植物的"智慧"

1.学科融通的大视野。本书结合植物分类学、生态学、环境生物学、行为学等学科去理解植物的生存之道，通过丰富多样的案例证实并丰富了达尔文的自然选择学说，揭示了“看似无解的植物进化之谜，是对植物演化研究的新贡献”（王文采院士推荐语），“适合对形形色色的植物世界有好奇心的博物爱好者阅读，对专攻植物学某一方面而对其他方面稍感陌生的内行专家也是有价值的”（北大胡适宜教授推荐语）。 2.放下身段做科普的示范之作。作者抛弃了晦涩的理论体系和惯用的“专业黑话”，纯用通俗的语言，谆谆善诱地分析自己野外考察中的所见所闻，即便是普通读者也能从中真切感受植物学家的问题意识与思维方法。 3.图片精美绝伦。作者不仅是一流的学者，也是出色的生态摄影家，他用创新的微距摄影技术拍摄的肉眼看不清的细微结构照片，有助于揭示形形色色的植物在不同生境下的生存“策略”和奇异美感，从而教会读者以植物学家的眼光“看”植物。 4.纸本书与融媒体资源相互呼应。随书附有作者精心准备的电子资源（十篇延伸性文章和三个植物小视频），读者扫码即可欣赏。 5.有名植物学家王文采院士和胡适宜教授倾情作序推荐。

被子植物来到地球一亿多年，它们在适应多变环境的过程中逐渐生成了多种多样的“智慧”，以至于演化出具有二十多万种、一万多个属、四百多个科的丰富多彩的大群。有名植物学家马炜梁教授近四十年来一直在寻求植物的生存“智慧”，他认为：植物虽然站在原地不动，不能位移，但确实可以主动去找寻异性；植物没有神经系统，但确实有接受刺激的反射弧，能够很快地做出反应；当食叶昆虫噬咬叶片后，植物能分泌一种物质招引昆虫的天敌来保护自己；植物能设计出复杂的传粉路线，让昆虫为它携带花粉；植物有利用环境的能力，能与动物协同进化……在这本趣味盎然、图文并茂的科普著作里，他结合植物分类学、生态学、环境生物学、行为学等学科去理解植物的生存之道，以丰富的实例，结合精美绝伦的微距摄影图片，令人信服地揭示了植物在演化进程中所形成的与根茎叶、花朵、果实与种子等相关的种种“智慧”，证实并丰富了达尔文的自然选择学说。
本书是“放下身段做科普”的示范之作。学科融通的大视野、丰富多样的案例、通俗晓畅的语言以及精美绝伦的图片，有助于博物爱好者乃至植物学专业人士深度认知生命的奥秘，并真切感受植物学家的眼光与情怀、问题意识与思维方法。

马炜梁，教授。曾任中国植物学会理事、国家教委面向21世纪师范教学改革指导委员会委员兼植物学科组组长、上海市植物学会副理事长、华东师大教学委员会委员及生物学系副系主任等职务。曾获得“国家优秀奖”“高等师范院校教师奖一等奖”，荣获“上海市高教精英”称号，享受国务院“政府特殊津贴”等。现为《辞海》及《大辞海》分科主编，《生物学教学》杂志名誉主编。

