植物也有大智慧并能创造奇迹:生活中的进化论

原标题:植物也有大智慧并能创造奇迹:生活中的进化论

2019年7月13日下午,北大博雅讲坛第186期在彼岸书店举行,北京植物园科普中心主任、高级工程师王康老师做了主题为“生活中的进化论——植物的智慧,达尔文的思想”的精彩演讲。

以下内容根据现场速记整理,已获主办方北京大学出版社、北大博雅讲坛授权,转载务请注明。

主持人:各位朋友大家下午好!我是今天主持人尹传红,很高兴主持北大博雅讲坛第186期的活动。北大博雅讲坛是北京大学出版社为了弘扬传统文化,推动全民阅读而举办的高端文化讲坛。2019年中国北京世界园艺博览会在北京举办,在这场盛会即将到来之际,北京大学出版社特别策划了“牵手科普,邀你同行”,助力北京世园会系列主题活动,秉承传播知识,开启智慧,共享人生的理念。在2019年将特别邀请名家重点围绕科普开展多种形式的活动,与读者朋友们一起走进科学,畅想绿色生活,构建和谐社会。

本次活动由北京大学出版社,北大博雅讲坛,读书人App共同举办;天猫博库、北京阅读季给予了大力支持。

王康:主持人比我有名,尹老师在国内科普界中非常有名。有时候我们经常开会能碰到他,他有很多文章在报纸上经常能看到他的名字,也非常感谢尹老师!

今天我特别荣幸能来到这儿讲课,据说能来这儿讲课的都非常非常厉害,我们今天讲生活当中的进化论。

为什么要讲这个问题呢?因为2019年是达尔文诞辰210周年。在座的很多花友包括听众、读者,可能对进化论的理解都是拿动物举例的,包括小学课本当中很多内容都是拿动物举例,因为动物看起来非常直观,大家也很容易理解。但我们今天讨论的主要是植物,希望大家了解进化论的时候,也关注一下植物,植物的确是我们生活当中人民群众关注的弱势部分。

其实世界上生物有很多很多种,植物相对来说也比较多,而真正跟人类相关的高等植物,全世界大概有30多万种,中国有3万多种,这些植物就是我们周围可以看到的。当然还有一些低等植物,而我们今天讲的大部分是高等植物。诸位对植物了解多少?

我们生活当中要吃很多植物,比如我们的粮食,我们每天都吃,但是水稻从哪儿来?什么时候人类开始栽培水稻的?大米、小麦、玉米都是怎么来的?还有我们吃的水果,你吃这些水果的时候,有没有考虑过,这些水果是不是给人类吃的?我们人类可能在进化过程中也可能跟植物传播种子或者花粉有关系。是这些植物为什么会长这些样子?为什么有些植物吃起来很酸、甜?有些很难吃?有的很苦涩?有的是不同时期,熟的时候很好吃,这中间究竟蕴含多少道理?这也是我们需要讨论的问题。现在正是桃、西瓜的季节,你吃这些桃、西瓜的时候,你为什么要吐籽?吐籽是怎样的过程,不吐又是怎样的过程?还有,人类驯化植物的时候,究竟是让植物进化了还是退化了?希望大家听完讲座以后至少能够有所理解。

我们依赖的植物也同时倍受人类活动频繁的影响,而这种影响可能会给我们带来很大的灾难。

其实了解植物也是了解我们人类自己,我们人类在地球上也是一种生物,而这种生物和植物的生长,所有的一切都是息息相关的。

有些植物我们天天看它,天天吃它,甚至天天摸它,但是你可能不知道它是什么植物。

植物为什么在这个地球上的出现?以及为什么有那么多植物?我们今天所看到的一切是怎么出现的?是谁创造的?这个问题困扰了人类好几千年,一直争论不休。于是争论当中形成了不同的教派,不同想法,也发生过各种各样残忍的事件。

可能大家都了解《圣经》里提到的上帝创造了人类,那么,哪天创造的植物?第三天创造的植物,第六天创造的人,所以还是植物先出现,人后出现。这是《圣经》中看到的。

很早很早以前,甚至有人推算上帝究竟哪年创造了地球,创造了人类。但是直到达尔文的出现,人们发现达尔文说的和教会里说的很多都不太一样。达尔文的最著名的一本书叫《物种起源》。但是《物种起源》这本书还不够,他还有很多内容和论据需要补充说明,他又写了后面的很多本书。达尔文是很勤劳的一个人,为什么他能这样呢?尽管他的进化论观点和当时的教会发生了非常激烈的冲突,但人们虽然在报纸上骂过他,声讨过他,但从来没有人身攻击他。达尔文还很幸运,得以在家还写了很多著作。这些书奠定了一门学科的开始,就是生物进化学,到今天为止,很多植物学家、动物学家、生物学家在做这方面的工作,而且今天这些工作愈发重要,人类有探究求原的过程。

