2021年8月12日 星期四

蝸牛之愛


雖然我的眼睛看不到太陽
看不到閃電
看不到春天變綠的樹枝
但是它們並沒有因此不存在
——海倫·凱勒The world I Live In

我喜歡蝸牛看世界的方式人類眼中不起眼的草地蝸牛卻看到一片森林

蝸牛在小觸角中間的下方,有一個小洞就是嘴巴,蝸牛的舌頭就像是一塊排列著眾多小牙齒的挫刀,科學家稱這些共同構造為齒舌radula。齒舌上面大約有80排而每排約有33顆細粒狀牙齒,前排牙齒磨損,後方就會再增生新的齒排,齒舌也會慢慢往前移動,大概3045天就全部換新一次。

齒舌的作用就像一把銼刀,而最厲害的是所有牙齒都朝內,可以緊緊抓住食物,甚至牙齒可以折收增加空間讓蝸牛更容易攝食。當齒舌縮回嘴裡時,要經過一片堅韌的下唇,這樣便促使齒舌向後卷,讓上面的牙齒豎立起來。每顆牙齒都像推土機上的一根利刃,朝表面下方深挖,將食物鏟進嘴巴裡。運用舌頭的巧妙方式為蝸牛打開世界大門,一塊我們以為只是光禿禿的石頭;在蝸牛眼中,卻是鋪著一層厚厚的牛油和果凍。

蝸牛最奇特的地方是眼睛,甚至背後都看得到。因為蝸牛的眼睛長在頭上細長的兩根上觸角的尾端,眼睛可以四周轉動。蝸牛中空的觸角能讓眼睛快速的縮回,就像手套的指套部分往內翻。而觸角同樣可以快速縮回頭部,其實蝸牛視力不好,只能大概分辨明暗來定位,那麼蝸牛怎樣看見世界。就像某些昆蟲,蝸牛也是利用味道看到世界。蝸牛沒有鼻子,蝸牛的上觸角分佈數千個感應細胞,用來偵測空氣中的氣味。成對的觸角讓它對氣味產生立體感知,而下觸角的味蕾則能區分鹹甜苦味,所以蝸牛的觸角是全身唯一沒有黏液的地方。

蝸牛會自製居所蝸牛吃進石灰流汗來建造螺旋狀硬殼所以有時我們會見到蝸牛爬上水泥牆攝食所需的石灰

蝸牛造殼本意只是要能安身立命但是大自然自有奇妙的安排蝸牛在土地上搜刮鈣質卻幫了準備懷孕的鳥的忙因為它急著尋找能製造蛋殼和雛鳥骨骼的材料當然母鳥不會忘記蝸牛的恩情
更多的小鳥提供了森林健康成長的環境有益蝸牛的繁衍與成長失去的鈣轉個圈又回到蝸牛及它的小孩身上同時它們又一起成就了森林

生物學家 Haskell 在the forest unseen書中詳細的紀錄了他的觀察
<<懷孕的母鳥在森林中四處搜羅,急於得到蝸牛背上大片的碳酸鈣。這種渴望是有充分理由的。如果不從食物中補充大量的鈣,鳥類就無法合成石灰質蛋殼。
蝸牛被鳥吞下後,蝸牛殼首先沉入鳥的砂囊,被肌肉塊和粗砂粒磨碎。隨後,鈣質逐漸分解成糊狀,進入內臟,從腸壁滲入血液中。如果這只鳥當天產卵,鈣質會直接進入生殖器官。如若不然,鈣質會進入鳥類翼翅與腿部長骨的髓心這些專門儲存鈣質的區域。只有處在性活躍期的雌鳥才會產生這種髓骨
……………雌鳥謹記梭羅的交待:汲取生命所有的精髓..........>>
考古學家在恐龍的身上找到同樣的髓骨又讓鳥的演化多了一項證據

蝸牛以幾何曲線完美地建造自己的房子嚴格地遵守 對數螺旋定律
西元1638年數學家笛卡爾第一次描述了對數螺旋並寫出了解析式
這種螺旋線有很多特點其中最突出的一點則是它的形狀無論你把它放大或縮小都不會改變;就像我們不能把角放大或縮小一樣
物理學家也發現這件事但換了說法稱為最小作用力原理生命一定以最省力的方式完成需求對數螺旋就是用最少的材料達成最合適的空間

