在植物界里,姜科可是个大家族,它有 50 多个属,超过 1500 种成员,广泛分布在热带和亚热带地区。姜科植物的花在植物里算比较特别的,大多依靠动物来帮忙传粉。今天,咱们就一起走进姜科植物的奇妙世界,看看它们是怎么繁衍后代、吸引传粉者的。


姜科植物的传粉“小帮手”可多了,有蜜蜂、天蛾、蝴蝶,还有鸟类呢。不同的传粉动物,对应着不同的花部特征。科学家们研究发现,姜科植物有很多独特的传粉和繁育机制,像豆蔻属山姜属植物的花柱卷曲性,还有黄花大苞姜花粉滑动自花传粉机制,这些发现让我们对姜科植物的传粉和繁育系统有了更深入的了解。

山姜:花柱会做卷曲运动


大多数姜科植物是两性花长在同一植株上,但也有一些例外。在豆蔻属和山姜属植物里,科学家发现了一种很特别的性多态现象,叫花柱卷曲性。这些植物的种群里有两种不同表型的个体,一种是花柱下垂型,一种是花柱上举型

这两种表型的花都在早上 6 点左右开放,傍晚凋谢。花柱下垂型的花开放时,花药会裂开散粉,这时候柱头在花药上面,昆虫不容易把花粉传到柱头上(此时为雄花期);到了中午,柱头会向下移动,到了能被授粉的位置(雌花期),可这时候它的花粉已经散完,不会给自己授粉。花柱上举型的花则相反,开放时花药不裂开,柱头在授粉通道上,中午时柱头向上移动,最后反卷到雄蕊上面,然后花药才裂开散粉。

两种个体的开花行为是同步的,通过两种柱头反向运动这一独特的开花行为,植物成功地避免了同种表型内的自交。

凹唇姜:雌雄蕊“错峰上班”


大花凹唇姜和其他姜科植物不太一样,它的花期有 2 天。第一天凌晨 5 点左右,花完全开放,花药裂开散粉,可柱头却藏在 2 个花粉囊的底部,不露出来,这一阶段持续大约 15 个小时,是雄花期;到了傍晚(18 点 - 19 点),2 个花粉囊向上反卷,柱头露出来,慢慢向上弯垂,午夜时到达能被授粉的位置,还会分泌很多萌发液,这时候花朵进入雌花期,一直持续到第二天傍晚花朵凋谢。同一朵花的雄性和雌性阶段不重叠,这样就有效避免了自花授粉。

更神奇的是,在野外大多数情况下,同一植株上的花序每隔一天才开一朵花,这样在群体水平上就像雌雄花长在不同植株上一样,几乎完全避免了同株异花授粉。

茴香砂仁属:鸟儿来帮忙传粉


茴香砂仁属大约有 70 多种植物,它们的花序都长在基部。最有名的要数火炬姜了,它的花序梗特别长,整个花序高高地伸到空中,密密麻麻的小苞片是艳丽的红色,下半部分像辐射状排列的花瓣,整个花序看起来就像一朵大花。

它真正的花比较小,也是红色的,唇瓣边缘是黄色的,还向上卷起来,形成一个杯状,里面装满了像水一样的蜜液。花序上每一轮会有好几朵花同时开放,整个花序的花能开大约 3 周。因为同一植株上总有处于不同阶段的花序,所以蜜液一直都有。

在西双版纳植物园里,能看到长嘴捕蛛鸟来给火炬姜传粉,鸟儿停在粗壮的花序中间,把嘴插进开放的花朵里,头下侧就会沾上花粉,然后传到柱头上。

舞花姜属:精巧的传粉设计


舞花姜属植物的花特别精巧,花丝又长又弯曲,还有侧生药隔附属体花冠管有好几厘米长,特别细,里面长着毛,形成一个毛细系统,能让花蜜流到上面。

和姜科其他植物一样,花蕾期花柱被花药扣住,剩下的部分在花丝侧面的沟槽里。花开放后,花柱比弓形的花丝短,被拉伸形成“弓弦”,这样花药和柱头就向下弯曲,刚好能碰到传粉者的背部。

花药外侧着生着药隔附属体,可能起到平衡棒的作用,让花药即使在传粉者从一侧靠近花朵时,也能处于最佳传粉位置。

黄花大苞姜:主动给自己传粉


黄花大苞姜生长在阴暗潮湿、缺少传粉昆虫的地方,它靠一种独特的主动自花授粉方式来繁衍后代。

黄花大苞姜是姜科的一种多年生草本植物,为我国特有的植物,分布在广东和广西。它在 5 月到 8 月开花,花粉是油质粘液状的,用粘丝连成一串像珠子一样。花粉粒表面光滑,是椭圆球形的。柱头是扁喇叭形,和花药紧贴的一面凹陷,比其他地方低。早上花开放,花粉囊裂开,油质粘液状的花粉流出来,慢慢地流向柱头,当花粉流到柱头上,就完成了自花传粉,这种传粉方式叫滑动传粉。

黄花大苞姜长在非常潮湿的树林里、石壁上或者山沟瀑布边的石壁上,花像兰花,是黄色的。因为缺少动物传粉,它就通过滑动传粉来完成繁衍。它的柱头和花药面有毛,朝着柱头,能引导花粉流向柱头。这是它长期适应潮湿且缺少传粉昆虫环境的结果,说不定其他生长在类似环境里的植物也有这种传粉方式呢。

姜科植物的繁育系统和传粉生物学真是太奇妙了,它们用各种各样的方式繁衍后代、吸引传粉者,让我们看到了大自然的神奇和智慧。

来源: 西双版纳热带植物园