我们看看他写了哪些书。关于植物方面的他也写了不少。到目前为止,北大出版社出了《食虫植物》《兰科植物的受精》《攀援植物的运动和习性》《植物的运动本领》《同种植物的不同花型》《动物和植物在家养下的变异》等有关植物的书。这些书讲述了达尔文的观察结果,这些图书都是为他那本最著名的《物种起源》作为补充论据。在我们上学的时候,这些书都是导师给你开的必读书目,书里面有很多实验在今天依然非常经典,有的实验甚至是他做了以后别人都没有做。在那个时代,达尔文用非常简单的设备或者非常简单的推理过程,试验出很多有意思的理论,也很适合我们在座的非科研人员参考着来做研究,最经典的就是向日葵转头的问题,很多花友问“向日葵为什么夏天跟着太阳长,到晚上突然一转头”的问题,其实没有那么神奇,如果你读了这本书就了解得多一些。

还有些植物是手性的旋转方式,有的是左手的,有的右手的,有的时候转一个方向是左手还是右手,在一个物种当中是随机的,可能这一片这么转,另一片那么转。但有的植物严格遵守左手,有的植物严格遵守右手,为什么这样?有人说跟南半球、北半球有关,就像马桶里冲水,水是左转还是右转。坦率来说,等你真正做完试验以后就会发现网上流传的很多结论是谣言。

我们讲一下达尔文进化思想,思想包括三个很重要的条件:第一,自然选择主导着进化的方向,而最为重要的是自然进化当中有物质基础,而这个物质基础就来自于生物本身基因突变,更为重要的是形成新的物种或者形成新的进化方式的时候,还需要让物种产生隔离。进化听起来很复杂,而给很多人的印象是进化是一种创新。很遗憾告诉你,在这个世界上创新的东西真的不多,尤其对于生物界来说更是这样,进化其实就是一个修修补补的过程。正如我们的生活方式是一样的,都是在修修补补,没有创新,总是在更新,不是创新。更为重要的是,进化如果没有自然选择的动力给它,可能一开始选择了,但是突然这个选择没有了,它就会停下来。在世界上被停下来的进化非常非常多,让我们人类感到很难以解释。所以在我们生活当中,大家不要把进化看得很玄妙,很创新。其实有时候创新不一定是好事,对于植物、动物来说更是这样。

我们说一下基因突变为什么无处不在。举个例子,每个人都长得不一样,每个人的面貌是不一样的,体形是不一样的,生活能力不一样,包括视力也是不一样的。人类戴眼镜是特别退化的一种现象,我认识一个眼科大夫,他说人类的眼睛并不是原来看近处东西的,它是为了看远处东西的。比如你想看果子要看很远,所以大家看书学习是特别违和的一件事情,于是大家都戴上了眼镜。小朋友也是一样,为什么体育运动可以让小孩度过眼睛近视的关键期,所以大家不要老盯着近处看,眼光要放远一些。

我们今天听课大部分是女士,女士都接受过男士送的玫瑰花,接受花朵的时候,你是不是感受到玫瑰花有很多种颜色?但在野生状态下,玫瑰花并没有那么多颜色。人类在培育新品种的过程中就是在解放这种变化,于是我们看到各种各样的变异。而且这些变异是随机的,时时刻刻都在发生的。

如果你感觉花朵不太理解的话,美食家们一定对辣椒很感兴趣。我们吃的辣椒有甜的,有特别辣的,有特别不辣的,有特别长的,有特别短的。这些变化在辣椒这个属的原始种当中,其实数量很少,变化程度也很小。为什么经过人类栽培以后,就会产生出那么巨大的变异?而这些变异原来都在物种身上,这种变异就是今天所说的生物多样性非常重要的层面,也就是基因多样性。

