植物化身“變色龍”，是人類(lèi)“逼”出來(lái)的？

趙漢斌

在你死我活的生存競(jìng)爭(zhēng)中，動(dòng)物進(jìn)化出了偽裝本領(lǐng)。那么，植物會(huì)不會(huì)偽裝？

在150年前，科學(xué)家關(guān)于植物利用偽裝躲避天敵的猜測(cè)就已經(jīng)零星出現(xiàn)，但一直沒(méi)有得到嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。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)域的研究不斷取得進(jìn)展，人們重新燃起了對(duì)生物色彩這一經(jīng)典進(jìn)化生物學(xué)話題的熱情。在動(dòng)物研究之外，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的不少證據(jù)顯示，植物也可能利用各種偽裝策略來(lái)防御天敵。

植物偽裝為“騙”人類(lèi)？

“我們對(duì)生物色彩在防御功能方面的認(rèn)識(shí)幾乎都來(lái)自動(dòng)物，被寫(xiě)入教科書(shū)的經(jīng)典概念如偽裝、警戒、擬態(tài)等，幾乎都以動(dòng)物為案例。不過(guò)，近年來(lái)越來(lái)越多的證據(jù)表明，這些令人著迷的概念并不是動(dòng)物的專利?！敝袊?guó)科學(xué)院昆明植物研究所研究員孫航說(shuō)。

在動(dòng)物界，樺尺蛾的體色是教科書(shū)式的案例。在英國(guó)潮濕的樹(shù)林里，到處覆蓋著灰白色的地衣，灰白色樺尺蛾個(gè)體在這樣的環(huán)境中偽裝得很好，因此數(shù)量比深色個(gè)體更多。但工業(yè)革命時(shí)期，它們棲息的環(huán)境被黑色的煙塵遮蓋，深色個(gè)體因而獲得了更好的偽裝，數(shù)量也因此逆轉(zhuǎn)。

就植物來(lái)說(shuō)，最為人熟知的偽裝者是長(zhǎng)得像極了石頭的“石生花”。在我國(guó)青藏高原，也有不少植物偽裝的案例，如孫航團(tuán)隊(duì)曾研究過(guò)的囊距紫堇、半荷包紫堇、絹毛苣等。世界其他地方也有案例，比如新西蘭的矛木、北美的香晶蘭等。

從2012年起，孫航和中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所牛洋博士在做青藏高原一喜馬拉雅植物多樣性形成與演變研究時(shí)，就開(kāi)始關(guān)注偽裝植物?！拔覀儚母呱缴系淖陷缹僦参镏盅芯?，注意到很多當(dāng)?shù)厝瞬赏谪惸?，有時(shí)甚至?xí)蛭覀兺其N(xiāo)剛采挖的鱗莖。當(dāng)然，我們也注意到梭砂貝母的偽裝和葉色變異?！迸Ｑ蠼榻B。

全球共有100多種貝母屬植物，其中梭砂貝母生長(zhǎng)在我國(guó)滇西北，以及川西、青海南部和西藏拉薩至亞?wèn)|一線海拔3800～5000米的高山流石灘沙石地或巖石縫隙中。它的鱗莖含植物堿貝母素丁，是藥材貝母的來(lái)源。

“在一些群體中，梭砂貝母呈現(xiàn)常見(jiàn)的綠色;而在另一些群體中，它們則與背景融為一體，大多顯出灰褐色，非常隱蔽?！迸Ｑ蟛┦拷榻B，他們起初推測(cè)，與囊距紫堇相似，這種偽裝可能也是應(yīng)對(duì)食草動(dòng)物的防御策略。但在多地經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的觀察，他們并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)動(dòng)物取食梭砂貝母的明顯證據(jù)。

“由于體內(nèi)富含生物堿，貝母屬植物具有很強(qiáng)的化學(xué)防御，在一定程度上抵御了動(dòng)物取食。那梭砂貝母為何要偽裝？這讓我們很困惑?！迸Ｑ笳f(shuō)，后來(lái)，他們才意識(shí)到，梭砂貝母的地下鱗莖長(zhǎng)期遭到大量采挖，而這種采挖本身，有可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的選擇壓力。這也意味著梭砂貝母的偽裝，可能與人類(lèi)有關(guān)！

