令人佩服的塔黃（神奇的塔黃）

2023-04-13 08:16:25 1

在海拔4000米以上的喜馬拉雅山脈高山流石灘上生長著許多形態奇特的植物，備受植物學家和攝影愛好者關注。其中最引人注目的當數蓼科大黃屬(Rheum)的塔黃（Rheum nobile）。這種植物和竹子一樣，是單次結實的多年生草本植物，即經過5～7年的營養生長後才開花結果，之後便死去，一生只開一次花。開花以前的塔黃並不起眼，乍一看去，很像一棵大白菜。但是到了開花這一年，它就會變得「不安分」起來，會長出高達1.5～2米的花序，由下向上逐漸變細；花序外面一層一層包裹著大型半透明的奶黃色苞片，其實這是變態的葉。這時候，它搖身一變，成了喜馬拉雅高山地區「身材」最高的草本植物，遠遠望去，好似一座金碧輝煌的寶塔，格外醒目，或許「塔黃」一名便由此而來。

塔黃

人們在欣賞塔黃的壯麗之餘，不禁會問：它為什麼要長這麼多的苞片呢？

20世紀80年代初，日本植物學家Ohba在喜馬拉雅山脈尼泊爾境內見到塔黃時也有同樣的疑問。他猜測：這麼多的苞片是為了幫助塔黃增加光合作用面積，從而促進生長吧。可是，植物學家解剖苞片結構後發現，這些苞片內並沒有葉綠體，因此也就沒有光合作用的功能。牛頓曾說過：自然不行無用之舉。植物也是如此，不會做對自己毫無意義的事。那麼，對於生長緩慢的高山植物來說，塔黃為什麼要耗費這麼多的資源來發育如此壯觀的苞片呢？苞片對植物本身的意義何在呢？

藉助高山植物生態學理論的發展和研究手段的進步，最近，研究人員終於發現：塔黃耗費眾多資源精心發育的苞片的確用心良苦，因為這些苞片有效地保障了植物在嚴酷的高山環境中成功地開花結實。

剛長出苞片的塔黃

我們知道，海拔高度每升高100米，環境溫度就要降低0.6℃左右。因此，在海拔高度超過4000米的高山流石灘上，即使是夏天，溫度通常也在10℃以下，夜間甚至低於0℃。植物的繁殖器官對於低溫是非常敏感的，花粉和胚珠的形成、發育等生理活動的進行尤其如此。塔黃的苞片互相重疊，將所有的花部器官嚴嚴實實地包裹起來，能夠有效地保存熱量，像溫室大棚一樣，能有效增加花部器官的溫度，在晴朗的正午，增溫甚至可達10℃以上，為繁殖器官的正常發育提供了良好的溫度條件。進一步的實驗研究證明：這種增溫作用能夠明顯促進花粉的萌發和花粉管的生長，從而加快受精的過程，以幫助植物在短短4個月的生長季裡迅速完成繁殖過程。

利用探針測量苞片內部的溫度

夏天，很多愛美的女士會打開太陽傘，目的是保護自己的皮膚不被紫外線曬黑、曬傷。其實植物和人一樣，也怕強烈的紫外線。因為高強度的紫外線，尤其是紫外線B輻射（波長在280～315納米），對於生物是極其有害的，能抑制細胞的分裂、分化，破壞核酸的形成，從而影響植物的繁殖。高海拔地區空氣稀薄，空氣能吸收和反射的紫外線較少，因此，地面的紫外線強度遠遠高於低海拔地區。科學家發現：人為去掉塔黃的苞片後，95%以上暴露在外面的花粉失去了活力。苞片內含有大量的類黃酮，這種物質能有效吸收和反射紫外線輻射，因此經過苞片遮擋後，通常僅有10%的紫外線能到達內部的花部器官。由此可見，塔黃的苞片實在是有效遮擋紫外線輻射的「寶傘」。