在座的可能都养过宠物,我们熟悉的猫,其实来自于埃及。其实猫一开始都是长得差不多的,但是经过人类栽培以后,有折耳猫、短毛猫、加菲猫,这些变异都是在猫这个物种身上,这些都在为猫的进化准备各种各样的素材。

在自然进化当中,基因发生突变产生各种各样的变异,其实是时时刻刻在发生着,只是发生的时候碰巧发生了另外一个事件,自然对它进行了选择,如果基因变异或者变异适应这种选择的时候,它就会被放大或者留下来。

我们看这个图片,当初啄木鸟的嘴巴都是又短、又粗、又胖,吃起树干里的虫子根本不灵活,或者根本吃不到。当食物充足的时候不会有影响,但如果食物匮乏的时候,都要啄木头吃的时候,那时候嘴巴尖一点、长一点的就会活下来的概率大一些。而这个自然条件发生变化的时候,对啄木鸟就发生了一次重要的选择,嘴巴短的有可能会因此而饿死,嘴巴长的就可以活下来,它的子孙后代就会继承它的基因。就像我们今天人类能够继承父母的聪明才智或者体育才能,最明显的一点,个高个矮总是要继承的,这是非常重要的基因传达,而这种传达往下传的过程当中,其实是为了适应自然,产生了一次选择。

如果饥荒过去,大家都能吃到东西了,此时如果没有隔离的话,这个基因再过一段时间就被稀释掉了。稀释掉以后再优秀的基因,或者嘴巴长长的、尖尖的啄木鸟基因也会被稀释掉,再繁殖几代又变得短短的和其他一样吗?没有这种现象。就跟前一段时间网上曾经讨论过一个问题,如果在我们这种婚姻制度下,两个孩子大家均等的情况下,我们身上很多退化了的东西,比如智齿、阑尾能够被淘汰掉吗?好像不行,因为没有因为我没有阑尾这个基因,使我获得更大的繁殖机会,所以这个基因还是会被稀释掉。

而对于方言来说,隔离大家也很容易理解。就像北京和天津,尽管距离隔得很近,但方言却存在巨大的差异,为什么会存在这种差异呢?是因为北京和天津之间交流很少,更明显的例子是和台湾,如果今天有一个台湾人,他一进屋一说话就可以听出来,就像林志玲一说话就知道是台湾人,为什么会产生这样的变化?是因为台湾产生了很大的隔离,隔离就会产生变异,这种变异就会被纯化或者放大,这两个之间就会产生差异。

在植物界中有一个非常典型的例子,这种植物叫鹅掌楸,也叫马褂木。地球上原来美洲大陆和亚洲大陆曾经是一块大陆,后来由于大陆板块运动被分开以后,原来生活在一个大陆上的物种,被分开后也产生一些变异。这个是生活在中国大陆的马褂木,因为它和过去清朝人穿的马褂很像,所以叫马褂木。但是在美洲独立发展以后,它的叶片变异非常大。这种植物最早都长得差不多,但是被隔离以后产生很大的变化,不仅仅叶片变得很不一样,树形也变得很大,在北美的鹅掌楸特别细特别高,而在我们国家的就相对来说粗壮一些,如果在园林当中应用的话,这种植物作为孤植树就非常漂亮,而欧洲的孤植的话就会差一些。它们现在可以杂交,在植物园当中也有杂交的马褂木。每年春天5月份的时候,总有人去我们植物园看郁金香,它的杂交的花朵就特别漂亮。

也正是因为隔离的原因,使我们国家变为世界园林之母。我们国家在世界园林植物方面贡献巨大,为什么会产生这种现象?那是因为我们国家地貌在很多地壳运动、板块运动当中产生了非常巨大的沟谷、山谷、河流,在这些被隔离过程当中就产生了很多物种。

杜鹃花有将近60个物种产生在中国。为什么有很多植物猎人?在十七世纪至十九世纪很多西方人到中国来采集植物,这些植物被运到西方以后,形成了非常巨大的园艺产业。包括大家很多在市场上买的百合,很多都是产自于中国的。

植物进化过程当中,肯定自然选择是非常巨大的压力,而这种压力其实跟我们人类所面临的压力是一样的,比如怕冷怕热。对植物来说,温度是很重要的,同时光照也是很重要的。比如在荫蔽的状态下,在全日照、半日照状态下会发生什么现象?土壤贫瘠时怎么样的?比如什么样的多肉植物会长在什么样的土壤当中?还有湿度是决定植物分布的很重要的因素,还有动物对植物的采食。这种因素像五角形、六角形、七角形一样在周围影响着这些生物,这些生物如果能适应的话就可以很好的活下来,适应不了就会被淘汰,在淘汰的过程当中就会消失掉。留下来的植物或者动物就会适应当地环境发生很多变化。

