【铭记】世界顶尖植物保育学家联手巨献——种子博物馆
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种子是时空旅行者
种子是时空旅行者,这是史密斯博士的原话。细加思忖,这话恰当至极。一粒种子就是一艘穿越时空的飞船,负责将地球上数十亿年积累的遗传信息打包给下一代,目的地未。
整体而言,种子没有花朵的鲜艳夺目,没有果实的可口多汁,不像茎干高大挺拔,也不像繁茂的枝叶给人荫凉。对于某些对人类非常重要的农作物如香蕉和马铃薯,种子甚至毫无存在感,不但无缘被人食用,就连种植过程都被无性繁殖器官取代。除了专门出种子的少量作物,种子在植物界往往是最被人忽视的,然而,作为经过漫长演化旅程才终于在较高级的植物类群出现的复杂器官,种子在的身躯里包裹着DNA蛋白质和淀粉,可以长途移动并在数百年乃至上千年的时间里保持活力。它们不但能够存活下,而且遇到适合的条件时还能发育成完整的植株,长出茎干枝叶,开出花朵,结出果实,当然,还有种子。
种子博物馆记录了种子穿越时空的广阔跨度。某些种子不仅能够以休眠状态存活,直到环境条件变得适宜再萌发,而且还能在极为漫长的时间里保持活力。在位于以色列马察达的希律王宫殿遗址发掘出的一粒海枣种子在2005年成功发芽,据碳放射法测定,这粒种子的形成年代是公元前155年至公元前64年;有些种子能传播到遥远的地方,在那里生根发芽,例如椰子的种子可以漂浮在水面上,乘着洋流传播到很远的岛屿。
希律王宫矗立在以色列南部马察达的一片岩石高地上,在叛乱时期是一座防御充分的避难所。在 20 世纪 60年代发掘该遗址时人们发现了一颗两千年前的海枣种子,它后成功萌发,长成了一棵海枣树。
种子不但可以远距离传播,传播方式也多种多样有些种子非常且轻,被风吹到别的地方例如兰花;有些种子表面带钩或刺,可以附着在鸟兽的上搭便车例如黄花钩刺麻;有些种子附带色彩鲜艳且美味的假种皮例如鹤望兰,或者被甜美多汁的果实包裹例如葡萄,诱使动物将其吃下,然后在别的地方排出无法消化的种子。对于无法自主移动分毫的植物,这种进出鸟兽身体的旅行方式简直就是科幻作品的虫洞旅行。不过,确切地说,植物并不是完全没有运动能力,为了传播种子,某些植物甚至进化得极具爆发力,例如喜马拉雅凤仙花,它会通过种荚的爆炸将成熟的种子弹射到远处。
黄花钩刺麻的种子生长在有多个附属结构的果实如照片所示,每个突出结构的末端都有结实的钩状刺。这让果实能够钩在路过的任何物体上 它以很难从衣服上清除而臭名昭著。和大多数干旱地区的植物一样,种子耐干燥,可以在土壤存活很长一段时间,直到适宜的条件令萌发成为可能。
鹤望兰的花由太阳鸟授粉,它的种子是黑色的,有吸引鸟类和其他传播者的亮橙色假种皮。目前尚不清楚鹤望兰的种子是正常型耐干燥还是顽拗型对干燥敏感。种子萌发过程需要三个月。对种子进行浸泡和层积处理可加速萌发。
葡萄藤通常结无籽葡萄,第一批无籽葡萄很可能源自一个突变。由于果实没有种子,新植株通过嫁接的方式繁殖,这意味着它们都是克隆。这让该物种容易感染病害。葡萄的种子可以储存在种子库里,但它们不能真实遗传,也就是说用种子种出的植株,将会拥有与母株不同的性状。
喜马拉雅凤仙花的种子呈黑棕色,圆形且一端渐尖。它们在干燥时有浮力,让它们在从母株喷出之后可以借助水力传播。种子需要冷冻才有生活力。该物种在野外曾经记录到高达 80 的萌发率。
种子的时空旅行并非漫无目的,而是植物在无情的自然环境下进化出的高超生存技巧。显而易见,种子的休眠是为了避免种子快速萌发之后遭遇恶劣条件如缺水,令幼苗难以存活。为了实现这样的休眠,植物采取了各种精彩的策略。
例如,生活在干旱地区的海枣就以坚硬致密的种皮阻止种子吸入水分,直到环境变得足够湿润,所以正如种子博物馆书提到的那样,播种前用水浸泡可以破解这种机械屏障,大大提高其萌发率。而对于另一些植物,其种子被唤醒的过程就像宇宙飞船抵达目的地后唤醒休眠舱的乘员一样精确,并且同样涉及一些化学物质。
海枣属植物的种子由鸟类和动物传播,它们以有甜味的果实为食。海枣的种子耐干燥而且极为长寿。可以在播种前将种子浸泡在水里,最大程度地提高萌发率。种子通常在三后发芽,整个萌发过程持续八。
