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为啥兰花这么奇葩？兰花混乱私生活大公开！

花匠小妙招
2024-11-20 11:06

2015-08-04 吴亮地道风物
看到真有超30人回复“我想知道为啥兰花这么奇葩”时，很高兴。因为现在好玩的事太多了，“单纯想了解一个有趣的知识”的人算不上特别酷，却还不是一般般的可爱呢。
此答案来自知乎上擅长解答“演化生物学”类问题的吴亮（点“阅读原文”进他的知乎主页），由他本人授权发布。

此答案涉及三个专业词汇，正文之前，稍作解释：
被子植物
开花植物或有花植物。
自花授粉
雌蕊从自己这株植物的雄蕊上获得花粉，有可能是自己这朵花，也有可能是自己这株植物上的别的花。
异花授粉
是从同一个物种的别的个体处获得花粉。
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兰科是一个很古老又很大的科
有多古老呢？
现在的基因测序数据显示它们在七八千万年前就起源了，那时候还是白垩纪晚期，所以它们还跟恐龙一起生活过一段时间。
那有多大呢？
兰科下面有880个属，不完全估计有21,950 到 26,049个种。
这个物种数量大约和硬骨鱼的物种数量相等，
是鸟类物种数量的两倍，
哺乳动物物种数量的四倍，
真真正正是以一个科吊打哺乳动物一个纲
不过，单单是物种数量大不足以解释为何兰科有这么多奇葩，因为菊科的物种数量也和它们不相上下，它们是植物界中物种最多的两个科。
兰科植物有特殊的结构
一般看到的兰花有6瓣，其实只有三瓣是花瓣。如图P、L，而剩下的SI、Sm都是萼片、G是蕊柱。兰科有一个大招，两侧对称的结构和唇瓣（图示L），唇瓣专门用来吸引昆虫授粉，而且也为昆虫构建了一个着陆的平台。
它被一组特别的基因控制，
能进化出不同的颜色形状。

为了种族的延续
植物要传粉完成受精作用，
传粉有自花授粉和异花授粉两种方式。
自花授粉比异花授粉容易得多，毕竟离得很近。异花授粉则需要风、水、昆虫甚至鸟类、哺乳动物们的帮助，尽管很费力气，被子植物们还是更倾向于异花授粉。因为可以促进基因交流，避免交配来交配去都是自家那几个基因。这个道理在动物身上也是一样。动物们也是更喜欢没有亲缘关系的异性交配，而尽量避免近亲繁殖，因为远距离的基因交流往往能够诞生更强健的后代。
（下面开启拟人手法，并不是植物们真的有过这些想法，而是它们在漫长的演化过程中不断地随机突变试错，最终形成了稳定策略）
所以兰科植物就开始想办法了，
怎么样才能够更好地和异性交流（jiaopei）呢？
显而易见，常规思路是，各取所需——谁为我传粉，我给谁一点花蜜。很多别的花就是这么做的。不过有着复杂花朵结构的兰科显然不满足于此。他们发现，如果想办法把昆虫们骗过来，昆虫停留时间会变短，传粉效率也就可以更高。
这怎么理解呢？
假如是一只蜜蜂过来看见有花蜜，它一定会坐下来先美美地吃一顿，然后再拍拍屁股走人。但如果花朵伪装出了有花蜜的样子把蜜蜂骗过来，蜜蜂过来一看肯定就纳闷了：“咦，被骗了？走人。”不仅如此，它们还有一个更缺德的策略，使出美人计，伪装出一个异性的样子骗蜜蜂过来，蜜蜂过来又一看，这回果断就愤怒了：“格老子的！说好的美女呢！走人！”
植物学家们的观察也的确发现，在传粉速度上，的确是食物交换 < 食物欺骗 < 性欺骗。
于是演化史上最匪夷所思的一幕出现了，
在两万多个兰科物种里面，
足足有三分之一，
也就是六七千种兰花，
是靠欺骗传粉者的感情来授粉的……