下面我用一些极端的例子让大家感受自然选择产生的后果。

比如这几种植物都是高原植物非常有名的。大家都看过武侠小说《雪山飞狐》,里面有雪莲、雪兔子两种植物,塔黄有两米多高,花友叫它“白菜精”。这些植物都生活在4200米至5000米海拔的高度。

这两种植物适应高原地区,把它的叶片变成透明状的东西,透明状的东西可以形成温室状态,吸收阳光的时候里面会变得很暖和。这就给昆虫提供了场所,让昆虫吃喝拉撒都在里面,同时完成很重要的过程——传粉,传宗接代。大家是互惠互利的状态。

而这两种植物稍微差一些,虽然没有保护它们的温室,但是它们身上长了很多毛,就像我们冬天要穿羽绒服一样。它表面的附属物会变得像毛发很多,就像穿了棉衣一样,也会变得非常饱暖。

下面这种植物叫仙人掌,大家知道仙人掌身上长了很多很多刺。仙人掌上一定长刺吗?植物仙人掌上的刺多少,我们用进化角度或者自然选择的角度观察的话,你会迎刃而解。我们调查过,如果问为什么仙人掌要长刺,中小学生有80%小孩回答仙人掌是为了适应干旱,要把身上的叶片变成刺,这样就可以减少水分。我突然反问一句,把刺都脱了不就更能减少水分吗?干旱的话干嘛要留刺呢?留刺也蒸发。为什么学生们会这么回答?因为这个答案从1960年《十万个为什么》开始,就一直在抄,一直到今天都在抄。这个问题在课本上没有得到很好的解释。其实我们想想沙漠里想想不仅有植物,还有动物,动物一定要吃东西,动物会吃不带刺的仙人掌,不带刺的仙人掌慢慢被自然选择就没有了。然后动物慢慢开始吃刺少的,又给刺少的带来压力。突然有一些个体的刺会更强烈一些。刺少的会被淘汰,一次次选择以后,刺多的就生存下来了。可见刺的多少就是跟动物采食有很大关系。比如在高原地区动物很少,有些仙人掌没有这么大压力,长刺与不长刺不重要,所以刺没有那么多。但是海拔高的时候,仙人掌的毛就非常多。所以来自玻利维亚很多高原地区的仙人掌,它的毛就很多。在植物也在修修补补,身上的毛和刺都是原来那么多,从来没有增加过,也没有减少过,只是加强了一些,比如毛发变得多,刺变得宽一些,没有说突然里面的刺增加几根。对于这个分类来说,这个可能性很小,因为仙人掌的分类是靠身上的刺多少来分不同的属和亚科的。

自然界当中还有很多拟态,这也是压力大的情况下让植物产生的变化,比如我们刚才看的仙人掌变得很圆,身上长了刺,如果有些植物身上本来没有刺怎么办?这时候如果长得很胖,又长得很水很嫩就会成为别人的食物。就像我们人类一句名言,人怕出名猪怕壮,如果太壮也会被别人吃掉。下面看这张黑白照片,你很难分辨出哪些是植物,哪些是小石头,因为它的天敌是色盲。它们观测到小乌龟会吃它,小乌龟是色盲,它看不清植物。吃的时候就要很小心,万一吃下去的不是植物,而是石子怎么办。这个小朋友就可以发挥想象,自然界当中小乌龟吃不下去没人给他喂药片,爸爸妈妈会给你喂健胃消食片,会让你吃得好一些,动物就不存在这种现象,所以它的视力能不能看到这种植物是另外一种是,有可能因为和环境长得很像,就会被忽略,而这对植物是一种选择,如果和周围环境长得更像的话,就很容易留下来。

