在几年前大热的科幻电影《流浪地球》中,为了延续人类文明,科学家们在领航者号空间站储存了一亿颗基础农作物的种子,留作地球冲出太阳系找到新家园之后重建农业的基础。事实上,这种诺亚方舟式的桥段在科幻作品中屡见不鲜:遥远的未来,在茫茫太空中按照既定路线航行(亦或偏航)的孤寂飞船,往往以冷冻、冷藏或休眠的方式储存着各种生物,例如人类乘员、人类胚胎、动物个体和胚胎(包括大开杀戒的恐怖外星生物),当然,还有植物的种子。

  不过,储备植物基因资源的种子库并不只会出现在未来某一天的太空飞船上。其实,地球上目前就建设了一些供未来使用的大型种子库,例如大名鼎鼎的挪威“末日种子库”,它建在斯瓦尔巴特群岛的永久冻土层下,被用于储藏近23亿颗农作物种子。而位于英国皇家植物园邱园的千年种子库则主要储藏野生物种,目前藏有约4万个物种的超过20亿颗种子,是全世界种类最多样化的种子库。《种子博物馆》一书的主编保罗·史密斯博士正是邱园千年种子库的前主任,由他来负责这样一部书的编写简直是再合适不过了。

  “种子是时空旅行者”,这是史密斯博士的原话。细加思忖,这话恰当至极。一粒种子就是一艘穿越时空的飞船,负责将地球上数十亿年来积累的遗传信息“打包”给下一代,目的地:未来。

  整体而言,种子没有花朵的鲜艳夺目,没有果实的可口多汁,不像茎干高大挺拔,也不像繁茂的枝叶给人荫凉。对于某些对人类非常重要的农作物如香蕉和马铃薯,种子甚至毫无存在感,不但无缘被人食用,就连种植过程都被无性繁殖器官取代。除了专门产出种子的少量作物,种子在植物界往往是最被人忽视的,然而,作为经过漫长演化旅程才终于在较高级的植物类群中出现的复杂器官,种子在小小的身躯里包裹着DNA、蛋白质和淀粉,可以长途移动并在数百年乃至上千年的时间里保持活力。它们不但能够存活下来,而且遇到适合的条件时还能发育成完整的植株,长出茎干、枝叶,开出花朵,结出果实,当然,还有种子。

  《种子博物馆》记录了种子穿越时空的广阔跨度。某些种子不仅能够以休眠状态存活,直到环境条件变得适宜再萌发,而且还能在极为漫长的时间里保持活力。在位于以色列马察达的希律王宫殿遗址中发掘出的一粒海枣种子在2005年成功发芽,据碳放射法测定,这粒种子的形成年代是公元前155年至公元前64年;有些种子能传播到遥远的地方,在那里生根发芽,例如椰子的种子可以漂浮在水面上,乘着洋流传播到很远的岛屿。

  希律王宫矗立在以色列南部马察达的一片岩石高地上,在叛乱时期是一座防御充分的避难所。在 20 世纪 60年代发掘该遗址时人们发现了一颗两千年前的海枣种子,它后来成功萌发,长成了一棵海枣树。

  虽然硕大且沉重,但椰子种子的构造令它可以漂浮在水面上,伴随洋流从岸边棕榈遍布的岛屿漂到另一座岛屿。

  种子不但可以远距离传播,传播方式也多种多样:有些种子非常小且轻,被风吹到别的地方(例如兰花);有些种子表面带钩或刺,可以附着在鸟兽的毛上搭便车(例如黄花钩刺麻);有些种子附带色彩鲜艳且美味的假种皮(例如鹤望兰),或者被甜美多汁的果实包裹(例如葡萄),诱使动物将其吃下,然后在别的地方排出无法消化的种子。对于无法自主移动分毫的植物,这种进出鸟兽身体的旅行方式简直就是科幻作品中的虫洞旅行。不过,确切地说,植物并不是完全没有运动能力,为了传播种子,某些植物甚至进化得极具爆发力,例如喜马拉雅凤仙花,它会通过种荚的“爆炸”将成熟的种射到远处。

  黄花钩刺麻的种子生长在有多个附属结构的果实中(如照片所示),每个突出结构的末端都有结实的钩状刺。这让果实能够钩在路过的任何物体上 —— 它以很难从衣服上清除而臭名昭著。和大多数干旱地区的植物一样,种子耐干燥,可以在土壤中存活很长一段时间,直到适宜的条件令萌发成为可能。

