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外表高冷内心火热,没错说的就是荷花

少儿编程网2021-06-16 14:11:03儿童科普文章 人已围观 来源:少儿编程 -用户投稿

简介出品:科普中国  制作:廖鑫凤  监制:中国科学院计算机网络信息中心  中通外直,不蔓不枝,荷花常视为高洁品质的象征。而其本身晶莹剔透的花瓣、光洁的藕,都让观赏的人从它身上感受到一丝凉意。    荷花超级疏水的叶片  (图片来源Innerpath)  但其实荷花开花的时候异常温暖,一点都不高冷。它不仅能加热,还能保持恒温。  当它开花的时候,外部环境温度哪怕低到10摄氏度,它的花内恒温也能保持在3

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  监制:中国科学院计算机网络信息中心Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  中通外直,不蔓不枝,荷花常视为高洁品质的象征。而其本身晶莹剔透的花瓣、光洁的藕,都让观赏的人从它身上感受到一丝凉意。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

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  荷花超级疏水的叶片Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  (图片来源Innerpath)Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  但其实荷花开花的时候异常温暖,一点都不高冷。它不仅能加热,还能保持恒温。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  当它开花的时候,外部环境温度哪怕低到10摄氏度,它的花内恒温也能保持在30-35摄氏度左右,几乎跟人体体温差不多。当然,它也不是把整朵花都加热到这个温度,毕竟荷花太大了。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

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  荷花图解,**内为它的圆锥形花托。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  (图片来源Spiritual Botany)Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  维持恒温的只有花**里面的部分,即雌蕊群。雌蕊群着生在一个膨大成圆锥形的花托上,花托内填满海绵组织,雌蕊全着生在上面,只把柱头露出在表面。这个膨大的结构里面贮存着淀粉,在开花时通过抗氰呼吸产热,同时它又保护着雌蕊中供种子发育的子房,等待着后期发育成莲蓬帮助散播种子。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

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  热成像仪下的清晨恒温的荷花花托,跟人体手指的温度几乎一样了。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  (图片来源:参考文献1)Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  荷花:我自闭了,我想开了Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  荷花为何要加热自己,保持恒温呢?这其实暗藏着它的“小心机”。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  荷花单朵花的花期只有3-4天,分为三个阶段,但只会闭合两次。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  第一次是刚开时,花只打开一点点,此时是花的第一阶段:雌花期。雌蕊已经成熟,花托表面的柱头分泌出黏液,但雄蕊并不散粉,而是紧紧围住花托,完成自我隔离,防止自交。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

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  第一天打开的荷花,仅打开一点点,但已经可以让小型甲虫进去。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  (图片来源:wiki)Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  第一天开花的荷花就充满了“心机”,尽管只开了一点点,但强烈的香味会吸引小甲虫过来。为保证它们能给柱头充足授粉,荷花在夜晚时又会紧紧闭合起来,把小甲虫们锁在里面,这样在花里活动的甲虫会去采集柱头上的分泌物,充分触碰到柱头。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

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  第一天打开,在里面活动的小甲虫吃柱头的分泌物。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  (图片来源:参考文献2)Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  这样一夜过后,荷花又会重新打开,不过这次打开的幅度更大,进入开花的第二个阶段:雄花期。此时无数的雄蕊也几乎开始同时散粉,不再紧紧靠着花托了。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

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  第一天A与第二天荷花B中雌雄蕊的相对位置,Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  s为柱头,an为花药,ap为雄蕊附属物。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  (图片来源:参考文献3)Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  这时荷花散发的气味更加浓烈,再次吸引小甲虫们过来,但为了让它们疯狂吸粉,到了晚上时花又会重新闭合起来,将它们锁在其中,只是未完全闭合,留有缝隙,这样晚上小甲虫依然可以爬进来,但爬出去并不容易,陷入其中的甲虫充分活动,无意中在全身携满花粉。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

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  小甲虫在荷花内收集花粉。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  (图片来源:参考文献2)Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  在这之后,荷花终于不自闭了。进入了开花的第三个阶段,但也差不多走向了一朵花的末期,花瓣与雄蕊退去,只留下花托,随后发育成我们熟悉的莲蓬,到秋天再与我们相聚。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  荷花化身宾馆,为小甲虫打造爱巢Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  荷花开花异常耗费能量,它一个枝上仅举着一枝花,开花的时候直径超过25厘米,是植物界**大型的单花之一;而且它还有无数株雄蕊与花瓣一起围在花托上,还要产热,可谓繁殖代价昂贵。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  研究人员也发现,开花期间,荷花的耗氧量增大至原来的4、5倍,这也意味着为了满足巨大的能量消耗,储存在花托中的淀粉疯狂输出,消耗自己来呼吸产热。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