比如蓝铃花等一些温带植物的种子在萌发之前需要经历一段时间的低温,以降解种子抑制萌发的化合物,这种适应性特征可以确保种子散播后不会在冬天尚未到之前萌发,而是在冬季过去的第二年春季萌发。而对于一些适应火灾甚至依赖火灾进行种群更新的物种,如黄脂木和帝王花,植物燃烧生的烟雾含有的化学物质可促进种子的萌发,开启种子也就是下一代植株的生长过程。
穿越时空,种子的确是行家里手。那些最科幻的概念,其实早就存在于我们身边。对于书收录的600种植物种子,种子博物馆逐一列出了其休眠和传播机制,并包括大量有趣的细节等待读者探索。
种子万花筒
据植物学家估计,自大约3.6亿年前第一批结种子的原始植物出现以,种子植物即裸子植物和被子植物的物种数量已经超过37万个,分布在世界各地。正如书所说,在这超过3亿年的时间里,种子进化出了人类想象力所及的每一种大形状和颜色。
在种子博物馆的封面和封底上,摘自书插图的一颗颗种子的照片充分展示了这种多样性带一个黑眼的亮红色相思子这才是王维诗里的红豆被钴蓝色丝状假种皮包裹的旅人蕉种子一头尖一头圆而且表面有纵向条纹的向日葵种子仿佛一根飞羽的欧亚槭种子真叫一个琳琅满目。
相思子的种子可以被鸟类和水流传播到很远的地方。因此,这个物种已经变得具有入侵性,尤其是在岛屿生境。种子耐干燥,可以长期储存在种子库而不丧失生活力。用手术刀在种皮上切割出口令水分进入,可令萌发率达到最高。
旅人蕉的种子有一层可食用的亮蓝色附属结构,像光环一样包裹着种子。在自然界,蓝色是不寻常的颜色。在这里,它被认为是一种适应性特征,以便吸引同时作为授粉者和种子传播者的狐猴。种子需要温暖湿润的环境才能萌发。
向日葵的种子其实是果实连萼瘦果。每个连萼瘦果的冠是 2 枚 2.53 毫米长的披针形鳞片和 1 枚更的钝角鳞片0.51 毫米。向日葵的连萼瘦果在颜色上有相当大的变异。每个连萼瘦果有 1 粒扁的乳白色种子。
欧亚槭的种子有长长的翅,因而能够被风远距离传播。这些带翅的果称为翅果。花,绿黄色,由风和昆虫授粉。这个物种在背阴区域生长良好,所以能够占据郁闭森林,增加其入侵能力。
种子博物馆由世界顶尖植物保育学家联手编写,精选出了全世界具有代表性的600个物种的种子,并按照这些物种在植物界的进化路径进行排列,从裸子植物最古老的苏铁门开始,以进化程度最高的木兰门即被子植物结束。
每个门内同样以系统分类关系排列各个科的位置,原始的科在前,进化程度更高的科在后,而在每个科内则按照物种拉丁学名属名加上种加词的字母表顺序进行排列。这种既科学又便利的组织方式让陈列种子的每一页内容就像是博物馆秩序井然又联系紧密的展柜,虽目不暇接,却又有迹可循。
从超过37万个候选者当选择600件展品不是一件容易的事,种子博物馆综合考虑了几项标准,包括颜色和形态上的多样化全球分布范围对人类的用途重要的科学意义和生态价值等,让读者能够领略种子在形态功能和用途方面的特征。简而言之,种子博物馆囊括了地球上最有用最美味最有营养毒性最强最多彩最凡最罕见最受威胁最超凡脱俗最妙趣横生的种子。
每一粒种子都配以高清彩色照片,大部分物种不但有放大的细节图,还贴心地展示了实际尺寸下的照片。之所以说大部分,是因为有些物种的种子实在是过于庞大,以至于实际尺寸的照片只能在书页上放下局部,还要另放一张展示全貌的缩照片,例如全世界最大而且形状颇为不可描述的种子海椰子。而有些物种的种子到在实际尺寸下必须要用许多粒种子放在一起的照片才能避免成为纸上一个几乎看不到的黑点,例如香草冰淇淋的香草,也就是香荚兰。
除了种子本身的照片,每粒种子的所属页面上还配有相应物种在世界上的分布示意图以及成年植株的素描版画,让读者不仅能够认识种子,更能够了解种子从哪里。
此外,一张基本信息表和一段描述性文字囊括了种子所属物种的分布范围生境传播机制濒危状态形态特征经济价值和生态意义,并专门介绍相似物种缘种概况,以这600个物种为点,由点及面,延伸到植物界更广阔的部分。对于种子所属的相应物种,这些信息往往会在分类学珍稀程度生态行为和用途方面披露令人意想不到的细节,例如海椰子虽然名字里有椰子,但是和椰子的亲缘关系并不,而是属于关系较远的巨子棕属这个属名就很能说明它的种子有多大,而且它沉重的种子也并不像椰子一样能漂浮在水面上传播,令该物种的自然分布范围仅局限于塞舌尔群岛的两座岛屿,而不像椰子一样遍布热带地区。
