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番外1: 黎巴嫩国旗上的植物

来源:花匠小妙招 时间:2024-12-20 13:01

2020年8月4日,黎巴嫩首都贝鲁特港的一个仓库发生了大爆炸。据调查,这是由于仓库中的2750吨硝酸铵存储不当造成的。截至到今天,这次爆炸已经造成了150多人死亡,5000多人受伤,超过30万人无家可归。

黎巴嫩这个我们不算太熟悉的中东的国家,就因为这样一次惨痛的悲剧,进入了我们的视野。

黎巴嫩位于亚洲的西南部,地中海的东岸,面积只有1万多平方公里,相当于北京面积的五分之三。但就是这样的一个小国,却在人类的文明进程中扮演过重要的角色。

早在2000多年前,腓尼基人就生活在这片土地上,并在这里发展出了辉煌的文明。几乎西方所有的字母文字,都可以追溯到腓尼基人创立的腓尼基字母表。可以说,腓尼基字母,对后来西方的整个拉丁文字体系,都有非常重要的影响。

由于黎巴嫩地处亚洲、欧洲和非洲的交界处,从古至今都处于兵家必争之地。除了地势上的重要之外,黎巴嫩盛产的另一种资源,在整个中东地区都非常稀缺。黎巴嫩把这项独有的资源骄傲的印在了自己的国旗之上,这就是我们今天这期节目的主角——黎巴嫩雪松。

大约在3500万年前,阿拉伯半岛与非洲还是连在一起的。随着印度洋板块与非洲板块的逐渐分离,非洲东部被整个撕裂开来。非洲北部的阿拉伯半岛,从此就与非洲大陆彻底的分道扬镳。阿拉伯半岛与非洲之间的陆地逐渐陷落,成为红海。

由于常年受副热带高气压带和信风带控制,几乎整个阿拉伯半岛都变成了热带沙漠。由于强烈的蒸发和下渗作用,阿拉伯半岛的的大部分地区都没有湖泊或河流。

在阿拉伯半岛的西北角上,有一小片与地中海相邻的山地,由于挡住了来自地中海的潮湿气流,截留了降水,让这里生长了大量高大的黎巴嫩雪松。黎巴嫩,是阿拉伯地区唯一一个没有沙漠的国家。

如同其他的松树一样,生长在高海拔地区的黎巴嫩雪松同样不畏严寒,四季常青。除了黎巴嫩雪松之外,全世界还有另外三种雪松,它们分别是分布在非洲西北部的大西洋雪松、分布在塞浦路斯的短叶雪松以及喜马拉雅雪松。

提到喜马拉雅雪松,听着这名字,你或许会以为是我国的特有树种吧。其实不是。我国确实是世界上松科植物物种最丰富的国家,几乎所有的松科植物,都在我们国家有所分布。为什么我要说几乎呢?原因是,植物学家们在我国寻觅了很多年,就是没有找到野生的雪松属植物的影子。刚刚提到的喜马拉雅雪松,只生长在喜马拉雅山南麓的印度和尼泊尔地区,在我国并没有分布。

2013年,中科院南京地质古生物研究所的研究员苏涛博士和他的团队,在云南省横断山脉西段的永平县发现了雪松的化石痕迹。永平县是中国地形最为复杂的一个县城,汹涌的澜沧江就从永平县的南部川流而过。

根据化石的特征,研究团队把这种雪松命名为窄缝雪松。这项化石证据充分说明,雪松确实在我国存在过。

苏涛博士马上带领团队对地层中的雪松孢粉展开了研究。研究发现,在进入第四纪之后,地层中雪松孢粉就有逐渐减少的趋势,直到距今2万年左右的更新世晚期,雪松的孢粉痕迹就突然减少,最后就彻底消失了。

一种物种灭绝,我们很容易想到就是由于人类的行为所造成的。但是,横断山脉地区山势险恶,环境复杂,自古以来就很少有人类活动。时至今日,横断山脉依然保持着极高的物种多样性。为什么众多的物种都能在这里存活下来,唯独雪松却灭绝了呢?这个问题,用人类活动这个理由来解释,似乎相当牵强。

苏涛博士面对现有的证据,没有轻易的下结论。他认为,必须结合地层中的各种植物的孢粉分布情况,对横断山脉地区的第四纪气候变化进行气候重建工作。只有知道了当时的气候到底发生了什么变化,才有可能推断出雪松灭绝的真相。

各种植物在繁殖期间,都会播撒下大量的孢粉,这些孢粉会混合在一起,埋藏在地层当中。在土壤样本中识别出某一种植物的孢粉还算相对容易,但是,把各种各样的植物孢粉都识别和分析出来,就是一个相当艰辛的过程了。

