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科研進(jìn)展
昆明植物所在植物色彩適應(yīng)意義研究方面取得新進(jìn)展 文章來(lái)源:東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 | 發(fā)布時(shí)間:2014-05-19 | 作者:牛洋 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 色彩作為一類重要的交流信號(hào)在生物的相互作用中非常普遍。一方面,動(dòng)物利用偽裝性色彩躲避天敵的攻擊(對(duì)于掠食者而言,則是避免被獵物發(fā)現(xiàn)),利用警戒性色彩向天敵發(fā)出警告的例子已經(jīng)司空見(jiàn)慣,并早已被列入自然教科書。另一方面,有花植物的絢麗花朵以及與色彩有關(guān)的傳粉綜合征理論也表明,植物能夠利用色彩作為吸引信號(hào)與訪花動(dòng)物發(fā)生相互作用。然而,色彩作為植物防御信號(hào)的研究直到本世紀(jì)初才得到應(yīng)有的關(guān)注。例如,“障礙信號(hào)”假說(shuō)認(rèn)為“秋葉似火”是植物利用色彩向植食動(dòng)物發(fā)出信號(hào),彰顯自己強(qiáng)大的(化學(xué))防御潛力。盡管存在爭(zhēng)議,但目前已有不少證據(jù)支持這一假說(shuō)。不過(guò),與高調(diào)的展示相反,“隱蔽自己”作為另一類有效的防御手段在植物中卻很少受到關(guān)注。 時(shí)下流行種植的“肉肉”中有不少是植物隱蔽性色彩的代表(如Lithops等),但令人詫異的是,到目前為止對(duì)這類特殊色彩適應(yīng)意義的理解還僅來(lái)自逸聞趣事,缺乏實(shí)證研究。最近,昆明植物所高山植物多樣性研究組牛洋博士在孫航研究員指導(dǎo)下通過(guò)對(duì)一種高山植物的研究檢驗(yàn)了植物隱蔽性色彩的適應(yīng)意義。對(duì)植物而言,“隱蔽自己”在帶來(lái)收益的同時(shí)也可能引起不可避免的代價(jià):“另類”的顏色可能影響光合同化能力(綠色才是自養(yǎng)植物的典型色彩),也可能影響對(duì)傳粉者的吸引力(天敵和朋友的兩難境地)。因此,該研究首次在收支權(quán)衡的框架下探討這類植物特殊色彩的進(jìn)化。 囊距紫堇生長(zhǎng)于我國(guó)西南高山流石灘生境中,其葉片色彩呈現(xiàn)二態(tài)性:一些個(gè)體具有綠色葉片,另一些個(gè)體具有灰色葉片,它們與礫石背景非常相似。同時(shí),這類植物是一類高山蝶類的寄主——這類蝴蝶的成蟲在產(chǎn)卵時(shí)通過(guò)視覺(jué)定位寄主,其幼蟲紫堇為食。該所研究人員首先通過(guò)光譜測(cè)量及蝶類視覺(jué)模型計(jì)算證實(shí),與綠色個(gè)體相比,天敵很難區(qū)分灰色個(gè)體和礫石背景。此外,他們發(fā)現(xiàn)葉片的灰色源于更豐富的花青素。但綠色和灰色的葉片在光合表現(xiàn)方面卻不表現(xiàn)出差異,對(duì)訪花昆蟲的行為也沒(méi)有顯著影響。更重要的是,遭到幼蟲啃食的綠色個(gè)體比灰色個(gè)體更多,并且有更多的綠色個(gè)體被完全啃食——這導(dǎo)致灰色個(gè)體擁有更高的生存概率。這些結(jié)果表明,來(lái)自動(dòng)物的取食壓力可能塑造了囊距紫堇葉片的特殊色彩——植物通過(guò)與環(huán)境相似的葉片顏色隱蔽自己。實(shí)際上,在戈壁、沙地以及高山流石灘生活的許多植物都呈現(xiàn)出與其生境相似的色彩,它們或許都經(jīng)歷著或經(jīng)歷過(guò)相似的選擇壓力。 該研究結(jié)果以“Grey leaves in an alpine plant: a cryptic colouration to avoid attack?”為題在線發(fā)表于New phytologist雜志(http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.12834/full)。 具有隱蔽色特征的高山植物囊距紫堇及其他具有類似特征的植物 |
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