可是蝸牛是從哪學到這種知識呢?從一篇文章中看到這種說法 :
蝸牛是從蠕蟲進化來的某一天蠕蟲被太陽曬昏頭了揪住自己的尾巴玩起來無意識中把它絞成螺旋形蠕蟲發現這樣很舒服於是常常這麼做久而久之便成了螺旋形的殼
蝸牛殼的內部可以想像成一座螺旋梯
沿著軸線樓梯有的向右旋轉某些則是向左蝸牛必須找到殼體有著相同旋轉方向的同種才能配對交合不然只能你走你的我走我的方向
蝸牛交配並不是將雄性的精子傳遞給雌性,而是雙方互換精子。如果蝸牛在對像身上察覺到一絲疾病的氣息,它們會拒絕表現出雌性的一面,只交出精子,而不肯接受精子。但是如果對像未曾感染疾病,就會欣然接受對方的精子。這或許有助於蝸牛選擇優良的基因。
蝸牛每次產卵約60而且會挖洞埋起來60顆卵長大成60隻蝸牛然後每隻又生產60顆卵如此下去地表應該都被蝸牛佔滿大自然對生命的數量自會做巧妙的平衡蝸牛是許多鳥類的佳餚特別是八哥八哥還會將縮進殼裡的蝸牛抓去敲石頭打碎然後吃裏頭的肉;在生態學中這是相當重要的理論稱為承載容量(Carrying Capacity),在一定的環境條件下族群數量會隨著時間而逐漸增加但是到達一定的數量就不會再無限制的發展了而這個族群數量,就是該環境的承載容量

達爾文在他的 人類起源這本書中有一段話談到了蝸牛的愛情生活 :
<< 任何人若是曾有機會觀察蝸牛交歡的過程
  絕不會質疑蝸牛的交歡動作
  和醞釀這些雌雄同體生物愛意滿盈互擁的氣氛的誘惑
  ---------------------------------------------------------------------
  事實上蝸牛是個模範情人, 牠會花上數小時時間
  為對像獻上慇勤 >>

兩隻蝸牛之間浪漫相遇首先是漫長的求愛;緩緩的接近繞行擁吻碰觸如果個性不合羅曼史就此結束了
如果互萌愛意接下來就以螺旋狀深情擁抱然後交配(所以蝸牛才必須找到殼體有著相同旋向的同種)
在交合之前會互相朝着情人射出邱比特的箭love dart所有陸地蝸牛都是雌雄同體,很多植物也都是一朵花兼具雄性和雌性,這種多樣性令人迷惑不解。蝸牛沒有領域觀念,求偶既不唱歌也不進行炫耀表演。它們無需給子女提供父母之愛,只是將卵產在落葉堆的淺坑便棄之而去。這使得蝸牛能同時履行雄性和雌性之職,卻不必為任何一種性別付出辛勞。對於具有明確性別角色區分的物種來說,顯然是不可能的。蝸牛這種雌雄同體的形式提醒我們:自然界比我們猜想的更多變。


兩隻蝸牛肆無忌憚地躺在潮濕的路上。它們很可能日出前就已經在這裡了,以交配姿勢彼此纏繞在一起這樣很容易淪為鳥類或其他天敵的獵物。


英國博物學家Gerald Durrell的自傳 "鳥、野獸與親戚"中
描述他10歲時在某次暴雨後走進森林:
"
就在桃金孃叢上有兩隻色澤似蜜蜂如琥珀的肥大蝸牛正緩緩地滑向對方
牠們的尖角挑逗地舞擺著
在我看著牠們的同時這兩隻蝸牛滑向對方直到尖角相觸為止
接著牠們停頓了會兒深切且長久地凝視著對方的眼睛
其中一隻微微地變換位置這動作讓牠得已往另一隻的側邊滑動
當牠來到側邊之後發生了一件讓我懷疑親眼所見是否為真的事
這兩隻蝸牛幾乎同時射出兩支看似微小易碎的白色尖鏢
一號蝸牛射出的尖鏢刺進二號蝸牛的體側消失其間而二號蝸牛的尖鏢也對一號蝸牛進行同樣的動作
我緊盯著蝸牛相隔距離之近幾乎讓我的鼻尖都快要碰到牠們了沒過多久們的身體便緊抵在一起了
我知道牠們一定是在交配不過他們的身體交纏相繫的程度已讓我看不清楚動作的細節了
它們狂喜地並互相依偎接著兩隻蝸牛連彼此點個頭或道聲謝謝都沒有便各自分道揚鑣滑走了
"
Claude Nuridsany 和 Marie Pérennou這兩位科學家在1996年拍了Microcosmos:
 Le peuple de l'herbe這部影片其中一段由法國作曲家Bruno Coulais 原創配樂具有歌劇風格的l'Amour des Escargots(蝸牛之愛)看完後只感嘆老天爺為何沒有給人類這樣的禮物

