在革翅目昆虫中的听蠼螋,俗名叫耳夹子虫,它们长条形的身体,表皮坚韧,有较短的角质前翅,后翅膜质扇形,平时折叠在前翅下,有一对坚硬的钳状尾须.喜欢生活在石头下、树皮下、树洞、土缝及肥料垃圾堆中.一般夜间活动,与人类关系不十分密切.在雌虫交配后,还未产卵前,就用嘴和足忙着为子女挖一个8～10厘米深的小土洞,作为育儿室,并把里边修理得非常整齐,同时还从嘴中分泌粘液涂沫在洞壁表面,犹如装饰房间粉刷墙壁一样,显得更加光滑明亮.母亲认为做的育儿室很满意,便进入孕房,并用泥土把洞口封严实,在洞内开始作临产前的休息和准备.当产完一粒粒卵后,雌虫便像母鸡孵小鸡一样卧伏在卵堆上,不吃不动,约经20多天的耐心等待,小幼虫便出世了,并爬在母亲背上休息,有时兄弟姐妹们还相互追逐玩耍,可开心了.约三天后,夜深人静时,母亲便小心翼翼地把洞口打开,拖着劳累的身体为儿女们去寻找食物,离洞前,唯恐顽皮的子女偷偷溜出来,被伤害或丢失,还从洞外衔上把洞口堵好,才能放心地离去.当子女蜕一次皮长到二龄时,母亲才打开洞口,只允许它们在夜间外出到洞口附近活动一下,并学习找食物的谋生本领,当有个别顽皮的子女远离洞口时,母亲担心出差错,还用触角驱赶它们赶快回到洞口附近,如遇不听话的,还会咬上一口,以示警告它速回.直到子女蜕完两次皮到三龄时,才允许它们随意出洞,各奔东西,独立生活.耳夹子虫对子女的关怀照顾,可说是无微不至.
巧筑育婴室
在昆虫中,膜翅目的蜜蜂、胡蜂、泥蜂和蚂蚁,以及属于等翅目的白蚁等昆虫,都过着有严格分工的群体社会性生活,它们为儿女做的育儿室,可说是达到了巧夺天工,真可称得起是昆虫中的建筑师了.
家养蜜蜂主要有两种:一种是中华蜜蜂,简称中蜂;另一种是意大利蜂,简称意蜂.它们构筑育儿的巢房是在木箱内,人工造的活动的木框上,由几千个巢房组成一个巢脾.巢脾上的巢房因用途不同,大小也不一样.巢房主要分工蜂房、雄蜂房和蜂王台,此外还有少量过渡类型的巢房.
工蜂房:在巢脾上最多,每个巢房都是六菱形的筒状,筒的底面由三个菱形面组成.各个巢房有规则地排列,相互都连接着.这种结构的巢房既牢
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固又节省材料,是用来哺育工蜂及存放蜂蜜和蜂粮的.
雄蜂房:是巢脾上靠下方稍大些的巢房,主要是培育雄蜂的,也能贮存蜂蜜.
母蜂台(王台):专门用来培育母蜂的巢房,多在巢脾下方,形状像一个花生向下垂着,外表有凹凸不平的皱纹.
过渡型巢房:在工蜂房和雄蜂房之间,以及连接巢框的地方,形状为不规则的多角形.主要用来贮存蜂蜜和加固巢脾.
蜜蜂通过分泌蜡鳞在巢房上,构筑如此牢固精美、复杂科学的蜂巢.
胡蜂也叫马蜂,由于是野生的,它的蜂巢主要建筑在树木枝干上、屋檐下、树洞里或房屋内,也有在地下的.胡蜂群体中,也有女王、工蜂和雄蜂之分.一般在春天,女王到各处寻找衔叨木质纤维和碎纸屑,经咀嚼成纸浆状,便开始筑巢.选好筑巢地点后,先筑成一个短圆柱形基础,然后在此处逐渐扩大,倒悬挂在筑巢的物体上.每个蜂房口朝下,内产一粒受精卵,待孵化出幼虫后,由工蜂猎捕小昆虫或蜜糖等营养物质喂养,幼虫老熟化蛹时,成蜂便用纸浆做盖子将蜂房封闭,待蛹羽化为成虫时,自己咬破封闭的纸盖爬出来.雄蜂与幼女王交配后即死亡,只留成熟的雌蜂渡过寒冬,等到第二年开春时又重建新蜂巢.最大的蜂巢直径可达66厘米,这样一个多层的蜂巢倒悬挂在树上或岩石上,真好像是一座空中楼阁.这样的结构对免受天敌侵害和雨水冲刷十分有利.它与蜜蜂筑巢异曲同工,都可谓是昆虫中技巧高超的建筑师了.
繁殖力最强的昆虫
昆虫在长期进化发展中,能够保持久盛不衰,这其中的一个奥秘,是与它们有很强的繁殖能力有着十分密切的关系.
许多昆虫的一只雌虫一次生产下成百上千粒卵已是很普遍的现象.如危害玉米的玉米螟一只雌虫可产卵1250粒;危害棉花的棉蛉虫一只雌虫可产卵2700粒;一只介壳虫雌虫可产卵4500粒.获得高产称号的蜜蜂的蜂王,一天就能产2000～3000粒卵;白蚁的蚁后一昼夜可产卵3万多粒.它们的一生恐怕要产数亿卵了,它们的繁殖能力是多么惊人啊!