  鹤望兰的花由太阳鸟授粉,它的种子是黑色的,有吸引鸟类和其他传播者的亮橙色假种皮。目前尚不清楚鹤望兰的种子是正常型(耐干燥)还是顽拗型(对干燥敏感)。种子萌发过程需要三个月。对种子进行浸泡和层积处理可加速萌发。

  葡萄藤通常结无籽葡萄,第一批无籽葡萄很可能源自一个突变。由于果实中没有种子,新植株通过嫁接的方式繁殖,这意味着它们都是克隆。这让该物种容易感染病害。葡萄的种子可以储存在种子库里,但它们不能真实遗传,也就是说用种子种出来的植株,将会拥有与母株不同的性状。

  喜马拉雅凤仙花的种子呈黑棕色,圆形且一端渐尖。它们在干燥时有浮力,让它们在从母株喷出之后可以借助水力传播。种子需要冷冻才有生活力。该物种在野外曾经记录到高达 80% 的萌发率。

  种子的时空旅行并非漫无目的,而是植物在无情的自然环境下进化出的高超生存技巧。显而易见,种子的休眠是为了避免种子快速萌发之后遭遇恶劣条件(如缺水),令幼苗难以存活。为了实现这样的休眠,植物采取了各种精彩的策略。

  例如,生活在干旱地区的海枣就以坚硬致密的种皮阻止种子吸入水分,直到环境变得足够湿润,所以正如《种子博物馆》书中提到的那样,播种前用水浸泡可以破解这种机械屏障,大大提高其萌发率。而对于另一些植物,其种子被“唤醒”的过程就像宇宙飞船抵达目的地后唤醒休眠舱中的乘员一样精确,并且同样涉及一些化学物质。

  海枣属植物的种子由鸟类和动物传播,它们以有甜味的果实为食。海枣的种子耐干燥而且极为长寿。可以在播种前将种子浸泡在水里,最大程度地提高萌发率。种子通常在三周后发芽,整个萌发过程持续八周。

  比如蓝铃花等一些温带植物的种子在萌发之前需要经历一段时间的低温,以降解种子中抑制萌发的化合物,这种适应性特征可以确保种子散播后不会在冬天尚未到来之前萌发,而是在冬季过去的第二年春季萌发。而对于一些适应火灾甚至依赖火灾进行种群更新的物种,如黄脂木和帝王花,植物燃烧产生的烟雾含有的化学物质可促进种子的萌发,开启种子也就是下一代植株的生长过程。

  穿越时空,种子的确是行家里手。那些最科幻的概念,其实早就存在于我们身边。对于书中收录的600种植物种子,《种子博物馆》逐一列出了其休眠和传播机制,并包括大量有趣的细节等待读者探索。

  据植物学家估计,自大约3.6亿年前第一批结种子的原始植物出现以来,种子植物(即裸子植物和被子植物)的物种数量已经超过37万个,分布在世界各地。正如书中所说,在这超过3亿年的时间里,种子进化出了人类想象力所及的每一种大小、形状和颜色。

  在《种子博物馆》的封面和封底上,摘自书中插图的一颗颗种子的照片充分展示了这种多样性:带一个黑“眼”的亮红色相思子(这才是王维诗里的红豆)、被钴蓝色丝状假种皮包裹的旅人蕉种子、一头尖一头圆而且表面有纵向条纹的向日葵种子、仿佛一根飞羽的欧亚槭种子……真叫一个琳琅满目。

  相思子的种子可以被鸟类和水流传播到很远的地方。因此,这个物种已经变得具有入侵性,尤其是在岛屿生境。种子耐干燥,可以长期储存在种子库中而不丧失生活力。用手术刀在种皮上切割出小口令水分进入,可令萌发率达到最高。

  旅人蕉的种子有一层可食用的亮蓝色附属结构,像光环一样包裹着种子。在自然界,蓝色是不寻常的颜色。在这里,它被认为是一种适应性特征,以便吸引同时作为授粉者和种子传播者的狐猴。种子需要温暖湿润的环境才能萌发。

  向日葵的“种子”其实是果实(连萼瘦果)。每个连萼瘦果的冠毛是 2 枚 2.5—3 毫米长的披针形鳞片和 1 枚更小的钝角鳞片(0.5—1 毫米)。向日葵的连萼瘦果在颜色上有相当大的变异。每个连萼瘦果有 1 粒扁平的乳白色种子。

  欧亚槭的种子有长长的翅,因而能够被风远距离传播。这些带翅的果称为翅果。花小,绿,由风和昆虫授粉。这个物种在背阴区域生长良好,所以能够占据郁闭森林,增加其入侵能力。

