大自然的匠心獨具：奇特的種子（二）丨凡此種種_風聞

編者按：種瓜得瓜，種豆得豆，種子到底有多神奇？中科院之聲與中國科學院昆明植物研究所聯合開設“凡此種種”專欄，為大家講述種子的有趣故事，介紹大自然中匠心獨具的種子植物。

種子是裸子植物和被子植物的繁殖和散佈器官，由胚珠經過傳粉受精形成。雖然只包括種皮、胚和胚乳三個部分，但它們在形態和結構上卻千變萬化，並且每一種種子都有其獨特的物種特性。為了成功進行傳播，使該物種順利繁衍，種子們八仙過海，各顯神通，不僅能自力更生，也能借助果皮、花萼、花托等進行傳播，並進化出了各種匪夷所思的傳播機制。

鳥播種子——南方紅豆杉

南方紅豆杉不同成熟度的種子

南方紅豆杉 （Taxus wallichiana  var. mairei）為紅豆杉科（Taxaceae）植物，是我國特有的一級保護植物，是第四紀冰期遺留下來的古老樹種。

南方紅豆杉的種子呈倒卵形，半包於杯狀的假種皮中。該假種皮在未成熟時為綠色，且硬而澀，藏於枝頭極難被發現。可當9-10月種子成熟，變為褐色或黑色後，假種皮就會由綠經黃，最後變成鮮豔的紅色，與種子和樹葉形成巨大反差，極易引起鳥兒的關注。此時的假種皮肉而多汁，酸甜可口，且富含糖、脂肪、蛋白質等多種營養物質，是鳥兒喜歡取食的對象。更為奇特的是，南方紅豆杉的樹皮和種子中含有毒性物質——紫杉醇，而假種皮中卻沒有，這是專門用來吸引鳥兒為它傳播種子而準備的特殊禮物。

為了適應鳥播，南方紅豆杉的種子進化出了硬而光滑、厚達0.32-0.54毫米的骨質外種皮，以保證種子被鳥兒吞食後，能抵禦消化液的作用，安全通過其長長的消化道。此外，種子還進化出了形態生理休眠特性，保證其能順利度過寒冷的冬天，只有待春天來臨時，才萌發成苗，並順利成長。

通過與鳥兒建立長期固定的合作關係，南方紅豆杉得以從遠古成功繁衍至今。

種子滑翔機——千張紙

千張紙薄薄的種子

千張紙 （Oroxylum indicum）為紫葳科（Bignoniaceae）落葉喬木，高7-12米，生於海拔500-900米的熱帶及亞熱帶低丘河谷密林中。

千張紙的果實長而扁平（長30-120釐米，寬5-9釐米，厚1釐米），常高高地懸垂於樹梢。10月至翌年2月，它就發育成熟了，由綠色變成了棕褐色，質地也由肉質變成了木質，並2瓣裂開，露出藏於其中排列有序的數百粒種子。千張紙的種子為鈍的倒梯形，四周具有薄如宣紙的白色種翅，極富特色，因此成了該植物名稱的由來。其種子長6-7釐米，寬3.5-4釐米，但只有0.08-0.83克重，具有較大的表體比，故能借助風和氣流進行傳播。另外種子內幾無胚乳，只具有一個直立大胚，為整粒種子的重心所在。其兩片薄薄的子葉緊緊地貼在一起，每片上部中央深凹而呈兩腎形，就如蝴蝶的翅膀，可在種子飛行過程中起到平衡作用。而胚根呈扁圓錐形，位於子葉中下部中間的裂口處，能在種子飛行過程中起到確定方向的作用。

一陣風吹來，千張紙的種子便一片片滑出，在風中飛翔，宛如一隻只翩翩飛舞的白色蝴蝶，因此千張紙又名“木蝴蝶”。千張紙種子的結構極符空氣動力學原理，即使在室內沒有風的情況下，也能借助氣流，沿縱軸作迴旋運動，或如滑翔機般平穩滑行，讓人驚歎不已！

異型果實——金腰箭

金腰箭的異型果實

金腰箭 （Synedrella nodiflora ）為菊科（Asteraceae） 一年生草本，起源於南美洲，現已廣佈世界熱帶和亞熱帶地區，是該區域中最常見的入侵植物之一。

6-10月開花時，其一朵頭狀花序上會開出兩種在形態、性別方面存在顯著差異的花。花序的外圍1-2層為金黃色、舌狀的雌花，中央的為淺黃色、筒狀的兩性花。相應地，結出的果實也分為兩種，舌狀花對應的瘦果為扁橢圓形（平均長4.43毫米，寬1.85毫米，厚0.41毫米，重1.069毫克）、表面光滑、邊緣有撕裂狀寬刺（平均長1.39毫米）。筒狀花對應的瘦果為扁倒錐形或倒卵狀長圓形（長5.81毫米，寬1.07毫米，厚0.40毫米，重0.607毫克），表面有疣狀突起、頂端具2-5根尖刺（平均長2.24毫米），可附着於人的衣物和動物皮毛上進行傳播。

