多种杜鹃花通过轮流开花而蓬勃发展

这个植物属的演化是为了避免竞争地开花。
Rhododendrons blooming.
杜鹃花草甸覆盖中国横断山脉 秦力

进化“非官方口号”“适者生存” 可能会让人联想到动物们为稀缺资源而斗争,并在一个不确定的、充满恐惧的未来世界中不断适应以求生存的残酷景象。然而,有时进化也可以是仁慈的,甚至带有一点合作。虽然像加拉帕戈斯群岛令人惊叹的乌龟和雀鸟这样的动物通常是进化故事的主角,但一些科学家正在研究植物界以更好地理解这一过程。

今天发表在《生态学杂志》上的一项研究,旨在解开中国一种花的进化之谜。中国西南部的横断山脉的草甸毗邻青藏高原。科学家们认为该地区是生物多样性热点地区,即一个生态脆弱、物种数量异常多的地方。在这里,数十种密切相关的植物似乎和谐共处。

杜鹃花属(Rhododendron)是一类开花灌木,包括亮紫色的杜鹃花(azaleas)、喇叭状的elviira以及蓝彼得。在横断山脉,“它们在山坡上形成灌木丛,看起来像一片花的海洋,”菲尔德博物馆博士后研究员、该论文的主要作者秦力在一份新闻稿中说。

一个被称为物种形成的过程导致了这里杜鹃花的多样性。物种形成是指一个新物种从一个共同的祖先产生。根据芝加哥菲尔德博物馆馆长、该研究的资深作者里克·里(Rick Ree)的说法,新分化的物种应该比关系更疏远的植物在生态上更相似。

“在生态学中有一个基本的概念是‘生态位’,即一个物种的生活方式,比如它吃什么以及它如何适应环境,在同一个群落中是无法被复制的。如果两种生活方式相同的物种生活在同一个空间里,它们就会互相竞争,所以它们中的一个或两个都会适应拥有不同的、不重叠的生活方式,否则它们就会灭绝,”里在一份新闻稿中说。“由于有这么多密切相关的杜鹃花物种生活在这些山脉中,我们想弄清楚它们是如何能够共存的。”

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为了解开这个谜团,研究小组研究了34种杜鹃花的开花模式。就像这些植物有共同的日历一样,研究小组发现它们在季节的不同时期 burst into bloom,这样它们就不必争夺传粉者的注意力。

这种独特的花属植物令人困惑的是,密切相关的杜鹃花在这里应该更容易陷入资源争夺战,但它们却有多种方式来适应共存。“它们在土壤、光照和湿度的偏好方面可能差异很大,这是非常基本的生理功能特征。它们也可能进化出差异来减少交叉授粉或争夺传粉者的可能性。这可以通过花朵的形状、大小或颜色差异来体现,或者可以通过它们何时将花朵提供给传粉者来体现,”里说。“通过划分时间表,它们可以减少浪费花粉和生殖资源的几率。” 

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根据这项研究,这些进化策略有助于解释为什么杜鹃花随着时间的推移没有导致彼此灭绝。

“一开始,我们猜测时机很重要,但我们不是很确定,”里在新闻稿中说。“在喜马拉雅地区有一个很长的赏花季节,这是显而易见的——有些物种在雪地背景下绽放出引人注目的花朵,而有些则要等到夏末。我们的数据分析证实了这一猜测。”

确认开花时间的日历将是更好地理解这些植物面临气候变化威胁的关键。根据里(Ree)的说法,有证据表明气候变化正在影响开花时间,导致植物数量下降和灭绝。

“问题是,全球的植物群落将如何应对?天气是促使它们开花的一部分,由于气候变化影响天气,它很可能会改变这种竞争格局,”里在新闻稿中说。“当环境变化时,物种有三个选择:迁徙、适应或死亡。气候变化正在加速这种动态。”

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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