在自然界当中,植物和动物之间发生了非常剧烈的冲突,还有一个特别典型的例子,就是智利南洋杉。我们科普书上还讲了一些现在被证明观点稍微有一些偏颇的问题,比如我们总是喜欢把蕨类植物和恐龙挂在一起,说蕨类植物是当时恐龙的食物。现在化石证据显示,其实南洋杉植物,还有很多裸子植物,是很重要的恐龙的食物。而南洋杉其中有一个备受恐龙折磨的植物,被恐龙折磨成什么样子呢?因为恐龙的食量很大,这就给植物带来的压力就很大,这时候植物的反弹就更剧烈一些。这种智利南洋杉物被逼迫到最后,全身上下,从树下一直到树叶所有身上全部都是刺,每个叶片都长得特别坚硬。这个植物西方人第一次发现它的时候,把它起名叫“猴迷树”,猴子站在它的脚下也会一筹莫展,因为猴子也爬不上去,浑身都是刺。这些植物现在仅仅生长在南美洲,数量极为稀少,你看它的照片明显感觉到,那个场景如果有恐龙站在树下是非常符合气氛的。这种植物是非常典型的靠自身武装来做的,动物和植物其实在自然选择上对植物压力是非常巨大的。

下面我们来讲植物界当中特别典型的例子,因为这个例子经常被动物学家引用,因为动物学家喜欢讨论长颈鹿脖子变长的过程,但我们今天站在植物学角度上讲这个问题。因为从来没有人关心过植物的感想,天天被人吃,天天被人啃,但是没人关心过被吃的驼刺合欢,我们来看看驼刺合欢长什么样。驼刺合欢是不是也受动物压力很大,你可以想象一下,孤零零长这一棵树,有多少动物想吃吃它,啃啃它,尤其长颈鹿这样的动物,食量非常大,对它的压力很大。所以从进化角度观点来看,它长刺一点都不奇怪,如果它不长刺就会觉得它有点不太正常,所以大家开始有一些想法,认为自然界中对进化的反射,但这仅仅是其中一步。这种植物有被折磨的另外一个问题,因为站在动物的角度来说,植物长出刺来,对长颈鹿也是一种折磨,会对它的嘴造成伤害,会出血,会活不下去。这时候如果你观察一下长颈鹿的舌头和嘴巴的时候,有人摸的时候就感觉到非常粗糙。而且长颈鹿特别神奇的是,因为动物园大部分是给长颈鹿喂杨树,它可把杨树树枝在嘴里旋转很多遍,把叶子吃掉,然后把杆吐掉。而且长颈鹿的舌头可以达到五六十厘米,不仅可以吃植物,而且还可以做到很多我们人类无法做到的事情,就像挖鼻孔。长颈鹿是靠舌头挖鼻孔的,我们人类是靠手挖鼻孔的。长颈鹿的舌头甚至可以够到耳朵的地方,我们人类根本没有办法企及的。长颈鹿在刺的作用下产生了非常大的反弹,舌头会变得很长,很粗糙。这时候就给植物带来另外一种困扰。这是另外一类驼刺合欢,它会长出特别空的球,这些球会分泌出特别好吃的东西,这时候会吸引蚂蚁住在里面。蚂蚁在里面不能白吃白住,这个世界上没有免费的午餐,没有说我给你好心好意提供什么东西,跟我们人类一样,有你来我往。这个过程当中,你给我好吃的我替你看家。这时候动物再来吃的时候,它就会叮咬你的舌头。对长颈鹿来讲,舌头也是非常重要的,如果被叮咬可能会死亡。你会发现长颈鹿吃植物的时候会吃几口赶紧换一棵树吃,因为你老逮着一棵树撸串是很麻烦的事情,一方面撸不好被扎破,另一方面,撸得慢了蚂蚁会咬你。更重要的是植物身上会产生应激反应。应激反应就是它的叶片会分泌苦涩的东西,大家知道单宁,那个会让长颈鹿吃的快感越来越小,因为越吃越苦,会督促它吃几口赶紧换另一棵树吃。所以在生物界中,动植物是互相给压力。所以在植物界中有一种压力,这种压力会让它产生变化。