https://youtu.be/NK_1KtZHM50





如果有興趣蝸牛的一般知識可以參考下列網站
All About Snails
http://www.kiddyhouse.com/Snails/
snail-world
http://www.snail-world.com/













2021年8月2日 星期一

落葉層

生物之於溝通,就如魚之於水、水之於魚一般,需要有諸如植物或動物的生物,從周遭接收訊息及回應訊息。森林裡的生物,小如真菌、大如樹木,也在交流著有無。如果有人認為,森林裡寂靜無聲,那麼他只是沒有用心去傾聽罷了!

 Madlen Ziege  _  森林從不沉默



落到地上的樹葉枯枝和樹皮碎片構成了落葉層

落葉層是健康土壤的重要組成部分

腐爛的落葉枯枝會將養分釋放到土壤中

並保持土壤濕潤

它還可以作為很好的築巢材料、藏身之處

為蚯蚓、蝸牛、跳蟲以及真菌、細菌等分解者提供了完美的棲地

它們將落葉枯枝分解成可溶性物質

這些營養物會再次循環並被樹木利用

而分解者本身也為其他生物提供食物

這種養分循環對於健康的林地至關重要

因為循環一次又一次地重複


土壤是窮人的熱帶雨林

這話出自蘇格蘭生物學家M.B. Usher 

一小撮土壤含有數千種物種、數十億細菌和數米長的真菌菌絲

我們腳下的落葉層實際上可能是各種植物和動物的家園!


每當移除這些落葉枯枝時

我們都會破壞各種形式的生命

許多蝴蝶在落葉中找到庇護所

無論是蟲卵、蛹或是成蟲可以安全地在落葉層等待冬天過去

並在春天再次出現

健康的植物依賴健康的土壤

當落葉枯枝被留下覆蓋在土壤上時

就像天然毯子

控制土壤濕度和溫度

只要落葉枯枝不會在人行道或道路上形成濕滑的環境造成威脅

它們就可以躺在掉落的地方

它們可以視為對公園生態的長期投資

會因改善土壤成分得以促進植物群落的健全

及增加蝴蝶、飛蛾和其他昆蟲的多樣性而獲得回報

大自然沒有廢棄物

生物和非生物的每一部分都在生態系中循環發揮作用


當我們在都市森林中漫步時

能在腳下發現多樣豐富的生物相

就如同在熱帶雨林一樣

不是每一種物種都已經被發現

但可以確定一點是落葉枯枝解釋了季節循環

既提供掩護

又為下方黑暗、潮濕世界的好戲開場鋪墊了舞臺


"你喜歡穿過成堆的落葉枯枝

聽到腳下的嘎吱聲嗎?"



2021年7月19日 星期一

花間一壺酒

花演化的目的是為了吸引更多的授粉昆蟲

來吧 ! 來吧 !

花低語 :

來我的身旁吧 !



某些花有個基因

負責製造叫花翠素(delphinidin)色素


花翠素在高Ph(鹼性)環境時呈現藍色

環境變酸時花翠素會轉變成粉紅色

花翠素讓花在藍色及紫紅色間變動

問題是花怎知道那些昆蟲特別鍾愛藍色

花的顏色由色素或花瓣細胞的構造決定

或是兩者綜合的結果

大部分白色的花通常為一種物理色


花瓣細胞間的空隙充滿空氣將光線反射及折射


呈現白色(雪地呈現白色的原理)

