《樹,擁抱了全世界》 森林中的性 植物也要雌雄交配? | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

《樹,擁抱了全世界》 森林中的性 植物也要雌雄交配?

2018年07月14日
作者:大衛.鈴木 David Suzuki、偉恩.葛拉帝 Wayne Grady,譯者: 林茂昌、黎湛平,繪者: 羅伯.貝特曼 Robert Bateman

花旗松的雌毬會開放20天來接收花粉粒,直到4月底左右。花粉粒一旦滑入雌毬苞片的平滑表面,就會被胚珠頂端微小具黏性的纖毛纏住。然後花粉粒舒服地待在這個開放區域兩個月,等著其附近的胚珠唇部脹大;胚珠漸漸把花粉粒包住,而花粉粒就像槌球般沉入軟綿綿的枕頭裡。5月初,有個開口發育出來,而胚珠變成了漏斗口;黏毛收縮成一個祕密通道入口,這個通道稱為精孔管,而花粉粒就掉進裡面,開始往胚珠的珠心前進,珠心即為胚珠中包著雌配子體的部分。花粉粒在行進時,會變成伸長的硬桿,其外壁由纖維素和果膠所構成。這時,桿子裡的花粉粒會長出兩個配子,即雄性精細胞,只有在這個時候,花粉管才和珠心接觸。花粉管的最前端碰到珠心時,會輕推,最後終於穿進珠心。

在一般松樹中,花粉管靠胚珠裡甜蜜而珍貴的流體流到珠心,但花旗松並沒有這種稱為傳粉滴的流體;花粉是靠一種強壯的夾子,從柱頭頂端移動到珠心。然而,現在是海岸區的5月,是雨季,可能會有一些雨水進入胚珠。當這種情形發生時,整個機制就變得和一般松樹一樣,水分讓花粉粒輕鬆地沿著胚珠通道進入珠心,然後排開水分子以接受發芽的花粉。數千年來,花旗松已經適應了發芽期間的下雨機率,不管潤滑作用是否出現,都可以順利授粉。

花粉管穿入珠心表面組織後會休息二到三星期,再繼續往胚珠藏卵器的頸部移動,進入藏卵器之後,繼續向卵子接近。這時,花粉管所有的內含物(帶有細胞核的細胞質、包著兩個雄性配子的體細胞,以及柄細胞)癒合成圓柱體,移動到花粉管的最前端。隔離精細胞和細胞質的薄膜破裂,把精細胞射出花粉管,使其和卵子結合。

一個雌毬也許會收到一個以上的花粉粒。多餘的花粉粒就分解成種子所儲存的養分。

花旗松果

花旗松果,圖片來源:Andrey Zharkikh (CC BY 2.0)

1633年,法國巴黎位於法柏格聖維克多的新植物園成立時,任命布羅斯為第一任總監。這十年來,他一直奔走遊說設立這樣的植物園,主要的構想除了當成公共花園之外,還可以做為生產草藥的實驗室和化學新科學的教學設備。擔任總監第一年時,布羅斯種了1500種植物,並教導學生這些植物的「外部」特性,即其外形和關係,還有它們的「內部」特性,即藥學性質。

布羅斯是當時最具前瞻性的科學家,他對於植物的行為竟然如此類似動物頗為驚訝。他的理由是,二者皆有出生、成長和運動,而且都需要養分、睡眠(冬眠),甚至性;他是第一個認為植物的繁殖和動物一樣,需要雌雄交配者。他甚至還異想天開,思考植物是否有靈魂。生命就是生命,他堅持,不論其表現的形式是植物或動物,而且,這二者的生與死,都不是受到其形成時所植入種子的調控,而是受制於環境中其他因子的影響。他在新實驗室中,試著以裝著無菌土的盆子養植物,澆蒸餾水;當植物枯死時,他做出結論,植物從土壤中得到鹽類,從水中得到「靈糧」等養分。他還嘗試以真空方式來養植物,得到類似結果;空氣,他稱之為「精神」,是植物之所需,一如動物需要空氣。植物沒有肺,但昆蟲也沒有,而昆蟲沒有空氣就活不了。在他所寫的植物化學中,有一章幾乎已經了解光合作用;他寫道,化學變化是兩種機構合在一起的現象——植物,他稱為「工匠」,而火則是「通用的工具」,或是「偉大的藝術家」。

