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新式茶饮:植物化身“变色龙”是人类逼出来的吗

来源标题:植物化身“变色龙”是人类逼出来的吗

平贝母是中国的传统药用植物,人类使用平贝母已有2000多年的历史。为了避免被人收藏,他们把自己的颜色融入到背景中,伪装成难以发现的——

植物化身“变色龙” 是人类“逼”出来的吗

在你死我活的竞争中,动物进化出了伪装技能。那么植物可以伪装自己吗:什么情况下会伪装:

150年前,科学家推测植物利用伪装来躲避天敌,但并未得到严谨实验的证实。达尔文进化论的起源——英国博物学家、探险家、生物学家华莱士曾认为植物很难“隐藏自己的需要”。

然而,近年来,随着颜色测量技术、动物感官等相关领域的不断进步,人们重新燃起了对生物颜色这一经典进化生物学话题的热情。除了动物研究之外,科学家们还发现了许多证据,表明植物也可能使用各种伪装策略来抵御天敌。

植物伪装为“骗”谁:

可能是应对食草动物的防御策略;也可能是对人类采挖行为的强烈反应

“我们对生物颜色防御功能的理解几乎来自动物。课本上写的经典概念,比如伪装、警戒、拟态,几乎都是以动物为例。但近年来,越来越多的证据表明,这些引人入胜的概念并不是动物的专利。”中国科学院昆明植物研究所研究员孙航说。

在动物界,白桦的体色是教科书上的案例。在英国潮湿的森林里,到处都是灰色的地衣,灰白色的白桦足蛾在这种环境中伪装得很好,所以它的数量比深色的蛾多。而工业革命时期,它们的栖息地被黑烟覆盖,黑暗个体被更好的伪装,数量被逆转。

就植物而言,最出名的伪装者是长得像石头的“石花”。在中国的青藏高原,也有许多植物伪装的案例,如苦地丁、苦地丁和蚕,这些都是由孙航的团队研究的。世界其他地方也有案例,比如新西兰的斯皮尔伍德和北美的香草。

从2012年开始,中国科学院昆明植物研究所的孙航和牛洋博士在研究青藏高原-喜马拉雅山脉植物多样性的形成和演化时,开始关注伪装植物。“我们开始研究山里的紫堇属植物,注意到当地很多人挖贝母,有时候甚至把刚挖的球茎卖给我们。当然,我们也注意到了浙贝母的伪装和叶色变异。”牛洋向记者介绍。

世界上有100多种贝母,其中梭形贝母生长在滇西北、川西、青海南部,以及西藏拉萨至亚东海拔3800-5000米高山石质海滩的沙地或岩石缝隙中。它的鳞茎含有植物生物碱贝母素甲,贝母素甲是贝母的来源。

“在某些群体中,浙贝母呈现出常见的绿色,而在其他群体中,它们与背景融为一体,大多数呈灰褐色,非常隐蔽。”牛洋博士介绍,他们最初推测这种伪装可能也是一种针对食草动物的防御策略,类似于元胡胶囊。然而,经过多年在许多地方的观察,他们没有发现动物吃浙贝母的明显证据。

“因为体内富含生物碱,贝母类植物有很强的化学防御,在一定程度上抵抗动物取食。贝母镰刀菌为什么要伪装:这让我们很困惑。”牛洋说,直到后来他们才意识到浙贝母地下鳞茎被长期大量挖掘,这种挖掘本身可能会产生很强的选择压力。这也意味着浙贝母的伪装可能和人类有关!

伪装植物竟有“智能”:

药用植物会将自身色彩融入背景,让采挖者难以发现

为了进一步了解这个猜想,研究小组做了更深入的研究。他们比较了动植物伪装策略进化的差异,推测了影响植物伪装进化的因素。这不仅是一个引人入胜的话题,也关系到人类和植物未来的关系和命运。

“贝母作为一种常用的中药材,人类已经使用了2000年,当代大规模开采的历史已经超过80年。”牛洋说,为了评估每个种群所遭受的开采强度,他们从四川、云南的基层毒贩那里获得了近6年来浙贝母干的总数据,并估算了每个种群中浙贝母单个鳞茎的干重。他们惊讶地发现,获得一公斤干球茎意味着挖出3000多种贝母植物。这种选择的压力不是微不足道的。