危害棉花的棉蚜及危害桃树等果树和蔬菜、烟草、花卉的桃蚜,它们的身体虽只有2～3毫米长,可是身体的形状和类型在一年中却有多种性行为的变化,而且繁殖下代的方法也非常奇特.生活在桃树和其他果树上的桃蚜,可分有翅孤雌蚜和无翅孤雌蚜,两种类型的蚜虫又能都产下有翅的雌性母和无翅的雄性母,同时分别可产生孤雌胎生无翅雌性蚜和有翅雄性蚜,后两者交配后可产下越冬卵.而在烟草上生活的桃蚜则孤雌胎生15～17代有翅迁移蚜(也叫侨蚜),迁至蔬菜上侨居繁殖5～6代后,便产生性母蚜,再产下有翅雌性母,迁返桃树上……如此形态不同的多类型,转移寄主生活及孤雌胎生和有性生殖相互交错的繁殖方式,使桃蚜一年可繁殖20至30代,其后代如果不死,恐怕要布满整个地球,到那时我们人类在地球上恐怕很难找到立足之地了.据有人推测,棉蚜在6～10月的150天中,所繁殖的多达6万亿亿只后代如果都活着,把它们头与尾相接起来,可绕地球3圈.
在大自然中,当然不会出现这种蚜虫布满全球的景象,原因是大自然中的气候千变万化,风、雨、冰、雹等自然灾害以及人们采取综合治理害虫的
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各种措施,才使昆虫与其他生物长久保持生态平衡的状态下,互相制约又互相生存发展.
孤雌生殖的轮虫
科学家们在早期研究轮虫时,发现它们都是雌虫,根本找不到雄虫,这是为什么呢?直到1948年,一位科学家才偶然发现了雄性轮虫,而且数量极少.动物学家们对此进行了细致的观察和研究,终于揭示了轮虫生殖的秘密.
原来轮虫在一年中会繁殖多代,而且多数世代是没有"父亲"的,完全雌虫单独进行生殖,故称为孤雌生殖.轮虫的生殖方式受季节和气候的影响很大,如果条件适宜,雌虫会产出大量的不需受精卵,这些虫卵落入水底后,可以直接发育为轮虫.在一年的生活中,轮虫会进行20至40代的孤雌生殖.
当环境条件比较恶劣时,轮虫才进行有性生殖,它们的有性生殖非常有趣;首先由雌虫产出需精卵,这种卵比较特殊,当它遇到了精子时,会与精子结合沉入水底,并且形成一个厚厚的保护壳,用来抵抗不良的环境,等待条件转好后再发育为成虫.若是需精卵未能遇到精子,它们会立刻改换性别,生殖为雄虫,在水中寻找雌虫进行交配,以便延续后代.雄轮虫的身体很小,而且结构简单,不吃食物,专行交配,几天内就会死亡.轮虫每年只进行1到2次有性生殖.所以人们很难找到雄虫.
轮虫的多代孤雌生殖和少量的有性生殖现象,是动物界中的一种适应方式.动物学家们认为,轮虫的生殖能够最有效的利用环境和时间的变化,因为在条件适宜时,孤雌生殖会使繁殖速度加快,后代数量剧增.当条件不好时进行有性生殖,可以改善后代的遗传质量,增强适应能力.当两种生殖在一年中交替进行时,后代无论在数量上和质量上都有所提高,对种族的繁衍有重要的作用.所以轮虫家族极为兴旺,构成了最常见的水生浮游生物类群之一.
在动物界中,孤雌生殖并不是轮虫所特有的现象,我们常见的水蚤(鱼虫)、卤虫和蚜虫等都有这种生殖现象.
看不到新郎的叉溛
丰富多彩的动物世界,千奇百怪,变幻莫测.在海滨泥沙滩生活的叉溛,亦可称为奇特的一类.它们的雄虫与雌虫差别极大,雄虫小的可怜,也不会自己取食,只能像寄生虫一样生活在雌性动物的身体中,靠雌虫供给营养,虽不能称之为"懒汉",却可算是"新娘"肚子中的"新郎"了.
叉溛是环节动物沙蚕的近亲,但与沙蚕的身体差别很大.它的雌虫体长约8厘米,却有一个近1米长的吻,吻的末端分为双叉,故称它们为叉溛.
在它的身体表面有许多的乳头状突起,用来分泌大量粘液,可使身体表面润滑,减少泥沙的磨擦.在生活时,雌性叉溛将身体强烈收缩,可迅速钻入松软的泥沙之中,行穴居生活.随后,叉溛将体前端的吻舒展开来,沿泥沙的管道伸出洞穴,不断摆动两个吻叉,捕捉微小的藻类及动物,送入吻内的口道之中.在叉溛的口道内有纤毛构成的食物沟,可将食物转运到口中.当外界出现一些异常现象时,叉溛可以立刻将1米左右长的吻全部收回,顿时变得无影无踪,使它们的天敌毫无办法,只得怏怏离去.
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起初,动物学家在研究叉溛时只发现了雌虫,从未见过雄虫,那么雄虫到哪里去了呢?后来在解剖雌性叉溛时,在它们的体腔和肾囊里发现了一种微小的动物,经过鉴定确认为是雄性叉溛,它的身体只有1到3毫米长,结构极为简单,体表披着纤毛,没有吻和消化道,只有生殖器官.
