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　　人類對(duì)于生物色彩的防御功能認(rèn)知，大多數(shù)來(lái)自于動(dòng)物。即使是生物色彩研究的先驅(qū)華萊士，也曾認(rèn)為植物“罕有隱藏自己的需求”。他在《動(dòng)植物的色彩》一書(shū)中寫道：“誠(chéng)如我們所見(jiàn)，動(dòng)物需要躲避或警示天敵，還需要辨識(shí)同類，其體色很大程度上取決于這些需求。而植物則罕有隱藏自己的需求，它們轉(zhuǎn)而通過(guò)利刺、厚皮、毛被和毒素保護(hù)自己?！?/p>

　　但是，在中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所高山植物多樣性研究組副研究員牛洋看來(lái)，植物也可能利用多種偽裝策略來(lái)防御天敵。近年來(lái)，他與昆明植物所研究員孫航、英國(guó)?？巳卮髮W(xué)馬丁·史蒂文教授一起，在植物偽裝領(lǐng)域開(kāi)展了系列合作研究。

　　發(fā)現(xiàn)使用“偽裝術(shù)”的神奇植物 

　　關(guān)于植物利用偽裝躲避天敵的零星猜測(cè)早在150年前就已出現(xiàn)，但一直沒(méi)有嚴(yán)格的實(shí)證研究。近年來(lái)，隨著色彩測(cè)量技術(shù)、動(dòng)物感官和其他相關(guān)領(lǐng)域研究不斷發(fā)展，使得生物色彩這一經(jīng)典的進(jìn)化生物學(xué)話題重新煥發(fā)生機(jī)。

　　牛洋告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者：“我在攻讀博士學(xué)位期間師從孫航研究員，在高山植物多樣性研究組從事傳粉生態(tài)學(xué)研究，涉及花和傳粉動(dòng)物的相互作用，從那時(shí)起開(kāi)始關(guān)注植物色彩在‘呼朋喚友’方面的作用。孫老師很早就思考過(guò)植物色彩除繁殖之外的其他潛在功能。2010年至2012年期間，我有更多機(jī)會(huì)到高山流石灘等特殊環(huán)境考察，觀察到有意思的生物學(xué)現(xiàn)象，并開(kāi)始關(guān)注植物色彩在防御敵人方面的作用?！?/p>

　　自中學(xué)時(shí)代起，牛洋就對(duì)昆蟲(chóng)產(chǎn)生了興趣。接觸植物學(xué)后，他很自然地對(duì)動(dòng)植物關(guān)系如何影響進(jìn)化的問(wèn)題更加關(guān)注，因此選擇了植物進(jìn)化生態(tài)學(xué)作為自己的研究方向。

　　在野外考察的過(guò)程中，他發(fā)現(xiàn)“偽裝術(shù)”可能并不為動(dòng)物所獨(dú)有。植物也同樣會(huì)利用自身色彩和形態(tài)融入背景，讓觀察者難以發(fā)現(xiàn)?；蛘咄ㄟ^(guò)特殊花紋營(yíng)造偽邊緣效果，讓真實(shí)輪廓不易暴露?！袄珧狎妗Ⅲπ?，以及許多植物的種子都有特殊的花紋?！迸Ｑ笳f(shuō)。

　　除此之外，動(dòng)植物還會(huì)通過(guò)喬裝，讓自己看起來(lái)像石頭、枯葉或小樹(shù)枝。合作者史蒂文教授長(zhǎng)期關(guān)注動(dòng)物色彩的進(jìn)化。他補(bǔ)充道：“這些東西稀松平常，即使它們?cè)谌∈痴叩囊暰€里，也不大可能引起注意，容易躲過(guò)被取食的命運(yùn)。這一點(diǎn)在形似石塊的石生花屬植物上尤其明顯?！?/p>

　　牛洋說(shuō)：“根據(jù)前人推測(cè)，還有一些動(dòng)植物就地取材，利用外在材料裝飾自己。有的沙丘或海濱植物由于具有黏性腺毛而被動(dòng)地被沙粒包裹，這就可能呈現(xiàn)相似的偽裝效果?！?/p>

　　在總結(jié)已有證據(jù)的基礎(chǔ)上，牛洋有了一個(gè)推測(cè)：“偽裝高手”更可能云集于高山流石灘或沙地、戈壁等開(kāi)闊的環(huán)境中，或發(fā)端于腐生植物等非自養(yǎng)植物中。此外，那些本身個(gè)體弱小，又總是被專性強(qiáng)敵危害的植物，更有可能獲得偽裝“技能”。

