
植物种子面面观
植物能够在漫长的历史岁月和不同的生存环境下顽强地生存下来,并不断繁衍生息发展进化,那么植物一定有其“生存智慧”。
一、 果实与种子
绿色开花植物生长发育到一定阶段都要开花、结果、产生种子,种子在适宜的条件下萌发,又开始新一轮个体的生活史。
世界上没有不开花,就能结果的植物(无花果也是有花的)。成熟的花粉从雌蕊的花药传到雌蕊的柱头上,花粉中的精子就进入子房。子房内有一个囊形般的胚珠,胚珠内有卵。精子和卵结合后的胚珠便逐渐长大成种子,包裹胚珠的子房慢慢成熟为果实。有些植物没有子房包被,胚珠露在外面,只能结种子,不能结果实。有些果实里只有一粒种子,有些果实里则有好多粒种子。如桃的子房里有两个胚珠,一个退化了,只能形成一粒种子。梨和苹果的子房里有十个胚珠,只有部分完全发育,形成几粒种子。西瓜、番茄等的子房里有很多胚珠,果实里的种子就很多。有些植物种子体积小、寿命短、发芽率低,可是它们能结出大量的种子,来弥补这个缺陷,让自己的后代生生不息。一株画眉草能结出一万五千粒种子,灰藜、加拿大飞蓬一次能结十万粒种子,野苋菜能结五十万粒种子,而一株狗尾草一年竟能结一百二十万粒种子。
有些植物有果实而没有种子,需要插枝或分株来繁殖后代。现代的香蕉,浆果里没有种子,只有消失得仅剩芝麻般的种子痕迹。它的野生祖先原本有很多种子,又多又大,但果肉很少。所谓没有种子的果实,原本都是有种子的,野生香蕉细胞内有22个染色体,人工栽培的香蕉细胞内有33个染色体。它在减数分裂时不能平均分配形成有效的性细胞,因此使它失去了种子。
被子植物的繁殖与传播,在策略上主要体现在两个层面:一是花的层面,也就是授粉并形成种子;一个传播的层面,也就是将种子传播到更为广泛的地域。
二、种子的大小、颜色、形状与寿命
种子的大小和重量有很大的差异。种子中的大王应属复椰子,这种形似椰子的种子比椰子大很多。在印度洋的马尔代夫岛上出现的复椰子,是远涉重洋从塞舌尔海岛漂来的。复椰子重约20千克,里面的种子则有15千克之多。但有些种子却细小如尘土,要放在显微镜下才能测量出它的大小。如芝麻的种子25万粒才有1千克重,杨树的种子80万粒1千克重,烟草的种子700万粒1千克重,而斑叶兰的种子200万粒才1克重。
各种植物的种子,由于有不同的色素,往往出现各种不同的颜色和斑纹,赤橙黄绿青蓝紫,几乎包含了世上所有的颜色,而其中约有一半是黑色和棕色。
植物种子的形状千姿百态,无奇不有。有圆粒形的(谷黍糜),圆柱形的(生菜),立体三角形的(荞麦),梭形的(麦子),椭圆形的(豆类),半圆形的(芫荽),多边形的(甜菜),圆饼形的(辣椒)、牙齿形的(玉米)……可以说各种立体几何形都有。即便是同一种植物的种子,也有圆形、半圆形、三角形等多种多样的形状。
大多数的种子是比较光滑的,但也有的表面凹凸不平,还有的长着绒毛和“翅膀”,像个小昆虫。更有趣的是,一些植物的种子,长有尖角或浑身具刺,使那些喜欢取食的小动物对它们无可奈何,望而兴叹。
种子的寿命是有长有短。种子能保持发芽力的时间,是种子的“寿命”,一般农作物的种子大多只能活几年。大豆、番茄、葵花籽的寿命是两三年,桃、李、黄瓜、白菜种子的寿命是五六年,水稻、玉米、小麦种子的寿命是二三十年。