为什么叉溛的雌虫与雄虫的差异会如此之大呢?动物学家在认真研究了叉溛的生活史以后找到了答案;原来叉溛的幼虫时期是不分雌性与雄性的,幼虫在海水中游动时,若遇到了雌虫的吻叉,就会被吞入体内,但不会像食物一样被消化,而是转移到雌虫的肾囊中,这时幼小的虫体由于受到了成年雌虫激素的诱导,逐渐发育为雄虫.在每个雌性叉溛的体内可以找到大约20个左右的"新郎".如果叉溛的幼虫在海水中没有接触到雌虫,一年以后,就变成成熟的雌虫在水底生活了,同时也开始筹备自己的婚姻大事,招募幼虫,贮备"新郎官"了.
可见,叉溛的性别是由环境条件所决定的,幼虫没有性别差异,成虫的性别取决于是否遇到雌虫.动物学中称这种现象为激素诱导,这也说明不同的动物都有自己适应环境的独特方式.
玫瑰花做的育儿巢
在一些地区观察玫瑰、丁香能找到一些上面有圆形或椭圆形缺口的树叶,通过仔细辨认会发现这些痕迹是昆虫留下的,那些咬掉的部分,是让昆虫当作食物吃了吗?
原来有一种昆虫——切叶蜂经常光顾玫瑰和丁香等植物的叶子,它们用锋利的上颚,从这些叶子的边缘切取椭圆形或圆形的叶肉,再利用自身的体重,把其中椭圆形的叶片卷成筒状,运到巢穴所在地.切叶蜂的巢穴一般建在地面的扁石下或两块木板之间的窄缝处,或者利用腐朽木头中其他昆虫丢弃的洞穴.它把这种椭圆形叶片卷成的套管送入巢穴中当作幼虫的孵化室,室中间放上一块花蜜花粉,在其中产一粒卵,然后拿切好的几片圆形的叶片做一个盖子盖在套管口上;接着再做套管,再产卵,加盖,重复几次,完成繁殖后代的活动.一连串的套管连在一起,就像一支香烟,它能起到防潮的作用,这种具有防潮隔离层的孵化室,是保证幼蜂良好发育的场所.
现在我们知道了原来玫瑰、丁香树叶上的圆形和椭圆形缺口是被切叶蜂切去给它的小宝宝造育儿室去了.虽然这样的孵化室和蜜蜂的巢材料不同,但功效一样,同时还经济、耐用、美观.
泥蜂妈妈
有些昆虫的行为真是又"聪明"又有"理性",比如泥蜂.
泥蜂在繁殖后代的活动中,有一系列孵卵、护卵的措施.它在产卵前,先在沙中挖一竖式井穴,底部加宽构成一侧室.它的前脚上有一组硬毛可挖掘沙土,挖下的沙土用上颚和胸部夹住运出竖井,撒在周围.天气好时,这一工程有一小时便可完工.泥蜂对这个竖井要加以临时封闭,用一个小石子嵌在井口上,再盖上细碎的沙石,防止其他的"不速之客"入侵.为了找到这块大小合适的小石子,可费掉泥蜂不少的精力,太大嵌不进去,太小又落到井底,因此它需要反复试验多次才完成保护性的封闭工作,很多不合适的
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石子不得不舍弃.
封好了井口,泥蜂下一步要去猎蛆,先将蛆麻痹,再费力地拖回巢穴,将覆盖井口的小盖石小心地放在一边,然后泥蜂倒退着拖着扭进入井底测室,在蛆上产一粒卵,再爬上来,再一次填好竖井口,开始为产下一粒卵筑巢.
每天早上泥蜂都要逐个巢穴检查一番,假如幼虫还未孵出,便又填好竖井;要是幼虫已经孵出并开始吃食的话,泥蜂这位尽职的母亲就会捕来一只或两只蛆补充食物.下次再检查时,又会补充6～7条,以后就封好竖井再也不回来了.
泥蜂长期形成的有利后代生长发育的保护行为,真可谓周到细致.
鱼虫有冬卵和夏卵
鱼虫即枝角类有两种生殖方式:即孤雌生殖(单性生殖)和两性生殖.
单性生殖产夏卵,是在温暖季节、条件适宜的环境,卵巢不断有卵成熟,从输卵管排出,卵内含有许多浅色的脂肪小滴和一颗较大的杂色油滴,卵外包着一层柔软的卵膜,这是从输卵管排出时由卵的细胞质转化而成的,卵较小未经受精就能发育,所以又叫非需精卵,由输卵管进入育儿囊(孵育囊)
内,迅速发育,很短时间就孵出幼体,经几次蜕壳,约需1～4天离开母体、独立生活,属卵胎生生殖,每胎能产很多幼体.母体产后几小时,蜕壳一次,长大一龄,接着孵育第二胎.夏卵是连续排出的,约间隔25秒钟排一个.大型枝角类一生能排夏卵1千多个.枝角类的寿命与温度和食物有关,低温、缺食条件比高温、足食条件寿命长.大型袦寿命较长,约为90天,个体较大,它在8℃条件下寿命100多天,28℃条件下,只有25.6天.夏卵孵育的幼体除最后一代外,几乎都是雌性的.幼体的性别形成,受外界条件很大影响,在夏卵进入孵育囊前15分钟,如果是处于缺食和低温等条件就会促使夏卵孵出雄体.