  《种子博物馆》由世界顶尖植物保育学家联手编写,精选出了全世界具有代表性的600个物种的种子,并按照这些物种在植物界的进化路径进行排列,从裸子植物中最古老的苏铁门开始,以进化程度最高的木兰门(即被子植物)结束。

  每个门内同样以系统分类关系排列各个科的位置,原始的科在前,进化程度更高的科在后,而在每个科内则按照物种拉丁学名(属名加上种加词)的字母表顺序进行排列。这种既科学又便利的组织方式让陈列种子的每一页内容就像是博物馆中秩序井然又联系紧密的展柜,虽目不暇接,却又有迹可循。

  从超过37万个候选者当中选择600件“展品”不是一件容易的事,《种子博物馆》综合考虑了几项标准,包括颜色和形态上的多样化、全球分布范围、对人类的用途、重要的科学意义和生态价值等,让读者能够领略种子在形态、功能和用途方面的特征。简而言之,《种子博物馆》囊括了地球上最有用、最美味、最有营养、毒性最强、最多彩、最平凡、最罕见、最受威胁、最超凡脱俗、最妙趣横生的种子。

  每一粒种子都配以高清彩色照片,大部分物种不但有放大的细节图,还贴心地展示了实际尺寸下的照片。之所以说大部分,是因为有些物种的种子实在是过于庞大,以至于实际尺寸的照片只能在书页上放下局部,还要另放一张展示全貌的缩小照片,例如全世界最大而且形状颇为不可描述的种子海椰子。而有些物种的种子小到在实际尺寸下必须要用许多粒种子放在一起的照片才能避免成为纸上一个几乎看不到的黑点,例如“香草冰淇淋”中的“香草”,也就是香荚兰。

  除了种子本身的照片,每粒种子的所属页面上还配有相应物种在世界上的分布示意图以及成年植株的素描版画,让读者不仅能够认识种子,更能够了解种子从哪里来。

  此外,一张基本信息表和一段描述性文字囊括了种子所属物种的分布范围、生境、传播机制、濒危状态、形态特征、经济价值和生态意义,并专门介绍相似物种(近缘种)概况,以这600个物种为点,由点及面,延伸到植物界更广阔的部分。对于种子所属的相应物种,这些信息往往会在分类学、珍稀程度、生态行为和用途方面披露令人意想不到的细节,例如海椰子虽然名字里有椰子,但是和椰子的亲缘关系并不近,而是属于关系较远的巨子棕属(这个属名就很能说明它的种子有多大),而且它沉重的种子也并不像椰子一样能漂浮在水面上传播,令该物种的自然分布范围仅局限于塞舌尔群岛中的两座岛屿,而不像椰子一样遍布热带地区。

  种子的大小影响其生活力;种子越大,在休眠状态下存活的能力就越小。海椰子拥有全世界最大的种子,但其种子传播极为受限。种子直接掉落在母株下面的地上 —— 这是该物种的自然分布区仅限于塞舌尔群岛中两座岛屿的原因之一。种子的储藏习性未知,但很可能对干燥敏感,难以储存在传统种子库中。

  除了将基因“打包”给植物的下一代这一重要使命之外,种子在地球生态系统中的一项重要使命是帮助动物维持生活,当然也包括人类。从采集种子和谷物到种植和驯化它们,人类将野生植物改造成作物,无非是为了从中获得更多产、更稳定、更易收获且口味更好的种子。

  一些种子是几十亿人的主食,例如用来生产面粉的小麦,而在《种子博物馆》中,不但可以了解小麦的起源地和杂交来源,还可以通过育种目标对小麦传播机制的改变(种子从成熟后脱离麦穗到不脱离麦穗)了解人类育种对物种方方面面的影响。

  即便是食用部位不包括种子而且不使用种子繁殖的作物,如香蕉和马铃薯,种子也仍然有重要的意义。和无性繁殖器官相比,种子的优势在于创造变异和引入多样性。遗传背景高度一致的单一化栽培更容易受到气候异常或病害的影响,香蕉经历过一次全球范围内的品种“大换血”,对马铃薯单一品种的过度依赖更是曾在爱尔兰制造了惨绝人寰的大饥荒。

  在如今气候变化的背景下,作物更易受到环境和病害的影响,而杂交育种目前仍然是增加遗传背景多样性、提高作物抗性的主要育种手段,种子是这一过程的必由之路。在《种子博物馆》。

上一篇: 初中生物 生物会考知识点总结 下一篇: 自动化播种、无人机打药……从南到北的农田都有忙碌的