但是,想要重建一个时期的古气候变化模型,就非要这么做不可。苏涛博士的团队要把采集到的土壤样本分成很多小份,然后通过非常复杂的工艺,最终把各种经典植物的孢粉数量分别统计出来。再根据每类植物所占的比例变化,来推测气候的变化。

随着古气候的模型的逐渐完善,雪松灭绝的答案也渐渐浮出水面。大约在2万年前,横断山脉附近的气候发生了一些变化:上新世晚期以来,东亚地区的冬季季风有明显的增强,这就导致云南的冬季变得越来越干燥。

冬季的干燥少雨,对于大部分生活在高山地带的植物来说,其实都不算大问题。生活在高山上的植物,本身就相当耐寒和耐旱。它们的种子在秋天成熟以后,本来也要经历一个冬天,然后在第二年的春天才会发芽。冬天到底下不下雨,其实并不影响这些植物的种群繁衍。

但是,雪松在众多的高山植物中,却是一个例外。雪松的的种子在秋天成熟之后,并不会经历越冬的过程,这些种子只要掉在地上,就会立即发芽。雪松的幼苗会在当年就萌发出来,靠强大的耐寒能力度过冬天。

雪松这个本来强大的能力,在环境变得干旱之后就出了问题。冬季季风的增强,让土壤中的水分减少,干燥的环境不再适宜雪松种子的萌发和幼苗的成长,大量的雪松种子失去了萌发能力,即使勉强萌发的幼苗,也没有办法长到足够越冬的大小。无法繁衍后代,让当地的雪松失去了未来。随着这里的成年雪松逐渐死去,我国就再也没有野生雪松了。

雪松消失之谜,其实映射了裸子植物的尴尬局面:以松树,柏树为代表的裸子植物,在如今的生存竞争中,已经远远落后在了被子植物的身后。据统计,如今现存的裸子植物大约只有八百多种,而已经发现的被子植物则多达20多万种,数量上相差250倍之多。

那么,究竟什么是裸子植物,什么是被子植物呢?用最简单的话来解释,就是裸子植物的种子是裸露在外的,而被子植物的种子,则是被外面的果实包裹着的。这很好理解。想像一下你吃苹果时的情形,你必须把外面的果肉吃完,才会露出藏在苹果心里的种子来。但是,当你吃松子的时候,那个硬硬的东西,就已经是它们的种子了。

你可别小看这一点点差异。种子外面有没有果肉包裹,意味着这两大类植物,有着截然不同的繁殖方式。这可是根本性的差别。

被子植物的果实,是通过花粉产生的精子与雌蕊上的卵细胞结合形成合子,再在花朵上面的子房中慢慢形成果实,而种子就包裹在果实当中。花朵是被子植物用来孕育种子专用器官,也只有被子植物才能开出真正意义上的花。

与被子植物相比,裸子植物负责繁殖下一代的场所就简陋的多了。裸子植物在繁殖的时候,它们的孢子囊会着生在叶片的根部,这种结构叫做孢子叶。孢子叶会集中长在树枝的末端,聚拢成一个一个的球状,这叫做孢子叶球。松塔就是一个典型的孢子叶球。比较小的松塔里面装的是雄性配子,比较大的松塔里面,装的就是雌性配子。雌雄配子借助风力结合在一起,就形成了裸子植物的种子。

虽然我们也能观察到,在松塔成熟之前,有些能变成漂亮的金黄色。多年生长的铁树,好像也可以开花,但是,这些看似花朵的结构,其实都是聚拢成球状的孢子叶球。

其实,裸子植物的孢子叶球和被子植物的花,并不只是结构不同。花的意义远不止于此。不会开花的裸子植物很象一个百年老字号,它们古老、执着、有工匠精神,而且它们还有一整套手艺,能够应对自己遇到的所有问题。但是它们也有一些缺点,就是无论怎么改良,怎么革新,它们都必须要依靠自己的手艺,从头到尾的把所有的事情都做好。对于老字号来讲,它们卖的就是工匠精神。如果把以前的手工工艺换成了机器,或者把一些零件外包出去,让人代工,那它们反而就会失去竞争力。

但是,能开花的被子植物的状况刚好相反,它们看起来就像一个电商平台,能开花就是它们实现创新和合作共赢的基础。它们的花会变得千奇百怪、争奇斗艳,它们的花香可以传达出各种不同的信息,它们的花蜜可以给前来的昆虫各种小恩小惠,它们的果实还能吸引或利用动物帮他们传播种子。

被子植物与动物们的协作策略花样繁多,因为我们后面还有很多故事要讲,这里就不多展开了。可以肯定的是,开花这项植物史上的重大发明,开辟了一个崭新的时代。在此之前,裸子植物们就只有依靠风力传播孢子,这一个靠量大取胜的笨办法。