所以进化的东西一定不是独立的事件,一定是道高一尺,魔高一丈的事件,一定是互相作用的事件。而且植物和动物之间,动物与植物之间,还有植物与植物之间,都有非常紧密的关系。我们看几个非常简单的互相发生关系的现象,这种现象叫做协同进化。协同进化在达尔文理论当中是非常重要的理论,因为它可以解释很多现象。其中一些现象是最令人惊叹的,比如达尔文做了一件特别了不起的事情,他当年坐船到马达加斯加岛上就看到了这种植物。这个故事我每年都要讲,这种植物叫做大彗星兰,它的管子可以达到30公分,但是当时达尔文因为坐船旅行,上岸也就两三天时间,他看到这种植物,就没有找到边上能够和它产生关系的生物,就预言了,这个岛上一定生活着另外一种生物,这个生物的嘴巴或者其他某个器官一定跟这个管子一样长。就把这个话撂在那儿。大约过了41年之后,当地马达加斯加岛上另外一个人发现了这种蛾子,这种蛾子的嘴巴比一般的蛾子要长很多,它的嘴巴和大慧星兰的管子一样长的,因为大彗星兰把花蜜藏到底端,如果蛾子的嘴巴不够长就根本吸不到。而吸管吸花蜜的时候,它的头和后背触角就会碰到花粉,花粉块就会粘在上面,等它吸下一株的时候就会帮着把花粉传播出去了,这是非常典型的协同进化的例子。

另一个协同进化更明显的例子,小学课本当中经常上一篇课文《蜂鸟》。蜂鸟是世界上最小的鸟类,它和植物当中发生协同进化更加紧密。比如我们后面介绍的四种蜂鸟,每个蜂鸟嘴巴长度和弯曲程度,还有翘角都是不一样的,因为它们都会对应着一种植物,给它提供花蜜。这些鸟类就会长年累月吃这些植物的花蜜。有人会问植物就没有不开花的时候吗?因为这些蜂鸟体形很小,保持热量能力很低,而且吃的植物都是生活在热带。它们能够获得足够的食物吗?这些植物生长的热带,不像北京有特别的四季分明,在热带一年四季都有开花的,所以蜂鸟的食物来源没有问题。每种蜂鸟都会吸食一种花朵,和花朵弯曲程度达到了特别吻合的程度。还有一本书叫做《植物的进化艺术》,介绍了有一种蜂鸟,雌鸟和雄鸟嘴巴弯曲程度是不一样的,一开始鸟类学家以为是两种鸟,后来才知道是一种鸟,只是雌雄是有差异的。但是雌雄两种鸟是吸食两种不同的植物来进食的,这就是更高一级的协同进化。雌雄之间都对自然资源进行再分配,因为只有分配越精细,大家活下来的概率才会更高一些,如果大家都去抢一种植物吃的话,有的雄鸟吃得到,雌鸟吃不到,所以这是自然界当中生态被特别细化的,进化达到特别精细的地步。

自然界当中,自然条件给植物带来的压力,不仅仅是动物或者植物之间的关系,其实自然界当中,很多自然因素,比如风雨都给植物带来很大的选择性。比如常见的铁线莲,它有长长的尾巴,尾巴上长了毛,毛可以借助风的力量传得很远很远。它的尾巴有弯曲,在风的作用下,可以把种子钻到土壤当中去,这对植物来说很重要,如果裸露在表面的种子被吃掉的概率很大,如果钻到土壤里被吃掉的概率就很小。

下面我们看一个纪录片的片断,这个纪录片叫《生命》,CCTV9也经常放。这种植物也是很典型的,它是靠滑翔来把种子传播过去。它的膜是很重要的。这种膜现象我们在家里也经常发现,比如切冬瓜或者西瓜种子的时候会发现它上面有膜,这些膜可以帮助种子传播得很远,还有气囊。还有香山看的红叶,那种槭树,它是的种子是有翅膀的,可以靠风来传播种子。靠风来传播种子的植物有很多,尤其是在亚热带和北温带非常多。所以植物设计非常简单,但很高效,像人类要设计得非常精美,但是这种东西在自然界中还是实用非常重要。

进化无止境。植物进化的奇迹,当中有一个达尔文提到过的眉兰属植物,很多科学家研究它以为是靠外形吸引昆虫,但其实它有更为深奥的一层,是靠气味吸引的,因为它开花的时候,正好是角蜂繁殖的季节,它的气味和雌性角蜂散发出来的是一样的,雄性角蜂闻到气味的时候,有可能是眉兰散发出去的,所以会义无反顾奔向这些花朵,最后错误地落到花朵上面,而且热情蛮高,因为花朵和雌性昆虫长也很像,于是在一番热烈的交流当中,就帮着把花粉传播出去了。