1640年,當他的機構終於對大眾開放時,裡面種了1800種植物,許多是布羅斯從東印度群島和美國引進來的。不幸的是,在過度的準備和期待之下,他隔年就去世了。

然而,他的工作還是由一名德國醫師卡梅拉里烏斯接續下去,1688年,卡氏23歲,是圖賓根大學傑出的醫學教授,也是該市植物園的總監。1691年,他對植物的性行為有興趣,當時,在園中,他觀察到一株雌桑樹附近雖然沒有雄樹,卻還是結了許多果實。他檢查這些桑椹,發現裡頭只有發育不全或消掉的種子。他把這些無子桑椹比喻成母雞的「無精卵」,並做出結論,和母雞一樣,雌樹需要雄樹才能產生活種子。然而,到目前為止,這項結論只是根據單一觀察所做的未經驗證之假設;卡梅拉里烏斯對植物科學的貢獻是,他對這項假設進行一系列的實驗測試。

他把兩株雌一年生山靛盆栽放在室內,遠離雄株,讓其生長。和桑樹一樣,這些植物長得很好並結出豐盛的莓果,但果實只有半熟就枯萎、掉落,裡頭沒有發育完整的種子。接著他把蓖麻雄花序上開放的雄花花藥除去;該植物只結出「空殼子,最後掉落地上衰竭而亡」。他用菠菜、玉米和大麻重複試驗,全都無法產生活種子。「於是,似乎,」他在《論植物的性別》中寫道,「我們可以合理地給這些端點(花藥)一個更高貴的名稱,以彰顯其雄性器官的重要性,因為這種容器裡的粉末是植物最微妙的部分,其分泌物收集起來,然後供應給種子。同樣明確地,子房代表了植物的雌性器官。」

6月初,雌性卵子的細胞核脹大,移動到藏卵器中央,周圍的細胞質變成濃稠的纖維狀液體。細胞核就像是半流體湖中的小島,是雄性配子的目標。當花粉管進入細胞核時,就把其全部的內含物倒進藏卵器中——細胞核、兩個配子(只有一個能到達島上)和柄細胞。兩個配子中較大的一個,藉著細胞質的能量,向湖中的卵子細胞核前進;較小的配子很快就放棄並分解,把其具有生產力的物質提供給正在形成中的種子。勝利的配子抵達細胞核,漸漸穿透細胞壁,讓卵子受精。到了6月第二周,我們的樹已經達到性成熟。在7月到8月期間,細胞在發育中的胚芽裡不斷地複製,大約這時候,清教徒移民前輩正在照顧他們第一次種田所長出的穀物,這塊位於新英格蘭森林中的地,被發現時已經清理乾淨。到了9月,當氣候合宜,北美東西兩岸的種子已經就序;我們這棵樹上的雌毬張開苞片,把4萬顆帶著翅膀的種子,釋放到溫暖、乾燥的秋空中。


樹擁抱了全世界

樹,擁抱了全世界

世界環境大師傾聽森之音

作者:大衛.鈴木 David Suzuki、偉恩.葛拉帝 Wayne Grady

譯者: 林茂昌、黎湛平

繪者: 羅伯.貝特曼 Robert Bateman

出版社:貓頭鷹出版社

出版日期:2018/05/31

繼《寂靜的春天》之後,帶你重新了解樹的生態環境經典。

這是樹的故事,更是地球所有生命的故事。如果地球沒有樹,也將沒有任何生命。一棵樹,把我們和川流歷史與世界各個角落連結起來。 

有那樣的樹,古老而雄偉,砍倒後的斷面足以承載一座保齡球場;有那樣的樹林,競合著陽光、土地與動物,生命循環寄託百年一度的野火。作者以門前一棵花旗松為主角,回溯生命歷程,娓娓道來,樹,於人類不只是氧氣與木材;如果沒有樹,我們會面臨也不只是消失的綠意?樹,是個體,也是群體,更就是環境。故事就從這裡開始:

生於馬可波羅東遊覲見忽必烈的時代,枯槁於華爾街崩盤的那一年。
細膩寫實的筆法與優美的精細插畫,以科學,以文學,且聽我們這棵樹與地球數百年、甚至千年糾葛纏綿的故事。