可产生精子
一段旅程是否顺遂,距离、交通工具和速度都是影响因素,下面我们就来逐一分析苔藓植物的精子面临的考验。
第一关:距离
首先,距离与苔藓植物的性别关系密切。
苔藓植物有雌雄同株(同一植物体上可产生精子器和颈卵器)和雌雄异株(同一植物体上或产生精子器或产生颈卵器)两种情况,后者并不少见,例如在藓类中可占60%左右。
对于雌雄异株的种类而言,一个小群落里往往只有单一性别的植物体,于是精子需要跋涉的距离相对变长,遇到“另一半”的难度也随之提升。
第二关:交通工具
其次是交通工具,或者说是精子的传播媒介。
我们熟悉的种子植物,精子包藏在花粉里,通常可借助风力或传粉昆虫抵达雌蕊。而苔藓植物的精子是裸露的,须经由植物体表的水膜游动至颈卵器,考虑到植物体的微小尺寸和环境中水分的变化,这趟旅程可谓道阻且长。
第三关:速度
最后是速度。苔藓植物的精子有两条鞭毛,但看似灵动的它们并非游泳健将。研究者曾将一种片叶苔的精子置于1×0.5厘米的“泳池”的一端,1小时后,多数精子仍然留在起点附近。看来,很难指望它们在瞬息万变的环境中关山飞渡。
▲一种凤尾藓(Fissidens sp.)的植株先端,可见一丛颈卵器(具细长颈部的瓶状物);
一些苔藓植物的雄株演化出了助精子传播一臂之力的特殊结构,比如地钱属植物盘状的雄生殖托和金发藓科植物雄株先端的莲状结构,精子器藏于其间;雨滴落在这些结构上时,可将精子飞溅出去。
不过,具有此类结构的物种在苔藓植物中不算多见。
而一份统计显示(尽管相关研究非常有限),苔藓植物精子的最大传播距离很可能仅在几厘米至2米之间。
人类的一小步,是它们难以逾越的天河!
“鹊桥”为媒
世界那么大,苔藓植物的精子想去看看卵子,却是那么难。
研究者对某些地区内苔藓植物的繁殖进行观察后发现,那些很少产生孢子体的种类,往往是雌雄异株的,而最极端的情况是,某些种类似乎从未产生过孢子体。
所幸苔藓植物里存在类型繁多的无性繁殖体,至少能以“克隆”的形式助力本地群落的存续,让注定孤独的一生变得长之又长。
实际情况可能更乐观一些——虽然没有蝴蝶和蜜蜂为苔藓植物传播精子,研究者却发现了另一些为苔藓植物搭起“鹊桥”的微小节肢动物。
比如跳虫(内口纲,弹尾目)和螨虫(蛛形纲,蜱螨亚纲)。
一项使用真藓的巧妙实验揭示,当雌雄植物群落紧密接触时,一段时间后可形成孢子体;当雌雄植物群落距离2厘米和4厘米时,相同时间后并无孢子体产生;而当跳虫和螨虫存在时,即使雌雄植物群落距离2厘米和4厘米,也有大量孢子体产生。
另一个使用角齿藓的研究显示,与雄株相比,雌株可释放更多的挥发性有机化合物,而跳虫则更受雌株的吸引,也会更为频繁地访问雌株。地球上已知的跳虫有数千种,它们的体长通常不超过5毫米,这个尺寸的“鹊桥”,人类的肉眼很难看清。而它们与苔藓植物的故事,可能在约4亿年前的晚期志留纪至早期泥盆纪便已开始。
比起无私奉献的喜鹊,为苔藓植物的精子“牵线搭桥”的跳虫和螨虫并非一无所获。如果人类能把身高缩小至几毫米,将看到一座座充满生机欣欣向荣的苔藓森林。
苔藓植物能够为微小的无脊椎动物提供适宜的温度、湿度、食物和掩护,除了跳虫和螨虫,还有众多线虫、轮虫、水熊虫,以及一些环节动物和昆虫,在它们的生命历程中都不同程度地以苔藓植物为家园。遗憾的是,对这些“微型森林”和“居民”,以及它们之间的互动,人类还知之甚少。
如果我们失去一座真正的森林,也将同时失去无数个苔藓植物小森林,还有里面那些尚待我们探索的故事。
▲宛如繁茂森林的小羽藓属(Haplocladium sp.)植物群落