两性生殖产生冬卵,在环境条件恶化时,夏卵不仅孵化出雌体也孵化出雄体.卵巢内的卵细胞也是4个一群的相互集合.大多数细胞群形成营养细胞,少数细胞群像夏卵的形成一样,各群中的一个细胞形成卵母细胞,其他3个形成营养细胞,因此有两种营养细胞供一个卵母细胞吸收并经过其它变化,形成冬卵,卵的个体较大,内含多数小而黑色的卵黄粒,卵排入输卵管或孵育囊,等待受精.群体出现雄体,即进行雌雄交配,雄体小,利用其带粗钩或长鞭的第一胸肢以及小触角的刚毛攀附于雌体,将后腹部伸入雌体壳瓣内,射精于孵育囊或输卵管内.有时两只雄体与一只雌体同时交配,合抱的雌雄体在水中游泳,长达一天.交配后,雌雄分开,雄体再与别的雌体交配.冬卵经受精后发育,所以又称需精卵,在孵育囊内两天后发育至囊胚期离开母体.过去认为冬卵必须经受精才能发育,但近年发现北极地区的枝角类,由于温暖季节短,在形成冬卵时,种群中没有雄体出现,冬卵在环境条件改善后,即能孵出幼体.冬卵每胎仅1～2个,卵数在各种中恒定不变,冬卵的卵膜特别厚,卵膜外还有其他结构,有的是输卵管分泌的透明胶膜,有的是孵育囊底部的腺上皮分泌形成硬壳,有的由母体的壳瓣全部和部分形成卵鞍.有的卵鞍内形成储气室,而飘浮水面群集于岸边,有的卵鞍边缘有钩,刺附于动物体上,或被动物吞食排出,而得到传播,冬卵能抵抗寒冷与干旱等不良条件,在泥土中干燥达20年以上的冬卵仍能孵出幼体.
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文明的蚂蚁王国
在《格利弗游记》一书中,斯威夫特描写了一次到"小人国"旅行.此地居民是一些很小的人,他们是技术高超的工程师、数学家和机械师.
世界上确实存在一个真正的小人王国,早在人类出现于地球的数百万年前,那里的文明就已经繁荣兴盛起来了.这是一种蜜蜂、蚂蚁和白蚁的文明,它们的工作效率超过任何人类社会,它们的数目也远远超过整个人类.
恐龙还在世上漫游时,白蚁创造了地球上第一个拱顶;蜜蜂是空中航行的先驱,它数百万年前就在太阳的引导下旅行;蚂蚁是最早的农学家,它们用谷物做"面包",养"家中",并且贮存肉类.而蚂蚁的社会是很严密的,它常常作为动物行为学家的研究对象.蚂蚁社会主要由不会生育的工蚁组成,蚁后是唯一能生育的母蚁,一天产卵成千上万.蚁群组织工作极好,一旦有一个"侦察兵"发现了一只死蚱蜢,很快消息就会传到蚂蚁山,蚂蚁便成百上千地赶赴现场,分工合作,把食物分割、搬运、存贮完毕.它们的工作效率极高,协调极好,值得行政官员学习.可是有一天,蚂蚁会全部放假,原来,未受精的蚁后和年轻的雄蚁要举行婚礼,这时全国一片欢腾,它们举行空中飞行婚礼.此后,每个新蚁后就将得到一个属于她自己的蚁群,或者和另外蚁后共同占有一个蚁群.
蚂蚁有10余个用气味来表达的"字",用气味来传递消息,指示方位,识别朋友.蚁群间有谈判,有战斗,还会计划生育.
18世纪,有人请数学家玛拉蒂解答问题——"容器应该是怎样的形状才能用最少的材料达到最大的容量?"回答是——六角形.然而早在数百万年前,蜜蜂在建造一个蜂巢时,它们就做出了这一创造.它们是天生的酿造工人和建筑师.前苏联生物学家马祖金.波士尼亚可夫声称,蜜蜂懂得数学和几何学.他准备了一组牌,上面画着不同数目的小圆点,然后把一小碟糖浆放在有3个圆点的牌上,让蜜蜂饱餐一顿.几天后,他又准备了一套牌,这样上次蜜蜂到3号牌上去所留下的气味就不复存在了.然而这时,蜜蜂却直接飞到了3号牌上,在那里期待受到款待.后来,科学家将糠浆移到7号牌上,第2天它们又飞到了7号牌上.显然,它们会数每张牌上的点数.此外,他们会识别一个四方形、三角形、十字形、圆圈,甚至更为复杂的图案.
白蚁也是天然的建筑师,几个世纪里,它们一粒土接一粒土地建造了直径达100米,重量达数千吨的建筑物.这些巨大的巢穴丝毫不差于地面的南北轴线.好像在建筑过程中使用了指南针.
不能忘记,世界上占所有动物总数80％的是昆虫,人们可以称地球为昆虫的行星.昆虫是值得我们关切的种类.