王文采院士序言 1
胡适宜教授序言 1
关于植物智慧的思考（代前言） 1
第一篇植物的智慧随处可见 1
高寒山地植物的智慧 2
干旱荒漠中植物的智慧 16
红树林在海水中的智慧 27
热带森林植物的求生智慧 34
食虫植物的捕虫策略 42
猪笼草能捉住青蛙、蝴蝶吗？ 65
寄生植物——靠夺取其他植物的养料为生 70
协同进化的杰出例证 79
入侵植物 89
马兜铃为小蝇巧设“禁闭室” 97
黑花为何少见？ 104
晚上去看植物的夜态 111
第二篇植物根茎叶的智慧 115
粉叶羊蹄甲用弯钩攀缘向上 116
芭蕉的“假茎”是真的吗？ 119
植物的自然克隆 121
植物为何要吐水？ 127
世界优选的活生物体——北美红杉 131
植物体表毛被中的生存智慧 138
舞草是怎样跳舞的 142
竹子浅谈 147
箭毒木 156
第三篇植物开花的智慧 159
“花外花”——非花冠花 161
植物如何避免近亲繁殖？ 173
丹参传粉的智慧 185
昆虫为何被拍打了？ 190
三色堇传粉的奥秘 195
传粉时花朵的主动行为 203
扇脉杓兰精心安排了传粉的通道 208
旱金莲雄蕊为何七上八下？ 213
奇怪的蜡菊开花之谜 220
桔梗花不可思议的动作 226
再力花奇特的变异有利于食虫还是传粉？ 233
灰绿龙胆为何见阳光就开，一旦遮阴就关？ 239
青菜的饰变能力 242
鸽子树——第一批受保护的珍稀植物 244
不开花也能传粉的启示 250
构树怎会冒烟吐气？ 258
水中的伞兵——金鱼藻传粉 262
苦草开花 265
浮萍的传粉 270
沼生水马齿的“自体授精”路线 274
鹤望兰的传粉秘密 278
马利筋花粉的集团运送 283
给花穿上“坚硬马甲”的石竹 290
植物的拟态 295
胡萝卜们的传粉策略 298
第四篇果实和种子的智慧 303
一朵花能结几个果，一个果能有多少颗种子？ 304
果实和种子的散布策略 319
淡竹叶——牺牲多数，为了一个后代 340
最奇特的果实结构——石榴、脐橙 349
热带奇果——神秘果 353
节外生枝和叶上开花 356
只有种子没有果实的被子植物存在吗？ 360
大针茅自动播种到土壤深处的智慧 365
小草种子借助附属物扩大领地 369
绿豆汤里的“诺亚方舟” 372
第五篇其他考察中的照片故事 375
地里种出石油来——生物能源 376
拟南芥——最耀眼的植物明星 384
紫罗兰与石蕊试纸的故事 389
辣根与神经生物学的故事 392
话说莲花 395
真假天麻 401
泡桐 406
毒品植物不能试 409
叶面上的一场战斗 416
麻黄——到处生长却千里难觅 426
海南遭遇山蚂蟥 433
长白山找水晶兰遇森林螨 438
讲不完的植物故事 444
附录一植物的进化 445
附录二植物名词图解 451
附录三 从花朵开放至形成果实、种子成熟的过程中植物体各部分的演变 455
后记 459