种子的寿命,有的只有几天,最短的仅能活几个小时。如产于美洲热带雨林的可可,果实成熟后落在潮湿的地上散开,立即生根发芽,如果过了35个小时以后,它们就会失去萌芽能力和机会了。世界上寿命最短的种子是生长在沙漠地带的梭梭树的种子,它脱离母体后,仅能活几个小时。但是它的生命力很强,只要落在有一点水的地方,两三个小时内就会发芽生根。又如甘蔗、橘子的种子在离开果实后,最多能活上十几天。柳树的种子,大约半个月就完全失去生命力。
种子寿命特别长的有:古莲子寿长千年,苋菜子寿长三千年,狗尾草草籽寿长万年,而在加拿大冻土层中发现的羽扇豆种子却寿长万年。
为什么种子的寿命有长有短呢?这主要是由于植物的种类不同,它们所处的外界环境和条件——温度和湿度的不同,热带植物种子寿命短些,寒带植物种子寿命长些。而种子本身,有的种皮很薄,在高温、高湿和氧气充足的环境中,内部的新陈代谢作用进行得很旺盛,短期内就消耗了大量养分而失去生命力。有的种子具有一层坚硬的外壳,不容易透水,也不容易透气,使种子处于休眠状态,从而延长了生命力。现在人们可以利用人工方法来驾驭种子——延长种子的休眠期储藏种子,或者促使休眠中的种子提早苏醒。
种子在萌发过程中,充满着巨大的活力。植物的种子是个大力士,一经萌发就破土而出。掉落在悬崖峭壁处的种子,幼苗能排除各种障碍,从根部分泌有机酸腐蚀岩石,钻进石隙,扎根在岩石上长成一棵盘根错节的大树。
三、 种子的生存智慧
1. 毒与刺,让食客望而生畏
如果说甜味是引诱,那么涩味、酸味、苦味就是拒绝。涩味、酸味、苦味、辣味等,是果实的警戒味道,通常与绿色相结合。涩味是单宁物质在发生作用,一般植物的果实未成熟时的细胞液中的单宁物质较多,所以有涩味。而果实在成熟过程中,单宁被酶氧化后使涩味消失或减少。植物的种子未发育成熟时,就用涩味来拒绝动物们的侵食,而当种子们成熟了,它们就展现出美丽的红色和甜而适口的果肉来引诱动物们快来享用,然后通过食客把它们的种子传播出去。苦味是由果实里面的生物碱所决定的,比如黄连就具有黄连碱。辣味也是如此,辣椒因含有辣椒素才辣,而生萝卜的辣味则由芥子油来展现。
一些植物的种子并不需要靠食客来传播,于是它们在种子里下了毒。海杧果是夹竹桃科植物,它的种子是用漂浮方式来传播。它们全株含乳状汁液,果皮含海杧果碱、苦味素、生物碱和氰酸的“海杧果毒素”被食入后,会阻断钙离子在心肌中的传输通道,一般在食用后3~6小时内便会毒性发作,致人死亡。
辣椒,也是一些哺乳动物的大毒,它的辣味原本并不是为人类准备的调味品,而是拒绝被食用的警戒。不过鸟类却喜欢食用它们,并帮它们传播种子。
桃子,其外层长着一层绒毛,有助于保护桃子避免昆虫侵扰,原来它们不喜欢被昆虫啃食,因为昆虫不会帮它们传播种子。
蓖麻,大戟科植物,果实生有硬毛和刺,簇生、全株有毒,其种子毒性更大。种子外形似豆,表面有花斑,成熟后含有毒的蓖麻碱,轻度中毒者表现衰弱无力,重者导致恶心、腹痛、吐泻、体温升高、呼吸加快、四肢抽搐、痉挛、昏迷死亡。
曼陀罗,茄科植物,它们的果皮有刺,种子有毒,主要成分为山莨菪碱、阿托品及东莨菪碱等,中毒表现为口腔和咽喉发干、吞咽困难、声音嘶哑、脉快、瞳孔散大、谵语幻觉、抽搐等,严重者昏迷甚至呼吸衰竭而死亡。