我们看有哪些是达尔文最最喜欢的植物,像猪笼草、捕蝇草。经常小朋友读物会这样说,猪笼草吃虫子的时候盖子会盖上,其实是不会盖的,整个植物是叶子的变态,叶子上面有空腔。虫子是很贪吃的,里面有甜的东西或者腥的东西让它吃得很美。吃的过程当中这是一种陷阱,它就会掉下去,还有大型的猪笼草,在盖子下面会长出更好的东西,会让小型哺乳动物,比如小老鼠吃了以后会把便便拉到筒子里面去,这样它会更加臭,吸引更多的昆虫来吃,这样抓到昆虫的概率更大一些。有人问,掉进去的苍蝇为什么不飞走?因为太滑了。

猪笼草是小的生态系统,它抓到虫子以后自己并不吃,而是让其他的生物吃,生物吃了以后会把便便排泄到里面,确实听起来很恶心,但是对于生物来说,你消化别人消化过的东西,付出的代价可能会小很多。因为有些东西你是自己分解不了的,比如我们人类吃豆子是不是很多蛋白质消化不了,所以人类发明了吃豆腐,吃豆腐乳,豆腐乳就有微生物的排泄物,包括男士女士爱喝的葡萄酒、白酒,都有微生物的代谢产物,还有很多人爱喝的猫屎咖啡,那不是典型的排泄物吗。

捕蝇草也是生活在沼泽地当中,它生活的环境当中缺乏氮元素和矿物质,而昆虫身上有丰富的氮元素和矿物质,这时候抓它们来吃是非常好的选择。这个植物要比猪笼草抓虫子主动很多,因为它是靠特别快速的方法来抓虫子,而且它的陷阱触发器,植物学上研究它是很高效的,它是六根刺,只有连续碰到两根才会合起来。很多科学家也研究了捕蝇草上面之间刺的间距,如果抓到昆虫很小的话,我宁愿让这个昆虫逃掉,也不消耗这个小的昆虫,因为消耗小的昆虫也会消耗很多的能量,所以它在成本核算的时候也会很精细。太小的话会放到,因为成本太高,太大的话关不住也会放掉。包括达尔文也做了很多试验,往里塞各种各样的东西,最后塞完了以后他看消化液产生了什么情况。但是看视频,网友塞的东西就过分了,有的把香烟塞在里面,看看它能不能抽烟。有的人说我家里苍蝇比较多,我买点这个回去养是不是可以,但是这个效率不高,抓一只苍蝇吃完了再打开需要十天时间,对于这么一个小的植物来说,它一辈子,一个夏天生长时间很短,在夏天时间能够补充四五只苍蝇,就够它这一年的生活成本了,除非你们家养的全是捕蝇草,但是那个味道也是很可怕的。

其实这三种植物里进化最为对人类无法理解的,也是达尔文说的茅膏菜,它是靠粘的方法,是靠把昆虫憋死的方法来吃,实际上昆虫和别的生物呼吸方式不一样,昆虫是靠身上的小孔呼吸的,它会先把小孔堵住然后再憋死。这个在达尔文书上介绍了两种,一种是圆形的,还有一种长形的,我们在长白山沼泽地、天池周围的沼泽地都曾经见到过,你总是能够看到植物上有很多小虫子在上面,还是很高效的。还有条形的茅膏菜,自然界中茅膏菜还是比较直接的,我抓我来吃,还有一种自己抓不吃,让别的生物来吃,比如蜘蛛,别的虫子来会粘,但是蜘蛛来不粘,因为蜘蛛吃完了以后会把便便拉在植物里面。

科学家对食虫植物的研究从来没有停歇过,这是2015年发表的一篇文章,这种植物是靠吃蚂蚁来生活的。这种植物采用的机制,就是上面的嘴唇会忽干忽湿,干的时候很滑,湿的时候不滑。作者做了几套对比试验,发现不干不湿抓到蚂蚁的概率最高。所以自然界中是修修补补,很多书上认为植物是有智慧的,我不认为植物有智慧,植物很多智慧都是被强迫出来的,都是在生与死之间获得的智慧,没有到人类可以算计别人的程度。食虫植物为什么要吃虫子?因为沼泽地没有氮和蛋白质。

那么世界上到底有没有食人花,我看到一本宣传册上说世界上食人花很多,小朋友对这个很关切,因为《植物大战僵尸》里面就有食人花,食人花会抓僵尸。食人花的传说很多,但是世界上真正贴切的有两种植物,一种是大王草,生长在马来西亚,这个植物最大的花可以达到1.5米,有很多人现在旅游去马来西亚都可以看到,这种植物是寄生植物,自己从来不长叶子,其实这种植物不吃人也不吃小动物,它是寄生植物,吸收别人的营养,开出巨大的花朵,但是会散发出臭味,臭味和尸体味道很像,但实际上这个气味是吸引昆虫来传粉的,和吃人没有关系。