尽管用我们现在的眼光看来,裸子植物相比起被子植物来说,实在是太低级了。但在整个植物演化史上,裸子植物也是开辟了一个崭新时代的天之骄子。咱们前面讲到苔藓的时候曾经说过,苔藓之所以战胜了地衣,就是因为它们发明了可以脱离水生环境的有性生殖。这对于植物来说,绝对是一个颠覆式的大创新。因为基因一旦开始重组,植物的变化就充满了无限可能。

但是苔藓的这个创新还不完整。因为它的有性生殖,根本上来说还是离不开水的。它们的精子还是要靠游泳的方式找到卵子。所以它们在干燥的地方就繁殖不了。苔藓也想长高,长得高,才能把孢子撒播得远。但是长高之后,环境就变得干燥了,苔藓就很难完成繁殖。它们顶多是附着在地表,慢慢的占领新的领地。

裸子植物的创新,是实现了用风力替代水力的革命性进步。仔细想想你就能发现,所有的裸子植物都是木本植物,而且大多数的裸子植物,都很高大。这是因为,高处有更多的风力资源,可以更好的帮助它们授粉。

凭着这身本事,在被子植物还没出现之前,裸子植物已经成了植物界毫无疑问的主流。现在,科学家普遍认为,裸子植物起源于3.8亿年前。从石炭纪晚期到三叠纪,裸子植物统治了地球一亿多年。直到后期,被子植物开始兴盛,它们才逐渐让出了黄金生态位,退守到高寒的地方。

我们现在仍然不知道裸子植物的确切起源。它们可能起源于已经可以直立生长,并且长出了维管束的真蕨类植物,也有可能是从已经灭绝的古蕨类植物之中演化产生。现在的主流观点认为,裸子植物们,并没有一个单一的共同祖先,它们很可能分别独立的演化了很多次。目前现存的裸子植物有五个科,这五个科的裸子植物都分别拥有独立的起源,它们凭借着强大的生存能力,共同组成了裸子植物的大家族。

你可别看裸子植物好像是人丁不旺,但是,即便是现在,在寒带和温带的大多数区域,松柏依旧是森林中绝对主角。这些高大的乔木,几乎都能四季常绿、傲雪凌霜,构成了冰雪中最重要的生态场景,也为这里的大多数动物,提供了食物和庇护。

还有一类啮齿类的动物,它们会把家安在很多裸子植物的树干上,并且以松子这类坚果作为主食。它们就是松鼠。

我们知道,生物之间想要进行合作共生,必须双方都做出一些牺牲,以换取对方的协助。可是松树与松鼠的关系,看起来并不像是平等的。松树给松鼠提供了包括衣食住行在内的所有帮助,但是,松鼠既不能帮助松树授粉,也不能帮助松树驱赶害虫的侵扰。松鼠那副啮齿类动物特有的大门牙,反而特别适合咬开松子坚硬的外壳,食用里面富含脂肪与蛋白质的松仁。

在漫长的岁月里,松树经历了无数次的演化,竟然没有演化出任何有效的防御策略。这就好像是一家百年老店,总是无偿的把自己精心制作的产品送给一类客户,却不求任何的回报,这实在让人难以理解。

松树可不是没有尝试过保护自己的种子,它为了保护好种子也是花费了不少心思的。松子的外壳几乎是由纯粹的木质素和纤维素构成的,这是植物合成的天然的化合物中最坚固的两种物质。木质素的性质很像水泥,抗压能力很强。而纤维素就像是钢筋,有超强的抗拉能力。这样一种黄金组合,就打造出最坚固的坚果外壳了。

坚硬的松子外壳,还只是物理上的防御,松子内部,还有一层化学防御机制,那就是松仁儿中的单宁。单宁是一种味道苦涩的物质,我们在喝葡萄酒时,那种苦涩的味道就是单宁提供的。单宁不仅味道苦涩,而且确实是有毒性的,假如食用单宁过多,就会产生呕吐、胃胀、食欲减退和拉肚子这些症状。

所以,虽然松子美味,但是打开硬壳的艰苦和单宁带来的副作用,还是成功的劝退了大部分动物。但是,对于松鼠来说,这些困难似乎都不是问题。松鼠很早以前就已经演化出了适应单宁的能力。松子中的单宁含量已经超过了8%,但松鼠依然可以毫不在意的正常食用,而没有任何不良反应。有人怀疑,松鼠很可能已经像爱喝葡萄酒的人类一样,喜欢上了单宁这种物质。这是因为,松鼠是杂食动物,它的食谱非常广,从水果到昆虫,再到雏鸟和鸟蛋,松鼠都会食用。但是,即使是在食物丰富的季节,松子、橡果、榛子等坚果依然是松鼠的最爱。

那么,松树面对松鼠,真的就决定了逆来顺受了吗?如果松鼠的种群进一步扩大,松树是否会有灭种的威胁呢?

