这是唯一的海洋开花植物 在海底开花对其它海洋植物降维打击

摘要:

我们现在的世界,陆地上到处都是具有开花能力的植物,这些植物通过开花吸引昆虫等动物来授粉,然后结出将种子包裹在果皮内的美味果实,吸引各种动物来食用并传播种子。大约1亿年前,其中有一种被子植物将它们的“天赋”带到了海洋,成为海洋中唯一的开花植物。


也正因为这些植物的种子被包裹了起来,所以它们被称为被子植物,新生代就是被子植物和哺乳动物的时代,它们几乎占据了大部分陆地生态位。

然而,如果我们把时间拉回到1.5亿年前,情况是完全不同的,当时与恐龙一起统治地球陆地的是不开花的裸子植物

裸子植物和被子植物大约在3亿年前彼此分离,到了大约1.5亿年前,被子植物开始崭露头角,并在之后的数千万年里,它们完全击败了裸子植物,成为陆地植物界的王者,而到了今天,裸子植物已经只剩下1000来种苟延残喘。

没人知道为什么被子植物如此成功,以及为什么裸子植物在它们面前如此不堪一击,达尔文称之为"abominable mystery(可恶之谜)"。

但不管怎么样,被子植物确实有一些过人之处,它们的生长速度非常快,同时通过包裹种子的方式,让种子传播变得更远——因为风、水、动物的传播都变容易了。


△ 一种海草的花朵©SHANE GROSS

这种由陆地而来的被子植物,对于那些原始的海洋植物来说就是降维打击,所以如今海草早已是海洋中最成功的植物,它们分布在除南极洲外的所有浅海地区,其数量甚至不亚于珊瑚,在海洋中扮演者最重要的生态角色。

它们就是海草,它们会在海洋中开花,结果和传播种子,经历着与它们的陆地近亲完全不同的生存方式。

那么,海草到底是如何适应海洋的呢?在海底开花能够吸引动物帮其传粉吗?


△ 海草的分布-绿色部分

海草是什么样的植物?

海洋中的原生植物——一些种类的海藻和我们今天的主角海草长得很像,如果没有海草的“入侵”,估计浅海也会长满这些海藻。

海藻是藻类,它们非常原始,没有根、茎、叶等植物组织,它们用一个固着器将自己固定在海底,但是这一结构不会吸收养分,它们是通过扩散将营养物质输送到体内;


△ 海草和海藻的区别

而海草,它们与陆地的开花植物一样,通过根、茎、叶进行分工和营养输送,以达到合理利用生存资源。

更重要的是,海草就像草原的牧草一样生长快速和繁殖能力超强,所以海藻并没有太多与之竞争的能力,只是由于光合作用的需求,海草的生长深度通常在1至3米之间浅海(最深的物种达到58米)。


不过,有意思的是,海草并没有多样化,这可能和海洋的地理隔离不够明显有关系,直到今天大约只有72种,只包含四个科。

通常情况下,每个地区只生长一种或者几种海草,只有在极少数热带地区,海藻的多样性才会显得较多——但最多的地区也只有14种。

海草有着极强的无性生殖能力,它们和陆地上的草一样会不停通过根系冒出新芽来克隆自己,创造出一个个由基因相同的个体组成的“克隆草甸”。

由于海草发达的根系在在海洋中很少被破坏,所以已知最古老,最大的植物都是来自同一个海草物种——被称为大洋海神草(Posidonia oceanica)。

而已知最大、最古老的这种海草,其“克隆草甸”有20万年的历史,可追溯到晚更新世的冰河时代,其宽度跨越15公里,比陆地上竹子疯狂得多。


△ 海草Cymodocea nodosa的花朵

海底开花如何授粉?

除了无性生殖之外,作为被子植物,到了海底也没有阻挡它们开花结果,进行有性生殖,但是开花必须要解决的问题就是授粉。

在以前,科学家们普遍认为海草的授粉完全是由水流决定的,因为长期以来都没有找到能够被它们花朵吸引的动物。

直到近些年的研究才发现,有一种海草——泰莱草( Thalassia testudinum)的花粉粒是一些小型虾状甲壳类的食物。

这些小动物食用海草花粉的同时,也在帮助它们授粉,就像陆地上的昆虫一样。

但是,对于大部分海草来说,依然没有观察到有海洋动物在帮其授粉。

海草有着开花植物中最大的雄花花粉粒,达到5毫米之大,而普通的花粉粒通常只有不到0.1毫米。

而且这些花粉粒会聚集成丝状团块,在洋流的作用下移动,这样有利于它们挂在雌花的雌蕊上,从而完成授粉。


△ 海草Posidonia australis的果实

一旦完成授粉,它们就会发育出种子,它们的种子通常具有中性浮力,可以在海洋中漂流很远。

另外,这些种子通常还包含大量的营养物质,有些种类的种子携带的营养甚至可维持到幼苗第一年的发育使用,一些种类的种子还自带光合作用的能力。

总之,相比于陆地的开花植物,海草种子的存活率是非常高的。


△ 植物从海洋起源到陆地的演变、陆地植物的多样化、以及之后海草回归海洋的过程

最后

陆地植物大约从4.5亿年前由海洋的藻类进化而来,而海草重新回到了海洋。

对于植物来说,它们要从陆生环境完全进入海洋环境非常困难,要做到这一点,需要特殊的生态耐受性,例如高盐度、低光照耐受性、水下碳捕获能力、不同的病原体防御、结构灵活性和水下授粉等等。

不过,海草做到了,而且它们可能还做到了三次——有三个谱系都独立进入了海洋环境。

当然,在漫长的海洋生活中,它们中也有一些重新回到淡水环境,据信这种情况独立进化了200多次。

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