偽裝植物竟有“智能”？

為了進(jìn)一步搞清這一猜想，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了更深入的研究，他們比較了動(dòng)植物偽裝策略進(jìn)化的差異，推測(cè)了影響植物偽裝進(jìn)化的要素。這不僅是一個(gè)惹人著迷的話題，更關(guān)系到人類(lèi)與植物未來(lái)的關(guān)系和命運(yùn)。

“貝母是一味常用的中藥材，人類(lèi)利用貝母已經(jīng)有2000年的歷史，當(dāng)代大規(guī)模采挖的歷史也超過(guò)80年?！迸Ｑ笳f(shuō)，為了評(píng)估每個(gè)群體遭受的采挖強(qiáng)度，他們從川滇一帶基層藥商那里得到了過(guò)去6年間梭砂貝母干品總量數(shù)據(jù)，并估算出每個(gè)群體單粒貝母鱗莖的干重。他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，要獲得1000克干燥鱗莖，意味著要挖掉3000株以上的貝母。這樣的選擇壓力非同小可。

牛洋說(shuō)，通過(guò)樣方統(tǒng)計(jì)和分布面積評(píng)估，他們得到潛在貝母產(chǎn)量，從而獲得了每個(gè)群體的采挖強(qiáng)度。與此同時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)采挖強(qiáng)度越大的地方，貝母?jìng)窝b也越好。

緊接著，貝母色彩之謎的研究又?jǐn)[到了眼前。牛洋與同事再次來(lái)到高山流石灘，采集每個(gè)群體的反射光譜數(shù)據(jù)，又根據(jù)專為人類(lèi)設(shè)計(jì)的CIELAB色覺(jué)模型，量化植物與礫石的光譜，算出在群體之間梭砂貝母體色確實(shí)有顯著差異。利用這一模型，他們還計(jì)算出貝母與生境巖石背景的匹配程度，來(lái)為偽裝程度提供衡量的指標(biāo)。

“背景匹配是利用自身色彩融入背景，讓采挖者難以發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)偽裝?！睂O航說(shuō)，考慮到采挖壓力可能在較長(zhǎng)歷史內(nèi)有變化，他們還評(píng)估了偽裝程度與采挖難度的關(guān)系。

因落腳地方不同，有的鱗莖采挖只需幾十秒;有的長(zhǎng)在數(shù)十厘米深處的石縫中，挖一顆需要數(shù)分鐘甚至更長(zhǎng)時(shí)間，從價(jià)值和時(shí)間成本計(jì)，采挖者往往會(huì)放棄，遭受的采挖壓力也較小。從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)看，越是難以采集的群體，植株偽裝越好，與周?chē)液稚氖^“渾然一體”;越是容易采挖的植株，越會(huì)“大模大樣”地保持通體透綠的本色。

偽裝本領(lǐng)因人類(lèi)活動(dòng)在進(jìn)化？

梭砂貝母的體色與生存有顯著的相關(guān)性，偽裝增加了它們的生存概率。然而，“變色”的過(guò)程仍有諸多有趣的自然之謎。

光、眼、物三者之間的關(guān)系，影響著人類(lèi)對(duì)色彩的識(shí)別。偽裝色由花青素和葉綠素共同造成，色素變異相對(duì)簡(jiǎn)單。但不同群居的梭砂貝母，如何細(xì)微調(diào)整色素的比例，保持足以亂真的色調(diào)，仍有待探究。

雖然梭砂貝母已足夠“聰明”，但在利益的驅(qū)使下，再高明的偽裝也難躲過(guò)人眼的高強(qiáng)度搜索。通過(guò)模擬發(fā)現(xiàn)，擁有三色視覺(jué)的人類(lèi)搜尋目標(biāo)的速度要比二色視覺(jué)的動(dòng)物更勝一籌。

“此外，植物的根基不能移動(dòng)，這意味著即使擁有偽裝，其防御效果也要大打折扣，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)?！迸Ｑ蠼榻B，動(dòng)物主動(dòng)選擇最佳藏身地點(diǎn)這樣的本領(lǐng)，也難以被植物掌握。

這些研究表明，人類(lèi)正在以自己都無(wú)法預(yù)見(jiàn)的活動(dòng)方式影響野生生物的進(jìn)化。至于人類(lèi)還在其他哪些領(lǐng)域影響環(huán)境，仍有待探索。

文章來(lái)源：《科技日?qǐng)?bào)》

（責(zé)任編輯：吳宇）