其实,松树的地位也没有想象的那么悲惨。松鼠与松树,确实是合作伙伴的关系。看起来松鼠充当了不劳而获的角色,但是,实际上,松树能够牢牢占据着温带和寒带山区的生态位,与松鼠的帮助是分不开的。虽然看起来不明显,但是它们俩确实是共生关系。

前面我们说过,生长在我国横断山区的雪松,因为气候变冷而灭绝了。灭绝的原因,就是它们的果实没能立即发芽,又熬不过寒冷干燥的冬季。

这不仅仅是雪松才会面临的尴尬问题,大多数的裸子植物,包括松树都生活在温带和寒带的地区,如何让种子度过漫长而寒冷的冬天,自然是一个大问题。这个时候,松鼠的作用就凸显出来了。对于松鼠来说,漫长的冬天同样非常的煎熬。所以,在秋天丰收的季节里,也是松鼠最忙碌的时候。

松鼠必须要趁着第一场雪到来之前,尽可能多的储存过冬的粮食。这些粮食当然主要就是坚果。它们会将食物收集起来,分散的埋在洞穴的周围。这个距离既不能太近,也不能太远。离家太近,就容易被它们的同类发现。如果埋得太远,搞不好自己需要的时候,也找不到了。不过,即便如此小心,也难免会被贼盯上。有些松鼠专门喜欢偷窃别人收藏的坚果。它们很善于跟踪其他松鼠,确定埋藏坚果的位置。

科学家们经过统计发现,松鼠会将坚果类的食物埋藏在10米到30米之间的范围内。而其他的食物,松鼠们一般会埋藏到距离巢穴100米左右的地方。埋藏的时候,松鼠也有一套特别的讲究。它们首先会在地上刨一个洞,然后将需要埋藏的松子放进去。埋藏松子的洞穴,直径一般在10厘米左右。埋好之后,松鼠还会还用枯枝把洞口和其他痕迹掩盖起来,不让别的动物发现。

等到寒冷的冬天真正来临,松鼠就开始了冬眠。不过,松鼠的冬眠与黑熊这类动物不太一样。松鼠的体型较小,身体储存的脂肪不够。所以,它们会在在冬眠的过程中醒来几次,吃饱了再继续睡。这就是松鼠储存食物的原因了。

松鼠的食量并不小,一只松鼠在一个冬天大约会吃掉4500粒的松子,相当于45个松塔。松鼠有着相当不错的记忆力,它们能记住绝大多数埋藏松子的地点。一项调查研究跟踪了一只黑松鼠埋下的251粒坚果。结果,一个冬天过去之后,251粒坚果中的249粒都被这只松鼠找到吃掉了。虽然这是一个相当不错的成绩,但是,毕竟还有2粒种子没有被找到。这2粒种子,最终都发芽了,变成了树苗。

松鼠储存食物有一个非常有趣的特性:就是它们总会储存比自己的需要多得多的食物。这种行为很好理解,这就叫做:手上有粮,心中不慌。这些多余的松子会被遗忘在松鼠挖好的洞穴里,安全的度过严冬。等到春暖花开,冰雪消融的时候,融化的雪水会浸入到地下,松鼠的洞穴也会随之塌陷,把这些松子覆盖起来。这时候,松子就会开始发芽,长出新的松树了。

对松树来说,松鼠就是一个勤勤恳恳的造林工。它们在秋天收集松子的时候,每一粒种子都经历过松鼠的精挑细选,那些松子各个都成熟饱满,容易发芽。

松鼠在种树的时候,会确保这些种子距离原来的松树不会太近,这就避免了新生的松树苗,未来与自己的母亲争夺阳光和养分的问题。松鼠能够挖出地洞的地方,必然有肥沃的土壤,适合幼苗的生长。挖洞的深度,又恰好能让种子安全越冬。相比而言,被松鼠吃掉的那些松子,不过就是松鼠辛勤种树而获得的报酬罢了。

松树和松鼠,就这样在冰天雪地中达成了完美的平衡。一场看似不平等的交易,背后其实依旧是生态间平等互利的共生。但是很不幸,如此完美的平衡,最后还是被我们人类打破了。

在这个世界上,如果人类说自己是第二爱吃松子的动物,那松鼠可绝对不敢自称第一。人类用了比松鼠更加高效的方式采集着松子,但我们种树的效率似乎却比不上松鼠。松鼠失去了自己的生态位之后,也间接的影响了松树种群的扩张。

今天的黎巴嫩雪松和许多的裸子植物一样,正在面临着灭种的威胁。希望这些在地球上存在三亿多年的植物,不要在我们有生之年消失,也希望黎巴嫩的人民可以如他们的国树黎巴嫩雪松一样,坚韧不拔的挺过今天的难关。

好这就是今天我给大家带来的加餐,咱们下期再见。

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