某些白花具有其他顏色的線條或斑點

或某些花朵具有明亮的花色但小部份為白色

白色的顯現可能是因為沒有色素細胞

或是細胞含白色的色素例如花黃素

不同色素的綜合作用及細胞結構讓花呈現多樣的色彩

花是植物的生殖器官

被認為由葉子演化來的

黃色花大多是由與葉子相同的色素所形成


植物所顯現的色彩因不同種類的色素及其含量比例而變

較原始的花具簡單的結構通常是黃色

再複雜一點的為白色

更進步的花傾向紅、粉紅或紫色

最進化的是藍色或多種色彩

類胡蘿蔔素也是芒果及柿子顏色的部分來源

牛奶的微黃、奶油的的淡黃及肥肉的泛黃

也是因為動物吃了含有類胡蘿蔔素分子的食物

由於類胡蘿蔔素是碳氫化合物

當然溶解在油酯中


柿子須熟成才會甜美
否則充滿澀味讓人難以下嚥


澀味來自單寧
tannin

單寧不溶於水

柿子成熟澀味降低


植物的葉片及花瓣中也含有單寧

當花葉逐漸乾燥或者是凋謝

花葉中的色素不再合成補充而分解

由於單寧(褐色)植物不會回收利用

花漸漸變成褐色凋零

這就是為什麼花會逐漸變褐的原因之一

我們喝的紅葡萄酒

其色澤主要來自花青素分子

在紅葡萄酒熟成的過程中

花青素會和酒中所含的單寧反應

首先會去除單寧的澀味

存放時間再久一點

花青素與單寧的反應進入下一階段


花青素會逐漸去除

酒的紅色開始消退

最後見到的只剩單寧的褐色

至於白葡萄酒剛釀好時淡綠色的色彩

那是來自發酵時未遭破壞殘留的葉綠素

隨著久藏則會慢慢氧化成深褐色


大自然的色彩在葡萄酒成熟中瀟灑走一回

來一杯吧 !

對影成三人




2021年7月11日 星期日

一株小草上的3億年戰爭

 一隻樺斑蝶的幼蟲爬到制高點,採取下攻的方式進食

因為毛蟲一咬到葉脈就會流出乳汁

要是毛蟲採取上仰的進食方式

動作太慢就會被乳汁淹死或嘴巴被黏在一起

樺斑蝶的幼蟲只有三分之一可以活著撐過一天

但能夠留下來就會變強



毛蟲下方莖葉上橙黃色的小蟲是夾竹桃蚜蟲

如果仔細觀察會發現它們一起在搖屁股

雖然馬利筋有毒

夾竹桃蚜蟲也和樺斑蝶同樣一身防毒的本領

以刺吸馬利筋汁液為食

而樺斑蝶幼蟲則為植食性只啃食葉片

這些依靠馬利筋為生的小昆蟲稱之為初級消費者

而馬利筋就是生產者

馬利筋與樺斑蝶之間的關係是自然界中最佳的共生mutualism典範之一

對含毒的汁液免疫的毛蟲反而對於牠的掠食者有毒

為了回報

樺斑蝶幫忙馬利筋授粉

但蚜蟲與牠所吸吮的馬利筋之間的關係又是什麼呢?

自然界中的生物都擁有獨自的生存法則

但有時難憑一己之力抵禦天敵

於是發展出與其他生物結盟各取所需的方法

為什麼螞蟻要保護蚜蟲?

因為蚜蟲繳了"保護費"

也就是蜜露honey dew

蚜蟲尾部會不斷分泌出蜜露任由螞蟻吸食

然後才換取螞蟻來保護

透過蜜露建立共生關係

對螞蟻來說

蚜蟲就是受他們圈養的乳牛

螞蟻通過用觸角戳蚜蟲的方式來擠奶

 因此有時候蚜蟲又被稱為螞蟻奶牛

如同人類為了牛奶飼養乳牛一般

生態系中兩種不同種生物相互勾結分工合作

比想像中還要常見

只是我們沒有深入去觀察

只要更仔細理解

這種關係背後其實蘊藏著極大的危害

蚜蟲被螞蟻保護

群體數量一定會呈倍數成長

也會產出更多的蜜露供給螞蟻取食

而螞蟻的巡狩讓蚜蟲因而更安全更肆無忌憚吸取農作物

但蜜露含有糖分不僅是螞蟻的最愛

沾染在植物枝葉上也會成為某些微生物的營養源

而微生物大量繁殖會誘發煤煙病

也就是農作物的果實、葉子上會有黑色像煤灰的一層薄膜

讓光合作用受阻影響農作物生長

煤煙病不僅成為農民的夢魘

嚴重甚至將會引起整個農業生態系的崩解

這種螞蟻和蚜蟲攜手合作造成的惡性循環

生態學上稱為正反饋迴圈positive feedback loop

正反饋迴圈概念

可以簡單地用氣候變遷中融化的冰山為例  :