牛洋说,他们通过样方统计和分布面积评价,得出浙贝母的潜在产量,从而得出各个种群的开采强度。同时,他们发现采集强度越高,贝母的伪装性越好。

于是关于贝母色之谜的研究就应运而生了。牛洋和他的同事们再次来到高山溪流海滩,收集每个种群的反射光谱数据。根据专门为人类设计的CIELAB色觉模型,对植物和砾石的光谱进行量化,计算出种群间梭梭的母色存在显著差异。利用该模型,他们还计算了贝母与栖息地岩石背景的匹配度,从而为伪装度提供了一个衡量指标。

“背景匹配就是用自己的颜色融入背景,让挖掘者很难发现和伪装。”孙航说,考虑到挖掘的压力在很长的历史中可能会发生变化,他们还评估了伪装程度和挖掘难度之间的关系。

因为待的地方不同,有的灯泡挖起来只需要几十秒;有些生长在几十厘米深的缝隙里,挖一个需要几分钟甚至更长时间。从价值和时间成本来说,挖掘者往往会放弃,承受的压力更小。从实际经验来看,越难采集,植物的伪装性越好,与周围的米黄色石头“融为一体”;越是容易把植物挖出来,就越会“隆重地”保持全身绿色。

伪装本领因人类活动在进化:

再高明伪装也难以躲过人眼;植物体色细节之谜,还需深入探究

浙贝母的体色与存活有显著相关性,伪装增加了其存活概率。然而,在“变色”的过程中,仍然有许多有趣的自然奥秘。

光、眼睛和事物之间的关系影响着人类对颜色的识别。伪装色是由花青素和叶绿素引起的,色素变异比较简单。然而,如何精细调节不同类群浙贝母中色素的比例,以保持足够虚假的色调,仍有待探索。

然而,各种颜色类型的伪装植物之间的光合作用和对昆虫等授粉者的吸引力没有显著差异。然而,不同背景下不同功能之间相互干扰而导致的非光合色素合成、光合效率和设计成本等资源消耗成本的变化,对于植物选择性进化的研究来说,值得仔细研究。

浙贝母虽然足够“聪明”,但是在利益的驱使下,即使巧妙伪装,也难以逃脱人眼的高强度搜索。通过模拟发现,三色视觉的人类比双色视觉的动物搜索目标更快。

“另外,植物的根是不能移动的,这意味着即使它们有伪装,它们的防御效果相比动物也会大大降低,因为天敌会有更多的机会通过其他线索和反复学习来定位这些不可移动的目标。”牛洋介绍,植物很难掌握动物主动选择最佳藏身之处的能力。

这些研究表明,人类正在以他们无法预见的方式影响野生动物的进化。至于人类影响环境的其他领域,还有待探索。

平贝母是中国的传统药用植物,多年来一直被人类利用

150年前,科学家推测植物利用伪装来躲避天敌,但并未得到严谨实验的证实。达尔文进化论的起源——英国博物学家、探险家、生物学家华莱士曾认为植物很难“隐藏自己的需要”。

然而,近年来,随着颜色测量技术、动物感官等相关领域的不断进步,人们重新燃起了对生物颜色这一经典进化生物学话题的热情。除了动物研究之外,科学家们还发现了许多证据,表明植物也可能使用各种伪装策略来抵御天敌。

植物化身“变色龙” 是人类“逼”出来的吗

植物伪装为“骗”谁:

“我们对生物颜色防御功能的理解几乎来自动物。课本上写的经典概念,比如伪装、警戒、拟态,几乎都是以动物为例。但近年来,越来越多的证据表明,这些引人入胜的概念并不是动物的专利。”中国科学院昆明植物研究所研究员孙航说。

在动物界,白桦的体色是教科书上的案例。在英国潮湿的森林里,到处都是灰色的地衣,灰白色的白桦足蛾在这种环境中伪装得很好,所以它的数量比深色的蛾多。而工业革命时期,它们的栖息地被黑烟覆盖,黑暗个体被更好的伪装,数量被逆转。

就植物而言,最出名的伪装者是长得像石头的“石花”。在中国的青藏高原,也有许多植物伪装的案例,如苦地丁、苦地丁和蚕,这些都是由孙航的团队研究的。世界其他地方也有案例,比如新西兰的斯皮尔伍德和北美的香草。

从2012年开始,中国科学院昆明植物研究所的孙航和牛洋博士在研究青藏高原-喜马拉雅山脉植物多样性的形成和演化时,开始关注伪装植物。“我们开始研究山里的紫堇属植物,注意到当地很多人挖贝母,有时候甚至把刚挖的球茎卖给我们。当然,我们也注意到了浙贝母的伪装和叶色变异。”牛洋向记者介绍。