图a 展示了欺骗型兰花和奖励型兰花的genetic differentiation (Gst，遗传分化) 。遗传分化指的是，在一个种群中，由于缺乏基因交流，各个小种群之间等位基因频率差异的程度。这个值越小说明种群内部的基因交流越充分，越有利于选拔出优秀的基因和淘汰不良的基因。而欺骗型兰花的Gst显然比奖励型兰花小得多。
图b 一个食源欺骗型兰花的例子，Caladenia latifolia，由当地的蜜蜂传粉，中间鲜艳的合蕊柱看上去好像有花蜜的样子，然而并没有。
图c 一朵诚实的兰花，真的会把花蜜献给来传粉的蛾子。
难道昆虫们就这么被骗吗？
难道昆虫们不能学会辨识诚实的兰花和骗人的兰花吗？不过真的，辨别诚实的兰花和欺骗的兰花不是一件容易的事，杏黄兜兰、硬叶兜兰选择与颜色相似的油菜、杜鹃花一同开放，蜜蜂在采食这些花蜜的同时，也会受骗访问这几种兜兰。而且昆虫的记忆和分辨能力都有限，所以依然会一次次地钻入兰花的圈套。
一个有趣的食源性欺骗案例，
来自文心兰亚族：
南美的金虎尾科植物的花有腺体，可以提供油脂作为食物报偿给授粉者，其生长地附近的数十种兰花（分属文心兰亚族不同的属）于是不约而同地演化出了和金虎尾极其相似的黄色花冠，这些兰花什么都不提供，却也让授粉者们稀里糊涂地为它们授了粉。

上图中，A是金虎尾科植物的花，而其它所有的都是生活在附近的文心兰亚族的花朵。兰花们为了把自己改造得像金尾虎科的花，真是费尽心机。
一次次地上当受骗，
并未瓦解昆虫与兰花的合作关系，
因为大自然提供了极为微妙的平衡。
在同一个环境里，往往会有少量的兰花或者其他植物充当“老实人”提供真正的合作机制，使得昆虫不会一无所获；又或者频繁上当的昆虫会得到一些别的额外的好处——热衷于腐臭气味的昆虫虽然偶尔会落入兰花的圈套，但更多的个体找到合适的食物来源和产卵地，完成生命的延续。
不仅如此，各种兰花的欺骗策略也不是一成不变的，种种欺骗手段都在兰科演化历史上独立起源了好多次。有时候是诚实有花蜜的兰花忽然就演化成没有食物的欺骗型了，有时候是食物欺骗型的忽然就演化成性欺骗型了，还有的时候是没有花蜜的欺骗型兰花忽然又开始提供花蜜了。总而言之，实在是纷繁复杂，真真假假，假假真真，也难怪我们的传粉使者被骗得晕头转向，最后只得老老实实地给兰花们传粉。
上面我们说性欺骗的传份效率优于食物欺骗，不仅如此，性欺骗型兰花的演化成种也更快，很可能是因为要分化成不同的种去骗不同种类的昆虫。（画外音：你造我们一个个地去配合昆虫去骗它们有多辛苦吗？）

图a的上下两朵花分别是食物欺骗型和性欺骗型，可以看出下面的成种速率要快得多，而相应地，它的Gst （遗传分化）值，也要低于食物欺骗型，显示它们的基因交流更充分。
上面Ophrys（蜂兰属）的配图也许不太好，换另一张照片，你可能就见过了：

这是兰科蜂兰属的植物Ophrys apifera，专门引诱出来给自己找花蜜吃的雄性熊蜂。它不仅看起来像一只雌性熊蜂，而且，还能释放着与熊蜂雌性激素极为类似的一种气味，两者一结合，雄性熊蜂立刻就抵挡不住了，火急火燎地上来交流（jiao pei）了。
（真想不到这呆萌呆萌的外表下
隐藏着这么一颗淫荡又猥琐的心啊……
感觉节操都要被它掉光了……）
最后附福利一份，雄蜂和兰花“交配”的视频，34：00开始。
点击阅读原文观看视频~
♥ END ♥