自然界当中,如果你看这些书的话,进化论当中其实中间充满了各种欺骗,尔虞我诈,但是更为重要的,动物和植物之间,植物与植物之间还有很好的友谊关系。比如蜜蜂帮助传粉,获得食物的同时也帮助传粉,它们是比较好的关系。比如鸟类帮助植物传播种子也可以获得收益,我可以吃到好吃的东西,但是果实里面的种子是消耗不掉的,会排泄掉到土壤里面去,但是我们人类就是吐掉了,但有些我们也是帮助传播了,像火龙果的种子就没有挑出来。还有过度繁殖,比如结很多种子,供动物和植物去吃,吃不掉的就会传播出去,像松鼠会埋种子,到冬天来吃,在春天吃不完的就会发芽长出新的树出来,我们人类也帮助很多植物传播种子,像苍耳,男生和女生谈恋爱的时候会有,很多男生爱往女生头上扔苍耳,还有衣服上的粘扣,也是植物果实发明的,那个植物叫牛蒡,这个植物的果实也是长着倒刺的,牛蒡的果实全部都是倒刺,会挂在牛或者动物的屁股上,然后牛就会蹭,蹭的时候就种子就到别的地方去了。比如我们家里遛狗的时候,遛狗的时候身上会带来很多植物的种子。

自然选择控制的植物进化的方向,当然这个方向是在很短的时间内,可能几万年,几百万年,但是如果放到整个地球层面来说,是没有方向的,板块运动是会重新洗牌的,方向是有时间概念的,比如非洲大陆,大洋洲曾经和南极合在一起的时候,那时候澳大利亚曾经是热带雨林,但是当分开的时候,方向再怎么进化,你必须要适应环境,方向其实被整个大陆板块控制,但小方向是靠自然选择控制的,而隔离是形成物种多样性,生物多样性非常重要的必要条件,而它的物质基础就是我们生物体内的基因突变,基因突变再跟大家说一遍,是时时刻刻都在发生,包括我们在座今天的基因,可能喝一场酒以后,你的基因会发生巨大的变化。如果你能够理解这方面的话,那你对转基因的看法可能会有大大的改变,大家不要觉得你的基因是一成不变的,基因变化是非常剧烈的,而大部分基因突变都是中性的,只有在自然选择,自然条件产生变化的时候才会有一次选择。

我们讲一个特别沉重的话题,虽然自然选择,进化,包括达尔文解释了这个地球上为什么会有那么多植物和动物存在,为什么有那样漂亮的颜值的植物可以看到,而这一切都跟我们进化和生物多样性有很重要的关系,而这些东西在面临着人类人口不断扩张,生活范围不断的加大,人类对自然环境的侵扰越来越剧烈,会有一个不争的事实上大家感觉到有很大的紧迫感,很重要的是物种在迅速消退,很多人对动物消退都觉得已经迫不得已了,但是我给你们看植物物种消退的时候,你会发现植物有很多状况要比动物更加严峻。比如我们看到的下面的植物,这种植物叫做百山祖冷杉,曾经上过邮票,现在很少了,野生状态下只有五棵,尽管科学家用各种各样的方法繁殖它或者保护区做它,但是这个植物再想恢复到以前的状态是很困难的事情了,如果你不是真正成为植物工作者的话,有很多植物你是再也看不到它了。

我们讲了很多自然界中动物和植物的关系,可能是我们人类理解达尔文进化论当中非常重要的方式,也是最直观,最容易理解的,其他条件可能稍微难以理解一些,如果大家想了解的话,可以阅读各方面的书,同时也可以了解植物园是干什么的,生物学科是很重要的学科。植物园是植物的诺亚方舟,大家都知道诺亚方舟的故事,故事里面只把动物赶上船,没有人把植物赶上船,所以这是非常大的缺憾,保护植物有很重要的意义,为什么植物我们要保护?因为这些植物与我们生存有很大关系,因为我们不断在发现植物对我们人类的作用会越来越大。

我们最后看一个纪录片,希望大家能够在以后的生活当中不仅仅关注动物,因为动物太可爱了,所以很多人关注,但是植物也更值得大家关注。

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