     高寒山地植物的智慧 高寒山地气候寒冷而风大、热量不足、辐射强、昼夜温度变化剧烈，生长季只有2～6个月，年降雨量一般在250mm以下，并多以雪的形式在夏季降落。植物在此环境中形态与生理上表现出多种适应性，如：植株矮小，常呈匍匐状、垫状或莲座状，芽有鳞片，芽及叶片常有油脂类物质保护，植物器官的表面有蜡粉或毛茸，它们还能吸收更多的红外线以保持体温。而植物更重要的是生理上的适应：例如气温降至O℃以下时引起结冰，由于细胞内淀粉和蛋白质在酶的作用下不断水解成为可溶性的糖类和氨基酸，增加了细胞液的浓度，提高了细胞的渗透压，使其冰点下降，细胞才免受冻害。这是在千万年中植物不断地适应环境，大量淘汰不适者，留下最适合的变异者，才成了今天我们看到的景象。下面列举我国西部的高山上植物在形态结构方面适应自然的几个实例。 卷叶性与茸毛性此类高寒山地植物叶通常较小，叶缘常向内卷曲，叶片密被茸毛以减少蒸腾，减少劲风带来的伤害。如菊科植物棉头风毛菊（毛头雪兔子，图1）的叶片羽状分裂，长有许多白色的绵毛，整个植株看起来像一丛毛茸，它的花在发育过程中被众多的毛被包裹，既可以防风保暖，又可以防止紫外线的灼伤，十分有利于幼嫩的花在阳光下积聚热量正常发育。当花发育成熟时便伸长到绵毛外，头状花序开放接受传粉，产生种子。多刺绿绒蒿、火绒草（图2）、小叶金露梅、头花蓼等都具有卷叶和多绒毛的特征。 大苞现象蓼科植物塔黄（图3）有很大的叶片，生长十几年后，便向上伸出一个粗达10～20厘米、高达70厘米的巨大化序。这样的花序挺立在空旷的山坡上，自是难以保持热量、抵抗夜间的低温。塔黄的适应对策是它用苞片自建了一座温室：它的苞片很大，呈淡黄色、半透明，并且每一片都向下翻卷，盖住了下方花序中的花。许多苞片都这么翻卷，就相当于一个温室（图4）。据测定，在西藏亚东，夏日正午大气温度为13℃，而“温室”内花序周围的温度是27℃～30℃，正适合花朵的发育，到了晚上气温下降为-5℃以下，而这时花序温度还有4℃～6℃，可免受冻害。 天山雪莲植株下部的叶为绿色，行光合作用；上部的叶变态为苞片，淡黄色，起温室屋顶的作用，以保护整个花序在温室中生长、发育直至开花。雪莲生长5年以上才开花，开花结实以后就结束生命。（图5、图6） 垫状现象 在高寒山地常可见到趋同适应的现象，即一些不同科的植物表现出相同的形态，如：石竹科的蚤缀属（图7-图9）、囊肿草属，报春花科的点地梅属，蔷薇科的山梅草属、委陵菜属，豆科的黄芪属等。这些草本或小灌木的小枝生长靠前受抑制，形成了半球形的垫状体，它们的茎非常密集，叶小型且覆盖于球状体的表面，夏天落在球状体上的雪比其他不毛之地的雪融化得快，水分渗入垫内，使垫状体获得充足的水分。垫状体的形态还可减小风的冲击力，当强风吹来时，垫状植物的贴地半球形使它具有抗倒伏的能力，垫状体背风面不易降低温度，如此则寒气不易侵入，在气温突降的夜里可免受冰冻之苦。所以这种形态能起到为植物体周围“微环境”增温、保温、减少蒸发、多储水分和抵御强风侵袭的功能。垫状为高山上多种植物的共同形态。从一株蚤缀的剖面（图9）可见，它从主根发出许多靠前缩短的分枝，彼此靠拢形成一个实心的半球体，分枝之间有许多枯死的老叶、碎石、砂粒和泥土。 胎生现象珠芽拳参（珠芽蓼）的部分花芽特化成了小的球茎，并且在小球茎还没有脱离母体时即已长出了几个叶片，这种不经过性细胞的结合，在母体上直接长出新一代植物体的现象称为胎生现象（图10、图11），当植株正在开花时，小球茎就已经长出了不定根，成了一个根、茎、叶俱全的新的植物体。如果天气突变，不利于花朵的结实，珠芽拳蓼也不至于没有后代，它通过胎生产生的无性繁殖的后代——小球茎照样可以在雪被的保护下安然越冬，来年长成新植株。当然，只要环境允许，它还是要走异花传粉的有性生殖之路，因为从长远来看，种内基因的交流是种群强盛的基本保证。 具艳丽的花朵 高山上紫外光强，寒冷，使得传粉昆虫相对减少，故花朵色彩特别艳丽，以吸引昆虫前来采蜜，花色以蓝、紫、黄、粉红色居多，如：白色的高山杜鹃，红色的红景天，蓝紫色的龙胆科植物和马先蒿，黄色的委陵菜等（图12）。而且随着海拔的升高，花色常变得更艳丽。 畸形树（旗形树、风剪树） 由于高山垭口地区多风、风力强劲，正当发育的茎枝遭受固定方向吹来的强风压迫，风压使树木一开始便以偃卧状态接近地面，平卧生长，有的树木虽保持直立状态，但其枝条常顺风生长，只有在背风面才能得到发展，茎枝的形态和位置会发生较为性的改变，形成畸形的风剪树或旗形树（图13）。 P2-10