因為冰山具有反射效果

可以將照射在冰山上大部分的陽光反射

限制了冰山造成暖化的效果

但是當地球越來越溫暖

冰山融化後露出底下的深色陸地與海洋

結果造成了更多的陽光能量被吸受

溫暖效應加乘結果導致更多的冰山融化

如果我們不隨意伸手干涉

例如大量種植單一作物或噴灑農藥

大自然自有其機制參予其中

 蚜蟲是眾多獵食性昆蟲的取食對象

包括瓢蟲、食蚜蠅、大草蛉以及小花椿等都會大量捕食蚜蟲

對於這些天敵蚜蟲毫無招架之力

族群也因此無法無限擴大(瓢蟲一天約可吃掉200隻左右的蚜蟲)

這一點很重要

草食性昆蟲的數量是受到獵食者而非同類的抑制

因此大自然的機制應該是幫助草食性昆蟲更成功的躲避獵食者

而非讓牠們在食物競爭取得較大優勢

因為競爭才是推動演化的力量

在螞蟻 - 蚜蟲這種共生關係中有時還有一個有趣的現象:

有一類被稱為黑灰蝶Niphanda fusca的蝴蝶會將卵產在蚜蟲所在的植物上

當孵化出毛蟲後

這些毛蟲會以蚜蟲為食

但螞蟻並不會將毛蟲趕跑

反而是將它們攜回巢穴中

在巢中螞蟻繼續餵養毛蟲

而毛蟲也能夠分泌蜜露供螞蟻食用

當毛蟲長大後會爬出蟻穴蛹化

兩個星期後蝴蝶就破蛹而出了

蚜蟲擠出蜜露提供螞蟻吸食

而蜜露又是從何而來?

蚜蟲完全變態、雜食、胎生、單性生殖

完全變態指的是每一代蚜蟲都有不同的形狀差異

雜食表示牠們吃一種以上的植物

胎生表示蚜蟲的卵在媽媽肚子就已經發育成胚胎

這些胚胎內還有更小的胚胎

彷彿一隻迷你成蟲

肚裡懷著外婆的孫女

因為這隻蚜蟲通常是雌性

而單性生殖當然是指未經受精便可生育

只有在春天時寄宿在植物上的蚜蟲

會像一般昆蟲孵化其受精卵

大多數蚜蟲具有一根被稱為stylet的細針口器

能夠刺進葉脈的纖維伸入篩管中

葉脈的表皮很薄

因此輸送養分的篩管離表面很近很容易吸食

像這些具刺吸式口器的昆蟲(蚜蟲及牠的親戚葉蟬介殼蟲等)

把口針插入篩管後就整天待在原處吸汁

由於養分從植物葉片流動到根部

使得篩管充滿壓力

因此蚜蟲只要插入刺針食物就自動噴進嘴巴裡

篩管中的液體所含的營養是糖的最佳來源

但用來製造蛋白質的氨基酸很少

營養液含氮量極低

只有葉片的千分之一到百分之一

而葉片本身的含氮量也只有動物肌肉的十分之一

由於植物含氮量稀少

因此蚜蟲必須大量吸取樹液以應成長與繁殖所需

這是個大問題

 蚜蟲靠樹液維生

每天喝相當於牠們乾體重200倍的樹液

就好像我們每天要以喝100罐汽水來獲取營養

這又導致另一個難題

如何把多餘的水和糖排出體外

又不會損失氮

蚜蟲可說是糖尿病的病患

演化解決了這個問題

蚜蟲腸道有個分流的過濾器

讓珍貴的食物進入腸道

而多餘的糖和水直接進入分流管從肛門一滴一滴排出

顧名思義因其糖分極高故稱作蜜露

可是植物汁液中所含的氨基酸成分並非是完全氨基酸

那麼蚜蟲又如取得其他生長所需所欠缺的氨基酸?