植物的繁殖
植物也有性别
人人都知道动物有雌有雄,可是对于植物也有雌雄这一点,不少人也许不大注意或不大了解.其实,在高等植物中,性别的分化情况比动物要复杂
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得多.就拿大家熟悉的玉米来说,顶上开的是雄花,它由花药和花丝组成,花药中包含着千千万万的花粉;从玉米苞的苞叶尖上抽出来的"胡子",则是雌花,它由柱头、花柱和子房组成,子房就是结果育种的地方.这种在一株植物上雌花、雄花分开的植物,叫做雌雄异花同株植物.而千年桐、银杏、油瓜等,虽然也是雌雄异花,但它们的雄花和雌花不生长在同一株树上.这样的植物,则称之为雌雄异株植物.水稻、小麦又不同,它们的雌、雄性器官长在同一朵花里,在植物学上把这种花叫两性花,这种植物则是雌雄同花植物.更有趣的像番木瓜,它既有单性花,又有两性花,为一种"混性植物",特别是在一些雌雄同株异花的植物上,花的性别还可随着开花的部位,植株的年龄而变.如蓖麻,下部开的是雄花,中部开的是两性花,上部开的几乎全是雌花.所以说植物的性别比动物要复杂得多.
在植物界中,植物雌、雄同株或异株已经不是什么新闻了.但是雌雄互变现象,却是令人费解的.天南星属中有些植物,在春天生出时都是雄株,可是"公"的经过了3～5年生活之后,又摇身一变成了雌株.更为奇特的是,过了一些年之后,又恢复成雄株.性别的变化曾引起不少生物学家的兴趣.
研究发现,植物性别变化,与植物体内激素分泌情况有关,如细胞分裂素、赤霉素、乙烯等都参与了性别分化的作用.环境条件的改变,使体内的性激素发生变化,也可以改变性别.例如黄瓜,早期少施氮肥、多施磷肥,增加灌水,就可以促进多开雌花.又如大麻,在无氮培养液中生长,几乎全是雄株,但是随着氮肥增加,雌株的比例也会相应提高.用化学药剂处理,在黄瓜幼苗长到2～3片真叶时,喷洒万分之一的带乙酸钠盐溶液,则可以使雌花在数日之内增加3倍.
控制植物的性别,夺取农业高产,这已经不是什么幻想了.人们通过控制环境条件、化学处理等方法已在生产上取得明显效果.
植物世界的"媒人"
开花、传粉到产生种子,这是开花植物繁衍后代的一种有性生殖方式.
自然界中,除了豌豆、菜豆少数植物是自花传粉,即自己的花粉落在自己同一朵花的柱头上之外,大部分开花植物都是异花传粉的.异花传粉一定要借外力传送.那么,一株植物的花粉靠什么力量传到另一株植物的柱头上呢?
说来也十分有趣,原来植物有各种各样的"媒人"来帮忙.
那些花瓣美丽、气味芬芳(也包括臭花)和有香甜蜜汁的花,它们能用色、香、蜜来引诱蜜蜂、蝴蝶、飞蛾、甲虫、蝇或蚂蚁等昆虫来为它们传粉,这叫虫媒花,各种昆虫就是它的"媒人".像杨树、松树、稻、玉米等一些植物,全靠风来做"媒人",它们不需要有美丽的花瓣,这是风媒花.风媒花的花粉数量很多,花粉光滑而干燥,有的甚至带有便于飞行的气囊,在风力的帮助下,花粉可以随风升到超过2千米以上的高空.当风媒花的花粉随风飞扬,落到同种植物雌蕊的柱头上以后,也可以达到受精的目的.风媒花的植物在长期适应风力传播花粉的演化中,像稻、玉米等植物雄蕊的花丝已经演变得特别细长,使花药悬垂在花的外面.这样,当它们在微风中轻盈摇曳时,就能更好地散发出花粉;与此相应的雌蕊的柱头也变得突出而且富有粘性,有的就像羽毛一样(如稻、雀麦等的柱头),可以更有效地接受由风送来的花粉.
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靠水来传送花粉是水媒植物的特点.最有趣的是苦草,扎根在水下的淤泥中.它的雄花花蕾形成后,从花梗脱落,漂浮在水面上开花;雌花花蕾形成后,则借助一根极长的花梗伸长在水面,雌花在水面上开花,但不脱离花梗.这时,浮游在水面上的雄花,经过与雌花碰撞后进行传粉,随后,雌花闭合,那根延伸得很长的花梗会表现出螺旋状的卷曲,把雌花拉入水底,让果实在水底成熟.
在热带和部分亚热带地区,还有靠鸟和蝙蝠来传粉的.蜂鸟很小,当它来访时,在花外固定的位置上振动翅膀,将长而硬的喙伸入花内用长舌来采蜜,它那娇小的躯体及头部也就碰触到了雄蕊和雌蕊,从而达到了传粉和受粉的目的.蝙蝠也是植物的传粉者,这一点也许还不大为人们所熟悉.蝙蝠传粉的对象是夜间开放的花,它们大多是直接在茎上开花的"茎花植物"(如菠萝蜜等).这些花大多花冠张开得很大,有大的花药及胶粘的蜜腺,蝙蝠喜欢食用它们富含蛋白质的花粉,同时以帮助传粉作为报偿.
植物繁殖后代的方法
"种瓜得瓜,种豆得豆",种子是植物传宗接代的一个主要手段.但是通过根、茎、叶来扦插,像孙悟空"分身术"那样,也可以再生出新的植物来,俗话说,"无心插柳柳成荫",插柳就是用茎进行扦插繁殖的一个最好的例子.