2. 胎生,有效的传承方式
有些植物种子,成熟后直接在果实里发芽,吸取母体营养,发育长成独立胎苗,然后脱离母株跌落土壤独立成长,犹如动物生下小崽一样,这样的植物被称为胎生植物。
红树,属红树科植物,小乔木,高2~12米,生活在热带、亚热带沿海一带的海滩上。它的种子长20厘米,成熟种子在植株上萌发,下胚轴伸长,逐渐突破果皮,形成长长的绿色胎生苗,长至30厘米后脱离母树。红树靠种子的“胎苗”脱离母树时利用重力作用扎入海滩的淤泥之中,几小时以后就能长出新根;如果胎苗下坠时正逢涨潮,便马上被海水冲走,漂向别处。但胎苗不会被淹死,因它的体内含有空气,可以长期在海上漂浮,不丧失生命力,一旦漂到海滩,就会很快地扎下根来,成为开发新“领土”的勇士。
红茄苳,是红树科中主要树种之一,它的果实像棍棒似的挂在树枝上,未离母体就萌发,一棵红茄苳一年内要繁殖几百棵小树,当它们长到几十厘米时,就脱离母树,借着自身的重量插进淤泥中,几小时内就生出根来。
于秋茄树,属红树科,它同样是先开花、传粉、受精,然后形成种子。种子成熟后,就在果实中开始萌发。先是胚根突破种皮,增粗变绿,和胚根一起形成一个末端尖尖的棒状体。当幼苗长到30厘米时,从子叶节处脱落,离开母体“分娩”了。
显现出“胎萌”的植物除了红树科的植物外,还有马鞭草科的红海榄、紫金牛科的桐花树、天南星科的纤毛隐棒花、葫芦科的佛手瓜等。
佛手瓜,既可当蔬菜,又可作粮食,在瓜类中显得很特别,每个瓜只有一粒种子,繁殖时得把整个瓜埋在地里。自然条件下,当干旱季节来临时,瓜藤枯萎而结束其一生,这时挂在瓜藤上果实中的幼苗,却能从果肉中吸收到必需的水分,故不会受到干旱的威胁。等到雨季再来临时,果实落到地上,长成独立的植株,并很快地伸展茎蔓,抢在旱季之前,已顺利地开花结果,再完成一个新的生命轮回。
除种子“胎生植物”或称“有性胎生植物”外,在生产中常用分株、扦插、播种的方法进行繁殖的叫“营养体胎生植物”,如克隆体一样,从植株的营养器官上长出小苗,常见的有马铃薯、落地生根、吊兰、龙舌兰等。
龙舌兰原产于美洲,一生只开花一次。它们多生长3~5年开花,有些种类在原产地要生长几十年才能开花,巨大的花序高可达7~8米,是世界上最长的花序。白色或浅黄色的铃状花多达数百朵,花后植株即枯死。花开时顶部有一团团的芽株,它们便是成形的小龙舌兰,最终从母体脱离落到地上,有的死去,有的则生存下来。
3. 休眠,玩转时间搞穿越
1915年,有位日本种子工作者曾做过这样一个试验:把刚采收回来的苜蓿种子,放在发芽皿内,并保持一定的湿度、空气和温度条件,但时间一天天地过去,发芽皿内的种子却毫无动静。直到1927年,这些种子才长出嫩芽和绿叶,这一觉整整睡了十二个年头。
据研究,许多林木的种子,如核桃、香榧子、糖槭、山楂、银杏等播到地里后,都要在泥土里平稳地睡上一年或更长的时间,才能萌发。种子的这种沉睡现象叫休眠,这是自然选择的结果,也是生物界较为普遍的生理现象,温带植物的种子尤为突出,热带、亚热带地区的许多树木的种子也有此现象。
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