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  荷花开花的温度与耗氧量,Ta为环境温度,Tr为花内温度,竖轴Oxygen Consumptiong为耗氧量曲线。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  (图片来源:参考文献4)Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  科学家们推测高温度的恒温其实就是为小甲虫们准备的报酬。通过加热,荷花为它们打造晚上的暖房。荷花两次在晚上的闭合会将访花的昆虫锁在花里面,热量会让昆虫觉得自己仿佛进入了一间暖房。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  对于不能恒温的昆虫来说,它们可以在里面汲取热量,心甘情愿被锁在花里,在里面吃雌蕊分泌物、雄蕊、花瓣,甚至在其中交配,无异于住进了免费的豪华酒店。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  荷花这样做,肯定也是有好处。第一天的闭合让昆虫能充分接触雌蕊的柱头,第二天则能让它们充分接触花粉。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  小小的甲虫选育了大大的荷花Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  花瓣巨大、在晚上闭合、香气浓郁、外表冷淡内心狂热等种种特征都表明,荷花是“患”了甲虫传粉综合症(cantharophilous)。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  与荷花一样,这类“患”了甲虫传粉综合症的花都发展出大型的花瓣,产热也多次在“甲虫花”(“甲虫花”为主要吸引甲虫作为传粉昆虫的花,与蜂类、蝶类、鸟类传粉植物的花结构上有差别)当中演化出来,夜晚闭合也同样是它们的共同特征,以此来给甲虫当婚房,甚至当群体婚房。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  无数的雄蕊跟花粉,甚至也是为甲虫传粉定制的。不同于蜜蜂,甲虫虽然是十分古老的传粉者,但它的传粉效率并不如后来崛起的蜜蜂,携带的花粉数量与运动能力都不如蜜蜂,因此靠甲虫传粉的植物必须产生足够多的花粉才能保证传粉成功。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  不仅如此,一些依赖甲虫传粉的植物还需要给甲虫准备足够的食物,避免甲虫吃掉自己的雄蕊和雌蕊。我们所欣赏到的巨大的花瓣,也是荷花给甲虫准备的食物,哪怕花瓣被甲虫啃食,也要保全自己的性器*(雄蕊与雌蕊)。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

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  同样“患”甲虫传粉综合症的木兰类花的花瓣就在传粉中牺牲了。 Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  (图片来源:参考文献5)Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  笔者在念大学的时候,植物学相关教材上因荷花“患”有甲虫传粉综合症,便将其认定是原始的花类型。实际上这只是与甲虫传粉相匹配的特征,称不上原始。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  尽管在各方面,荷花都与甲虫传粉的种种特征相匹配,甚至可以说,荷花这么大的花就是小小的甲虫帮我们选育的,但现在的荷花似乎更依赖蜂类传粉。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

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  蜂类在荷花内采集花粉Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  (图片来源:参考文献2)Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  这一方面是因为荷花的自然分布已经被打乱了,因为人类的种植,荷花的分布被扩大,能与其相匹配的,具有同样分布范围的传粉者似乎只有蜂类了。而且蜂类是一类泛化的传粉者,又异常勤劳,荷花尽管没有花蜜,但产生大量花粉,对它们也存在吸引力,因此现在蜂类成为了荷花的传粉搭档。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  另一方面则是荷花演化历史很长,作为活化石之一,它起初的传粉搭档可能在无数次的环境变化中消亡了。而荷花却活力满满地存活至今,甚至在人类这个新物种崛起之后,搭上了人类迁徙的顺风车,把**初的传粉者甩于身后。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  不过,在我们观赏荷花时,看到它硕大亮洁的花瓣,将开未开、数度闭合的含羞形态以及散发出浓郁花香时,还是得感谢小甲虫们帮我们提前“选育”了荷花。Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  参考文献:Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  [1]Grant N M, Miller R A, Watling J R, et al. Distribution of thermogenic activity in floral tissues of Nelumbo nucifera[J]. Functional Plant Biology, 2010, 37(11): 1085-1095.Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  [2]Li, Jiao-Kun, and Shuang-Quan Huang. "Effective pollinators of Asian sacred lotus (Nelumbo nucifera): contemporary pollinators may not reflect the historical pollination syndrome." Annals of Botany 104.5 (2009): 845-851.Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  [3]Vogel, S., and F. Hadacek. "Contributions to the functional anatomy and biology of Nelumbo nucifera (Nelumbonaceae) III. An ecological reappraisal of floral organs." Plant Systematics and Evolution 249.3 (2004): 173-189.Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  [4]Seymour, Roger S., and Paul Schultze-Motel. "Thermoregulating lotus flowers." Nature 383.6598 (1996): 305-305.Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

  [5] Gottsberger G, Silberbauer-Gottsberger I, Seymour R S, et al. Pollination ecology of Magnolia ovata may explain the overall large flower size of the genus[J]. Flora-Morphology, Distribution, Functional Ecology of Plants, 2012, 207(2): 107-118.Jh7少儿编程网-https://www.pxcodes.com

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