实际上,靠茎来繁殖的例子多得很.对于有鳞茎、球茎、块茎、根状茎或匐伏茎的植物,用茎进行营养繁殖比用种子繁殖更为普遍.土豆大家都很熟悉,在供人们食用的块茎上,有许多像眼睛一样的小凹窝,窝内就长有芽,叫做"芽眼".由于芽眼中的芽太小,平时不仔细看是看不见的.种土豆时,只要将这些带有"芽眼"的部分切成小块来种植,就可以发芽长出新的土豆来.山药更是一种有趣的植物,它的肥大的技状或掌状根,是我们食用的部分.在它的地上部分的叶腋内,还生长着一些也可以吃的有指头大小的"珠芽".珠芽有一个奇怪的别名叫"零余子",它是茎的一种变态,在它的顶端也长有"芽眼",所以用它也可以进行繁殖.
还是回到插柳上来吧.插柳之所以能活,是在于这一段茎虽然脱离了母体,但仍然是有生命的.只要环境条件合适,在截断的伤口部分,细过细胞分裂可以产生出一团白色的细胞团(愈伤组织),并且从这愈伤组织的地方能长出根来.这样,截下的那一段枝条就成了一颗能独立生活的植株.用扦插来繁殖的植物很多,像果树中的无花果、葡萄、石榴;林木中的白杨、泡桐、水杉、桑树;观赏植物中的夹竹桃、月季、非洲紫萝兰等,它们中有的是用茎、有的用叶、有的用根,通过扦插繁殖可以在短期内迅速扩大植物的数目,而且可以保证植株的遗传特性不变.对于有些采用扦插而不易生根的植物,还可以用植物激素,如萘乙酸、吲哚乙酸、吲哚丁酸处理来促进插枝生根.
近年来,随着生物工程技术的迅速发展,利用植物组织培养的方法已可使植物的一小块叶、一小段茎,甚至一个细胞,将它们放在玻璃瓶内的培养基上培养,而产生出成千上万的植物新植株来.这叫做植物组织培养法,它能快速繁殖植物新植株,所以有时就简称"组培"或"快繁".这种方法与用扦插的方法相比较可以说又前进了一大步.
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种子萌发
种子植物的生长,是从种子的萌发开始的.在适宜的温度、充足的水分和氧气供应的条件下,种子从休眠的静止状态转变为活跃状态并开始胚的生长,这就是萌发.种子萌发后,胚继续生长,通常以胚根或胚芽伸长到一定程度时,作为种子萌发的标志.如水稻,在胚根突破种皮时为"露白",幼芽长度达到种子长度的一半则为萌发.
萌发的过程,从种子吸水膨胀开始,然后种皮变软.吸水之后,原生质由不活跃的凝胶状态变为活跃的溶胶状态,种子内代谢活动大大加速,贮藏的物质发生转化,并分解为可溶性的简单化合物,运送到胚部的生长区,作为幼苗未独立之前细胞活动和生长所需的物质与能源.所以,水是种子萌发时物质转化、能量转化与形态转化的必不可少的条件.
在水分吸入的同时,氧气也随之进入种子.通过充足氧气的供应,使贮藏的有机物逐步氧化分解,最后生成二氧化碳和水并释放出能量.因此,种子萌发时能量的供应过程也是一个需氧的过程,如果氧气供应不足,正常的呼吸作用会受到影响,种子也不能正常萌发.所以播种时如果播得过深或土壤积水都会造成种子缺氧而影响萌发.
萌发的另一个重要条件是温度.温度的高低主要与酶的活动有关.种子萌发时内部发生的一系列生物化学变化,都是由酶在控制着.温度低时,酶的反应慢或停止;温度太高,酶又会被破坏,因此,种子萌发时必须有一个最适的温度.多数种子萌发时所需的最低温度为0～5℃,最高不超过35～40℃,而最适的为25～30℃.
一般说来,只要是有生活力的种子,在满足了水分、氧气、温度这三个条件之后都会顺利萌发.但也有少数种子萌发时则需要光照或黑暗的条件.
如胡萝卜、烟草和禾本科牧草的种子在光下萌发更好,而苋菜种子只有在黑暗中才能萌发.
种子萌发是植物一生中一个转折时期,了解了它们在萌发时必须的条件及物质转化特点,对合理运用农业技术措施,促进生产发展极为重要.
会爬行的种子
会爬的动物在自然界中到处可见,爬行的蛇,可作尺蠖运动的昆虫幼虫……可你见过自己会爬的种子吗?
野燕麦的种子就有会爬的本领.先来看看它是怎样爬行的.它的种子外壳上有一根长芒.芒的中间呈膝状弯曲.长芒分为芒针(上部)和芒柱(下部)两个部分.芒柱平常是扭曲着的,它有个特殊功能,即对空气干湿度极为敏感.空气相对湿度的增加,芒柱不断吸水膨胀,随后发生旋转.芒针在旋转的芒柱带动下也朝同一方向旋转.这时膝状弯曲部分会逐渐伸直,种子便向前爬行.如空气变得干燥,芒柱就会由于不断的失水而干缩,随之产生反向的旋转运动,长芒中间部分又形成膝状弯曲.这样,由于长芒的伸曲运动,种子便产生了向前的爬行动力.又由于种子外壳上生的细硬的短毛是朝同一个方向生长的,因而起着种子只能向前而不能后退的作用,野燕麦种子就是这样一点点向前爬行,遇到地缝,就可钻进去,一当外界条件适宜时,
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就在那里萌发生长.