世界上有100多种贝母,其中梭形贝母生长在滇西北、川西、青海南部,以及西藏拉萨至亚东海拔3800-5000米高山石质海滩的沙地或岩石缝隙中。它的鳞茎含有植物生物碱贝母素甲,贝母素甲是贝母的来源。

“在某些群体中,浙贝母呈现出常见的绿色,而在其他群体中,它们与背景融为一体,大多数呈灰褐色,非常隐蔽。”牛洋博士介绍,他们最初推测这种伪装可能也是一种针对食草动物的防御策略,类似于元胡胶囊。然而,经过多年在许多地方的观察,他们没有发现动物吃浙贝母的明显证据。

“因为体内富含生物碱,贝母类植物有很强的化学防御,在一定程度上抵抗动物取食。贝母镰刀菌为什么要伪装:这让我们很困惑。”牛洋说,直到后来他们才意识到浙贝母地下鳞茎被长期大量挖掘,这种挖掘本身可能会产生很强的选择压力。这也意味着浙贝母的伪装可能和人类有关!

可能是应对食草动物的防御策略;也可能是对人类采挖行为的强烈反应

伪装植物竟有“智能”:

为了进一步了解这个猜想,研究小组做了更深入的研究。他们比较了动植物伪装策略进化的差异,推测了影响植物伪装进化的因素。这不仅是一个引人入胜的话题,也关系到人类和植物未来的关系和命运。

“贝母作为一种常用的中药材,人类已经使用了2000年,当代大规模开采的历史已经超过80年。”牛洋说,为了评估每个种群所遭受的开采强度,他们从四川、云南的基层毒贩那里获得了近6年来浙贝母干的总数据,并估算了每个种群中浙贝母单个鳞茎的干重。他们惊讶地发现,获得一公斤干球茎意味着挖出3000多种贝母植物。这种选择的压力不是微不足道的。

牛洋说,他们通过样方统计和分布面积评价,得出浙贝母的潜在产量,从而得出各个种群的开采强度。同时,他们发现采集强度越高,贝母的伪装性越好。

于是关于贝母色之谜的研究就应运而生了。牛洋和他的同事们再次来到高山溪流海滩,收集每个种群的反射光谱数据。根据专门为人类设计的CIELAB色觉模型,对植物和砾石的光谱进行量化,计算出种群间梭梭的母色存在显著差异。利用该模型,他们还计算了贝母与栖息地岩石背景的匹配度,从而为伪装度提供了一个衡量指标。

“背景匹配就是用自己的颜色融入背景,让挖掘者很难发现和伪装。”孙航说,考虑到挖掘的压力在很长的历史中可能会发生变化,他们还评估了伪装程度和挖掘难度之间的关系。

因为待的地方不同,有的灯泡挖起来只需要几十秒;有些生长在几十厘米深的缝隙里,挖一个需要几分钟甚至更长时间。从价值和时间成本来说,挖掘者往往会放弃,承受的压力更小。从实际经验来看,越难采集,植物的伪装性越好,与周围的米黄色石头“融为一体”;越是容易把植物挖出来,就越会“隆重地”保持全身绿色。

药用植物会将自身色彩融入背景,让采挖者难以发现

伪装本领因人类活动在进化:

浙贝母的体色与存活有显著相关性,伪装增加了其存活概率。然而,在“变色”的过程中,仍然有许多有趣的自然奥秘。

光、眼睛和事物之间的关系影响着人类对颜色的识别。伪装色是由花青素和叶绿素引起的,色素变异比较简单。然而,如何精细调节不同类群浙贝母中色素的比例,以保持足够虚假的色调,仍有待探索。

然而,各种颜色类型的伪装植物之间的光合作用和对昆虫等授粉者的吸引力没有显著差异。然而,不同背景下不同功能之间相互干扰而导致的非光合色素合成、光合效率和设计成本等资源消耗成本的变化,对于植物选择性进化的研究来说,值得仔细研究。

浙贝母虽然足够“聪明”,但是在利益的驱使下,即使有巧妙的伪装,也难以逃脱人眼的高强度搜索。通过模拟发现,三色视觉的人类比双色视觉的动物搜索目标更快。

“另外,植物的根是不能移动的,这意味着即使它们有伪装,它们的防御效果相比动物也会大大降低,因为天敌会有更多的机会通过其他线索和反复学习来定位这些不可移动的目标。”牛洋介绍,植物很难掌握动物主动选择最佳藏身之处的能力。

这些研究表明,人类正在以他们无法预见的方式影响野生动物的进化。至于人类影响环境的其他领域,还有待探索。

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