在結實性和散佈特性方面，中央果的數量多、小而輕、散佈早，主要傳播媒介為人和動物，傳播距離較遠，故能不斷拓殖新的分佈地，擴大種羣數量。而邊花果數量少、大而重、散佈晚，主要散佈於母株周圍，故在母株死亡後，仍能佔據母株原有的分佈地。

金腰箭的這種二型性結實方式減弱了同胞之間的競爭，並利用兩頭下注的策略來適應時空異質性，從而使金腰箭在高度不穩定環境中，仍具有巨大的競爭優勢和強大入侵性。金腰箭於1912年在我國香港始成為常見雜草，目前已是我國香港、台灣、海南、福建、廣西、廣東、雲南、四川、江西、湖南、浙江等省的常見農田雜草，對棉、玉米、大豆、甘薯、花生等旱生作物為害嚴重，常與農作物爭水、爭肥、爭空間，造成農作物減產；並漸漸入侵到了一些經濟園林，如橡膠園、茶園和果園，給人們帶來了嚴重的經濟損失，影響了我國農林業的健康發展。目前其還在不斷向外擴張，急需防治。

沙滾果實——沙拐棗

沙拐棗多刺的果實

沙拐棗（Calligonum mongolicum）是一種多分枝灌木，生長於我國內蒙古、甘肅、青海和新疆的各種沙丘、沙地、沙礫質荒漠和礫質荒漠的粗沙積聚處，是防風固沙的先鋒植物，也是優良的薪炭材、蜜源植物和藥用植物。另外由於其莖具節，節間短而彎折，且果實的形狀和大小與棗子相似，故名“沙拐棗”。

沙拐棗植株生長1-2年即能結實，果實5-7月成熟，此時其長7.02-11.40毫米，寬5.10-9.24毫米，厚4.55-8.19毫米，由綠色變成了黃棕色，形狀為圓球形或橢球形，表面密被頂端互相交錯的柔軟細刺，刺的基部稍扁，分離或聯合，連着角質果皮表面，整個就為一刺球，這就是沙拐棗的散佈體。沙拐棗果實的結構特點保證了其在散佈後，不會立即被埋入沙中，而能在有風的情況下，在沙丘表面不斷滾動，尋找適合自己萌發、生長的地方。另外，沙拐棗果實表面的刺還能有效防止動物的取食，並能掛在動物的毛髮上被傳播到遠方，極好地適應乾旱的荒漠環境。

沙拐棗的種子具有生理休眠，從而可以保證它在散佈後有足夠的時間去尋找“宜居地”，並能安全度過沙漠地區寒冷的冬季，在適合小苗生長的春季來臨時，再萌發。

鑽土果實——牻（máng）牛兒苗

牻牛兒苗鑽頭狀的分果

牻牛兒苗 （Erodium stephanianum）為牻牛兒苗科 （Geraniaceae） 多年生草本植物，生於山坡、河岸沙地及草地生境。它具有一種能將自己埋藏起來的“鑽頭”狀果實。

8-9月，牻牛兒苗的果實就成熟了，變成了黃褐色或黑褐色，於是其室間開裂，沿長喙狀花柱基部向上反捲，形成5個分果。每個分果頂端都具有一根長3-4釐米、被毛的扁平長芒，這就是牻牛兒苗分果吸濕運動的武器。當分果掉落地面後，長芒的下部會隨着空氣變幹而不斷螺旋狀捲曲，而上部則不會。在芒上部的支撐下，分果的尖端斜插入土壤縫隙，而芒下部則隨着空氣或地面的乾濕變化而反覆螺旋和解螺旋，不斷產生一個向下的機械力，將分果推入土壤中埋藏起來。為了成功鑽土，牻牛兒苗的分果在形狀上進化成了圓錐形；基部鋭化成針狀，輕易就能扎進土中，甚至人的皮膚裏；表面密被短糙毛，方向全部向上，可防止鑽入土壤的分果再倒退出來。

牻牛兒苗分果的這些特點和傳播機制成功使其免被動物取食，及乾旱和火災的傷害，而能安全地處於一個温暖濕潤的環境中，更好地萌發，從而大大提高後代的成活率，這也是牻牛兒苗能夠廣泛分佈於我國華北、東北和西北地區，以及四川和西藏的重要原因之一。

為了完成傳宗接代的使命，小小的種子中竟藏着那麼多的智慧，讓人不得不感嘆大自然的神奇！

參考資料：

1. 馬金雙. 中國外來入侵植物調研報告[M]. 北京：高等教育出版社, 2014.

2. Wolfgang Stuppy, Rob Kesseler. Fruit – Edible, Inedible, Incredible[M]. UK: Papadakis publisher, 2008.

3. 中國林業局國有林場和林木種苗工作總站. 中國木本植物種子[M]. 北京：中國林業出版社, 2001.

4. Chauhan BS, Johnson DE. Seed germination and seedling emergence of Synedrella (Synedrella nodiflora) in a tropical environment[J]. Weed Science, 2009, 57(1): 36-42. 

5. 陳黎，劉成功，戴淑娟等. 南方紅豆杉種子生物學特性及催芽技術研究[J]. 種子, 2015, 5(34): 72-74.

攝影：李漣漪、劉克明

來源：中國科學院昆明植物研究所