动物的爬行运动是主动的寻食、捕食或主动逃避敌人的攻击.而野燕麦的种子爬行却是被动的,它以空气相对湿度为调节,机体结构相应地发生变化,从而产生一种爬行形式,爬行的结果传播了种子,这种适应不仅保护种族,而且繁殖了后代.
动物帮助传播种子和果实
植物种子和果实的传播媒介中,鸟类、哺乳类和昆虫等动物起着积极作用.
动物帮助传播种子和果实,有些时候一半的功劳还得归功果实种子自己,因为它们具有特殊的结构,如倒钩、直刺和钩刺.当动物掠擦这些粘附物的亲本植物时,它们就可能粘在动物毛皮上,随着动物的活动可能扎进和刺激皮肤,动物就会设法把它们从毛皮上抓下,因此种子和果实也就传播到别处了.
你也许还记得,秋天穿过草丛,衣襟和裤腿上常常会挂上一些小草籽.
你不也成了种子的传播者了吗?
有些种子掉进土壤里,当动物走过时,泥土和种子一起粘到动物的脚上,种子同样可以被运到很远的地方.
有些植物的果实吃起来鲜美可口,因而成了动物的美味佳肴.许多果实也是依靠它们的香味或艳丽的颜色来吸引动物的.包在果实里的种子被动物吞食后,多数种子的外皮可抵抗动物的消化酶而不被消化.当动物活动时,种子便随着动物的粪便而传播.
候鸟往往是义务传播种子的大军,每年数以万计的候鸟从南到北,从北到南大规模迁徙,它们往往无意中携带种子,南种北移,北种南运.这些种子到了新的环境,只要条件适合,便可萌发、生长、发育,在新的环境中繁衍起来.
朴素无华的风媒花
虫媒花有三宝:花冠鲜艳,气味芬芳,而且有蜜腺能分泌甜美的蜜汁.
可是自然界的花并不是都长得这副模样,相反的有些长得很小,既不美艳,又无香味和甜汁,像小麦、水稻、杨树和栎树等的花就是这样,得不到昆虫等"月下老人"的青睐.它们只好借助风的帮助来传送花粉了.
不要以为风力传粉是方便的事,一阵风来就可以把花粉吹落到另一朵花的柱头上.事情没那么简单.植物生长在空旷的地方,风向又经常在变动,要使细小的花粉刚好落在纤细的柱头上,该是多么困难啊!
风媒花在自然选择中,产生了种种适应于利用风来传送花粉的特点.
风媒花虽然比较细小而不显眼,但在同一植株上的花朵数量很多.例如胡桃花、杨树花都排列成柔软下垂的柔荑花序,玉米的雄花排列松散的圆锥花序(俗称天花),在微风中花序来回摇动,使花药中的花粉易于散布到大气中去.
有些风媒植物的雄蕊花丝比较长,当花药开裂后,花丝就失去膨压,于是花药就悬挂在花外.如水稻等禾本科植物的花药在成熟时就露在花外,它
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随风摇摆,很有利于花粉的散布.
风媒花的花粉一般又小又轻,表面光滑不具粘性,极易被风吹走.哪怕是只有一丝微风,都可以使它们远走高飞.最令人惊奇的是松树花粉的传送了,其花粉两侧生有两个像网袋一样的气囊,仿佛长有翅膀那样,随风飘扬,朝着远处的雌花飞去,即使远到50公里以外,照样能与雌花传粉受精.同时,风媒植物的柱头又比较发达,常常扩展成羽毛状,这样就使花粉容易附着,因而增加接受花粉的机会.
风做"媒人",花粉难免吹落到其他地方而产生浪费.有人计算过,相隔2.5公里距离的两朵花,平均1440粒花粉中才可能有2粒花粉吹落到雌蕊的柱头上.其余的都刮得无影无踪,化作灰尘了.风媒花无奈只好以产生大量的花粉作为浪费的补偿.如松树的一个花序可产生16万粒花粉粒,以至每到春天松树开花季节,松树下总是落有一层硫磺色粉末.一株玉米可产生约5000万粒花粉,玉米开花季节如果我们在地里走一趟,会明显地感觉到花粉在扑面而来!风媒花以极高的"保险系数"保证了传粉能够实现.
有些落叶林中的风媒植物,还具有先花后叶的习性.榆树、杜仲、紫荆、杨树等,它们每年都在叶片萌发前开花.这样,成熟的花粉不受枝叶的阻挡,有利于花粉的传播.
传粉受精水作媒
自然造就了植物,同时植物也适应着环境.植物种类千千万万,大自然对谁也不偏不倚,对每种植物都有精巧的设计,使各种植物以不同的方式传粉受精,延续后代.虫媒花植物以其艳丽的花色、浓郁的芳香和甜美的蜜汁,吸引各种昆虫来完成传粉过程.风媒花植物为了借助风力,只好把花粉变得细小如尘,甚至插上翅膀.然而,你知道水生植物是怎样传粉受精吗?
"靠山吃山,靠水吃水".水生植物的传粉只有靠水的帮助了.