种子的大影响其生活力;种子越大,在休眠状态下存活的能力就越。海椰子拥有全世界最大的种子,但其种子传播极为受限。种子直接掉落在母株下面的地上 这是该物种的自然分布区仅限于塞舌尔群岛两座岛屿的原因之一。种子的储藏性未知,但很可能对干燥敏感,难以储存在传统种子库。
种子与人
除了将基因打包给植物的下一代这一重要使命之外,种子在地球生态系统的一项重要使命是帮助动物维持生活,当然也包括人类。从采集种子和谷物到种植和驯化它们,人类将野生植物改造成作物,无非是为了从获得更多更稳定更易收获且口味更好的种子。
一些种子是几十亿人的主食,例如用生面粉的麦,而在种子博物馆,不但可以了解麦的起源地和杂交源,还可以通过育种目标对麦传播机制的改变种子从成熟后脱离麦穗到不脱离麦穗了解人类育种对物种方方面面的影响。
即便是食用部位不包括种子而且不使用种子繁殖的作物,如香蕉和马铃薯,种子也仍然有重要的意义。和无性繁殖器官相比,种子的优势在于创造变异和引入多样性。遗传背景高度一致的单一化栽培更容易受到气候异常或病害的影响,香蕉经历过一次全球范围内的品种大换血,对马铃薯单一品种的过度依赖更是曾在爱尔兰制造了惨绝人寰的大饥荒。
在如今气候变化的背景下,作物更易受到环境和病害的影响,而杂交育种目前仍然是增加遗传背景多样性提高作物抗性的主要育种手段,种子是这一过程的必由之路。在种子博物馆,读者就可以看到香蕉的野生祖先果野蕉的种子,以及马铃薯通常不会在栽培过程结出的种子。
果野蕉的种子生长在果实里。每个花序可以结多达200个果实。这些果实会被哺乳动物吃掉,实现种子的传播。长长的花序从植株顶端长出,奶油黄色的花从花序上的紫色苞片伸出。风蝙蝠和昆虫为花授粉。
马铃薯的种子呈扁的半圆形至卵圆形,浅黄棕色,种子生长在果实,按照植物学定义,其果实是一种浆果。种子有时用于栽培,但这种作物通常使用名为种薯的块茎进行种植。
许多种子还被人类用在其他方面,例如调味和提神等。香荚兰的种子用在各种香草风味食品,咖啡的种子经过去皮烘焙就是商店里可以买到的咖啡豆了,而种子博物馆会告诉你,咖啡的商业生都使用哪些物种。虽然它们栽培规模巨大,但在其自然栖息地,这些物种都受到各种人类活动的威胁。
香荚兰的种子是微的黑色盘状物,表面覆盖着一层黏稠的油脂。人们认为这些油脂是黏着剂,可以将种子粘在造访的蜂类身上。种子生长在果实或者说种荚植物学上称为蒴果内,如上图所示,蒴果可以长到25厘米长。
粒咖啡的种子通常称为咖啡豆。从红色果实取出后,种子必须经过碾压才能去除坚硬的保护层。然后它们经烘焙和研磨,才能制成饮料咖啡。这种树既可以自花授粉,也可以由蜂类授粉,而种子由哺乳动物和鸟类传播。
作为一部引进的外文图书,种子博物馆的文译本不但保留了相关物种的拉丁学名,还保留了英文通用名,这在很多时候是必须的,因为书有很多对植物名称的解释,例如凤仙花属的属名Impatiens意为性急的,指的是该属所有植物采用的爆发性种子传播机制,而这些物种的英文名TouchMeNot字面意思别碰我也自蒴果在被触碰时可能爆炸的倾向。
而在另一些情况下,英文名在译者添加的译注用于澄清原文没有提及但在文里易混淆的概念,例如互叶白千层的精油被称为茶树精油,是因为该物种的英文名Tea Tree直译过正是茶树,与茶叶的灌木茶树并不是一回事。这些名字是另一扇窗口,让文读者能够以异域文化的视角认识那些我们熟悉或不熟悉的植物,也让植物成为连接人类不同文化的纽带。
非洲凤仙的果实是光滑的蒴果,膨大,形成一个三棱圆柱。种荚成熟时爆发,释放出许多的棕色种子。种子有细颈,形似逗号。
互叶白千层的种子真的很,每克种子包含5万粒。它们生长在直径为23 毫米的杯形果实,由风力授粉。这种树还因开蓬松的白色花而作为观赏植物种植。种子不需要提前处理就能萌发。
种子博物馆收录的种子有的常见,有的稀有,有的硕大,有的微,而对于每一粒种子及其所属的物种,这本书都详细介绍了它们在自然界的生存状况和生态价值,对人类的实用用途和文化意义。这部按照分类学组织内容的科普著作将科学性和艺术性学术性和普及性工具性和收藏性完美结合,既可以作为专业人士的参考书,又能让普通植物爱好者从获得对种子的基本认识和多元化的眼光。
种子是植物寄的包裹,值得我们打开细细品读。
本文首发于新京报
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