植物為了種子的傳播「絞盡腦汁」:自己「分發」種子,藉助化學物質吸引傳播者


如果你來到一個蘋果園來摘蘋果,那麼你一定會發現自己往往會先被最大,最香的蘋果所吸引。其實,蘋果樹和其他果實植物生長出如此美味的果實是有原因的,那就是誘使人類和野生動物吃掉它們的果實並傳播它們的種子。

科學院生物科學助理教授Susan Whitehead和實驗室的科學家們一直在研究種子傳播,以了解化學物質如何影響水果以及如何吸引動物食用它們。近日,他們在Ecology and Evolution發表了一篇新論文,論文中描述了種子傳播生態學的複雜性。

親本植物直接「分發」種子

就像人類一樣,植物也希望他們的種子後代能存活下來。為了獲得最大的生存機會,種子需要遠離父母種植,以儘量減少對水、養分和光的競爭。然而,植物紮根於地下,通常無法自行散播種子。

如果植物想讓它們種子的生命線更長,就必須發揮出一定的「創造力」。

大自然中就有一些植物,比如維吉尼亞州的「鶴蝨植物」,它們的種子粘性非常強,因此常常會粘在路人的衣服上。還有楓樹,為自己的種子創造了「翅膀」,使之能自由翱翔。這種是通過親本植物分發種子來進行傳播,還有一種更加常見的是通過動物及其消化系統來進行種子的傳播。

藉助次生代謝物,吸引種子傳播者

結實的植物將它們的種子包裹在引人注目的美味果實中,希望動物能夠吃掉它們,通過步行或飛行攜帶種子,並在新的地方排便。為了吸引潛在的種子傳播者,植物使用被稱為次生代謝物的化學物質,賦予果實獨特的香氣、顏色和風味,同時也可作為動物的必需營養素。

但是,植物必須仔細選擇吸引它們的時間。如果植物不斷吸引動物,那麼種子還未長大就會被吃掉。為了避免這種情況,一些植物在果實成熟時就會使用次生代謝物來「通知」種子傳播者。

在這個過程中,植物需要保持謹慎。因為它必須保證產生的次生代謝物不會危害果實的生長,進而擁有可以健康發育的種子。而且,植物還要避免種子傳播者直接吞掉整個果實,阻斷種子的傳播。

一個有趣的現象

研究人員在哥斯大黎加的森林中發現了一個有趣的現象:一種稱之為Piper sancti-felicis的植物,會結出一種矛狀的果實,迫使主要種子傳播者短尾蝙蝠只能吃掉半個果實,然後不得不把剩下的果實吐在地上。

研究人員認為,Piper sancti-felicis果實中含有較高濃度的次生代謝物,所以口感並不好,短尾蝙蝠不太可能吃掉把整個都吃掉。那麼問題來了,為什麼Piper sancti-felicis只希望蝙蝠吃掉一半的果實呢?

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研究發現,螞蟻可能才是種子傳播的「關鍵人物」。 Susan Whitehead說:「掉落在蝙蝠棲息地上的一半水果會很快被螞蟻發現並帶走,螞蟻經常只吃果肉,然後把乾淨的種子扔到巢外。我們認為種子傳播過程的第二階段可能會增加種子存活的機會。」

Susan在論文中強調了次生代謝物的重要性,並將它們納入「種子傳播有效性」的概念框架中來。這一研究,將有助於植物學家更好地理解植物種子的傳播方式。

研究人員還在進一步研究血根草,這是一種原生草本植物,可在根、葉和果實中產生鮮紅色的劇毒生物鹼。他們發現,為了保護自身免受攻擊外,植物還能為了吸引動物傳播種子而自行調整果實中生物鹼的濃度。

前瞻經濟學人APP資訊組

論文原文:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169534721002238

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