水生植物中的黑藻和金鱼藻等,对这个问题解决方法很简单.只要它们细丝般的花粉散落在水面上,凭借徐徐的流水就很容易缠绕在雌花上,顺利地完成传粉受精.
最有趣的要算苦草了.它原产于地中海一带,是水鳖科的深水无茎草本.
叶片长而扁平,绿色透明,有利于水下进行光合作用.它还叫鞭子草、扁担草,都是由于它簇生的狭长叶而得名.
苦草扎根于淤泥中,根系发达,有很强的固着能力,既可以在静水里生活,又可以在湍急的流水中生存.植株终生沉于水下.
苦草雌雄异株.在一丛苦草的个体上只生长雄蕊,在另一丛个体上只生长雌蕊.每一朵雌花都长在一根花柄顶端,开始是卷编的,很短,端端正正地偃卧在叶子中间.花柄很快就生长起来,逐渐伸展,越伸展越长,最后终于把花朵托出水面,花开了,三支长长的雌蕊花柱脱颖而出,柱头上生着小穗子,很像一簇美丽的小羽毛.
这时水下的另一簇苦草雄株成熟了.它从叶腋中抽出穗状花序,花序外面包着佛焰苞片.开花时,佛焰苞开裂,一朵朵微小的雄花脱出佛焰苞而漂浮于水面,而花粉被保护得好好的,沾不上水.
露出水面的雌花在水面形成小小的凹陷,当雄花漂到这里便发生倾斜,花粉接触柱头便进行授粉.授粉完成后,雌花闭合,细长的花柄螺旋卷曲将
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子房缩回水中,在水下发育成果实.瞧,大自然给予了水下生活的苦草多么奇特的水面开花、水面传粉受精的方式!
闭花受精
春花秋实,开花结籽,这是植物世界繁殖后代的一般规律.然而有些植物偏偏不"循规蹈矩",有花不开放,可是照样能繁殖后代.例如薰菜科的一些植物,它们的花就永远不开放,在那些关闭着的花朵里进行自花受精,最后也能结出种子.自花受精植物中的这种特殊的植物生理现象,叫做"闭花受精".
植物为什么会闭花受精呢?这个长期使科学家感到困惑的不解之谜终于在近些年有了答案.科学家们发现,植物有花不开、闭花受精竟是植物的一种巧妙的节能"策略".
比如,有一种生长在美洲的叫做大花寇洛玛草的植物,它能产生开花受精和闭花受精的两种不同的花朵.两种受精现象兼而有之.当气候干燥植物缺水时,植物体内一种称为脱落酸的激素增加,不开放的花朵就增加,主要依靠闭花受精;而当水分充足时,体内赤霉素增加,会开的花就增加了,闭花受精减少了.
为什么干旱时植物大量依靠闭花受精呢?这是由于植物开花受精所消耗的能量要比闭花受精多.植物开花后,要使花朵维持到完成受精,这一过程要消耗相当多的能量,在缺水的情况下,植物体发生"能源危机",无法供给开花所需的能量.这时,通过闭花受精,就可以缩短花期,节约能量,保证后代的繁殖.当然,植物没有头脑,不会思考.这样巧妙的"策略",是植物通过长期进化自然选择而形成的.
兰花巧施美人计
说到大自然中的生物拟态现象,人们马上会想到竹节虫、枯叶蝶及非洲马达加斯加岛上的变色龙.其实,在植物王国里,也有许多拟态的高手.它们依靠自己惟妙惟肖的装扮,在自然界激烈的生存竞争中成为胜利者.兰科中的眉兰属植物就是人们还不太熟知的拟态名角.
每当春回大地,在地中海沿岸的草丛中,一种叫做角蜂眉兰的兰科植物就相继开出小巧而艳丽的花朵,静静地等待着"媒人"的到来.说来也真绝,这种眉兰圆滚滚、毛绒绒的唇瓣(由三枚花瓣的中间一枚特化而成)上分布着棕色的花纹,酷似雌性角蜂的身躯.这时,一些先于雌角蜂从蛹中钻出的雄角蜂,正在急于寻找配偶,误以为眉兰的唇瓣是一种雌蜂,便落在假配偶身上"求爱".于是,在兰花唇瓣上方伸出的合蕊柱(花柱和雄蕊结合而成)
上的花粉块,正好粘在了雄蜂的头上.当这只求偶心切的雄蜂又被另一朵眉兰花欺骗而故伎重演时,正好把花粉块送到了新"配偶"的柱头上.
眉兰属大约有十几种植物,主要分布在地中海周围的国家和地区.科学家多年的研究结果表明,这些眉兰都是通过拟态手段骗取"媒人"惠顾的.
受骗的昆虫有黄蜂、蜜蜂和蝇类,甚至还有非昆虫的蜘蛛.但都是清一色的雄性,而且每一种眉兰都有一种特定的传粉者.如蝇眉兰的花就酷似一种雌黄蜂,吸引雄蜂和它交配,这就为眉兰传播了花粉.
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其实,眉兰不仅只是通过对雌蜂或雌蝇等形体外表的模仿,来达到引诱雄性个体为其传粉的.一些新的研究结果表明,每一种眉兰还能释放出与特定传粉者性信息素相似的化学物质,使雄虫误认为是雌虫向它发出了求爱信号,因此能在一定范围内准确地判断"配偶"的位置,前往赴约.