由於東喜馬拉雅地區受季風氣候的影響，這裡的降雨主要集中在夏季（即植物的生長季），這一時期的頻繁降水也會對植物的繁殖造成致命傷害。這是因為雨水會把花粉從花葯、傳粉昆蟲以及柱頭上衝刷掉，造成花粉的浪費；其次，很多植物的花粉在開花後需要經歷一個脫水和再水合的過程，雨水會讓花粉發生致命的爆裂，導致花粉不育，影響受精過程。另外，高山上時速高達40千米的大風也會給植物帶來巨大的傷害，甚至可以將幼嫩的花枝吹斷。塔黃因為有了可以將整個花部器官罩起來的苞片，它們的花便不怕風吹雨淋了。

由於高山環境惡劣，傳粉昆蟲的種類、數量和活動能力都比較弱，如何有效地吸引傳粉昆蟲是高山植物在傳粉過程中必須解決的問題。傳粉昆蟲主要通過視覺定位開花植物，因此，植物只有儘可能地突出才能被傳粉昆蟲發現，也就是說，大而豔麗的花是有優勢的。但是，塔黃的花沒有花瓣且花朵較小（不足3毫米），難以被傳粉昆蟲發現。那麼塔黃究竟靠什麼吸引「紅娘」呢？

通過野外觀察，科學家發現：為塔黃傳粉的是一種類似蒼蠅的雙翅目昆蟲，它們對紫外線波段的光比較敏感。塔黃的苞片能夠反射大量的紫外線，並且像旗幟一樣矗立在流石灘上。對於傳粉昆蟲來說，塔黃的苞片就像一面面巨大的反光鏡，很容易被傳粉昆蟲注意到。另外，昆蟲屬於變溫動物，其活動能力強烈依賴於溫度條件，而苞片提供的增溫作用和遮風擋雨效果為傳粉昆蟲提供了舒適的活動空間，這對於昆蟲來說也是不小的誘惑。通過進一步的對比實驗，科學家發現：塔黃的苞片被去除後，前來傳粉的昆蟲數量也明顯減少了。

苞片罩著的花序

科學家還發現，花期過後，塔黃的苞片並不像其他植物（如鴿子樹）的苞片那樣立即脫落，而是保存至種子完全成熟。原來，植物的胚珠完成受精後，還需要經歷一個漫長的過程才能最終形成成熟的種子，這個過程對外界環境條件依然非常敏感。在種子發育過程中，尤其是灌漿期，溫度是至關重要的因素，如果達不到一定的積溫，種子往往就不能正常發育，形成癟籽或不能形成完整的胚。苞片的增溫作用能為種子的發育提供適宜的溫度條件，還能促進植物的新陳代謝，幫助植物將種子發育所必需的營養物質從其他貯藏器官（如根、莖和葉）向種子快速運輸。除了溫度，強烈的紫外線也會影響細胞分裂和分化過程，從而影響種子的發育；而苞片對紫外線的有效阻擋能夠有效保障種子正常發育。另外，幼嫩的種子由於有苞片保護，不會受到風吹和雨淋，減少了機械損傷。由此可見，塔黃的苞片為種子發育創造了良好的環境條件，就像胎兒有母親的子宮庇護一樣，不會受到外界惡劣環境的影響。

苞片保護下的果實

說到這裡，我們不得不驚嘆大自然的神奇。其實，近年來，植物學家通過大量研究發現：面對高山上各種惡劣的環境條件，植物普遍演化出許多行之有效的應對策略。例如，梭沙貝母的花序下垂，以此保護花部器官不受太陽輻射和雨水的傷害；雪兔子的花序外生有厚厚的綿毛，能像毛衣一樣起到保暖作用；團狀福綠草緊貼地面生長，以此適應強風環境並有效保持熱量……真可謂八仙過海，各顯神通。隨著科學研究的不斷深入，相信會有更多新奇的現象和機制為我們發現和認識。

文章來源:中國科學院東亞植物多樣性與生物地理學重點實驗室