　　植物偽裝需要更多關(guān)注 

　　雖然相關(guān)證據(jù)越來(lái)越多，但牛洋坦承，“植物偽裝的案例遠(yuǎn)不如動(dòng)物那么普遍，一部分原因是缺乏相應(yīng)關(guān)注。其實(shí)許多人家里養(yǎng)的某些‘多肉’就是典型代表，只是因?yàn)樗撾x了原生環(huán)境，大家沒(méi)有往這方面考慮”。

　　除了缺乏關(guān)注外，動(dòng)植物之間的固有差異也讓植物偽裝的案例看起來(lái)不那么多。“與動(dòng)物相比，大多數(shù)植物在其生命的大部分階段里都有很多限制，這些限制因素可能影響了偽裝的進(jìn)化?！迸Ｑ蟊硎?。

　　他告訴記者，植物界的主流色彩是綠色，因?yàn)橹参镄枰ㄟ^(guò)光合作用來(lái)養(yǎng)活自己。而非光合色素的存在不僅可能影響植物的光合效率，單是制造這些“非主流”色素本身，就需要額外的資源投入。

　　與此同時(shí)，植物的根基是不能動(dòng)的，這就意味著即使擁有偽裝，其防御效果與動(dòng)物相比也要大打折扣，因?yàn)樘鞌硨⒂懈鄼C(jī)會(huì)通過(guò)其他線索和反復(fù)學(xué)習(xí)來(lái)定位這些不能動(dòng)的目標(biāo)。

　　為了讓更多人關(guān)注“生物色彩進(jìn)化的故事”，牛洋在科研工作之外也撰寫科普文章。“公眾在很多領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)由于缺乏更新，還停留在二三十年前，科學(xué)家有義務(wù)改變這種狀態(tài)，我們可以從寫作通俗、準(zhǔn)確的科研報(bào)道開(kāi)始。雖然科學(xué)家本身不一定擅長(zhǎng)做這件事，但應(yīng)該有這么做的意識(shí)，畢竟這是很多公眾接觸一手科學(xué)知識(shí)的唯一途徑?！彼f(shuō)。

　　牛洋表示，無(wú)論動(dòng)物還是植物，都受到自然選擇，遵循相似的進(jìn)化規(guī)律。先從相對(duì)容易研究、與天敵關(guān)系明確的材料入手，提出具體推測(cè)。一方面借鑒動(dòng)物方面的已有的研究思路，一方面思考植物的特殊性，考慮進(jìn)化過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，逐一檢驗(yàn)。

　　未來(lái)將揭開(kāi)更多植物偽裝謎題 

　　在牛洋的科研計(jì)劃中，野外工作時(shí)間至少要每年2~3個(gè)月。他告訴記者，“野外工作很辛苦，很多時(shí)候還不一定換來(lái)預(yù)期的回報(bào)”。對(duì)于一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的野外工作者而言，他們并不會(huì)在野外遇到多少真正的危險(xiǎn)，更大的危險(xiǎn)來(lái)自交通和道路。

　　牛洋說(shuō)：“例如在高海拔野外考察時(shí)，經(jīng)常遇到惡劣天氣，暴曬、冷雨、寒風(fēng)，這些一天之內(nèi)可以享受個(gè)遍。不過(guò)當(dāng)最初的推測(cè)在野外被驗(yàn)證時(shí)，我們的喜悅是無(wú)以言表的。”

　　在牛洋心中，野外危險(xiǎn)、惡劣天氣這些并不是進(jìn)行野外科研工作的主要影響因素，更多的是人類活動(dòng)增多影響科研工作。

　　他說(shuō)：“我們的野外實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)大多數(shù)在西南高山地區(qū)，其實(shí)已經(jīng)很偏僻了，但仍免不了人類的打擾。有時(shí)候辛苦設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)會(huì)因人為破壞而功虧一簣。對(duì)于這種困難，我們只能靠增加工作量解決，或者想盡辦法請(qǐng)求他們手下留情。但人類活動(dòng)導(dǎo)致的環(huán)境變化是很難改變的。高山環(huán)境本身很脆弱，許多問(wèn)題可能還沒(méi)來(lái)得及解決，研究系統(tǒng)就因環(huán)境改變而不復(fù)存在了?！?/p>

　　即使科研面臨種種困難，牛洋依然熱衷于解決植物偽裝的“謎題”。他告訴記者：“目前只是開(kāi)始，未解決的問(wèn)題遠(yuǎn)比已經(jīng)解決的多。例如偽裝如何影響表型的趨同或分化，植物如何解決對(duì)朋友發(fā)出信號(hào)和對(duì)敵人隱藏信號(hào)的矛盾，人類活動(dòng)是否會(huì)影響植物防御色彩的進(jìn)化，這些都是需要繼續(xù)思考的問(wèn)題?！?/p>

　　《中國(guó)科學(xué)報(bào)》（2018年7月6日 第6版）

　　來(lái)源：http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2018/7/336669.shtm?id=336669