原來除了螞蟻與蚜蟲之間的互利共生

在蚜蟲體內更存在一種終極演化的互利共生方式

大多數蚜蟲都是互利共生型細菌的宿主

這種細菌寄生在蚜蟲的特化細胞中

因為它能為蚜蟲提供其日常食物所缺少的必需氨基酸(essential amino acids)

沒有內生共生菌蚜蟲就無法繁殖

而在含菌細胞之外

內生共生菌無法生存

這種共生關係已經發展了約2億年

日本的研究發現蚜蟲還能利用內共生菌”轉讓”的基因合成蛋白質

並運送給內共生菌從而形成高度的共生關係

相信大家一定聽過狼狽為奸這句成語

因為狼的前腳長而狽的後腳長

為了順利跨越羊圈的柵欄

狽用後腳撐起狼

狼則騎在狽上用前腳攀住羊圈

然後把羊隻叼走一起大快朵頤

受到螞蟻保護的蚜蟲較未受保護者更能存活

螞蟻不也成了蚜蟲的同謀共犯嗎?

由於螞蟻本身也是掠食者

牠們會攻擊啃咬樹葉的毛蟲與甲蟲

螞蟻豈不又是植物的保護者嗎?

倘若蚜蟲不以蜜露引誘螞蟻

不知螞蟻是否會忠於牠的職責

螞蟻保護蚜蟲卻意外的保護了寄生在蚜蟲體內的某種胡蜂

這種胡蜂會在蚜蟲體內產下一顆卵

然後幼蟲吃掉宿主的內臟蛹化成為胡蜂

大自然的複雜關連絕不是表面所見 : 

合作和犯罪的表相一樣虛假

當食物變少時

牧羊的螞蟻甚至會同類相食

瓢蟲當然不會錯過美味的蚜蟲

這裡的蚜蟲牠們一輩子都吃不完

這時螞蟻也就顧不了蚜蟲的安危了

更不用說還有在枝葉間結網等待食物自動上門的蜘蛛

不管住下來還是路過的各取所需

看似平和其實充滿殺機

3億年來植物和昆蟲刀光劍影

但其中沒有任何一方可以把對手擊敗

就好像英國作家Lewis Carroll在”Through the Looking Glass”中所描述 : 

愛麗絲在夢中與紅心皇后下棋

紅心皇后拉著愛麗絲跑很快

但人卻總留在原地,愛麗絲喘著大氣說:

”在我們家鄉您跑得這麼快早不知跑到那去了!”

 紅心皇后對愛麗絲說:

”現在妳看到了吧!全力奔跑的目的是為了讓自己保持在原地”

一株小草讓我們瞧見

植物 - 蚜蟲 - 螞蟻 - 瓢蟲以及共生菌展演了一場可敬的生態對決

圖片來源 : 3.bp.blogspot.com/-1fBB_Op91CI/U-212Nxg8pI/AAAAAAAAAXA/8Dvgc__iD8s/s1600/red-queen-733517.jpg   

紅心皇后假說Red Queen Hypothesis一詞由Leigh Van Valen於1973年提出 
:對於一種生物的演化速度一定要和共同演化的系統保持一致.

雖然有些植物需要靠昆蟲來傳播花粉及種子

但基本上大部分植物和昆蟲卻是世仇宿敵

昆蟲吃葉子讓植物不能進行光合作用

昆蟲咬爛植物的根讓植物無法輸送水及養分

昆蟲吃下種子等同剝奪了植物的DNA

植物的生活中無時不面對著被吞食而亡的危險

但幾億年來植物還能以這般大的族群生存於世上

想必定有一套厲害的自我防衛機制

例如有些樹木當昆蟲想從樹木的韌皮部中取得養分時

樹木便大量分泌包覆昆蟲形成琥珀的樹脂

披著焮毛的咬人貓會在碰觸後釋放出組織胺、蟻酸等酸性毒液致使皮膚紅腫疼痛

有些植物例如冬青演化出有鋸齒邊緣的葉片讓昆蟲不易吃食

加拿大生物學家John King在” Reaching for the sun”一書中提出 :

“植物不像動物具備閃躲掠食者的能力

因而它們演化出產生多種化學物質

以防禦動物的掠食及避免病菌的入侵”

很多植物像夾竹桃一樣

看上去絲毫沒有抵抗能力

其實不然

植物在進化過程中築起了一道道防禦系統

使自己生機勃勃地生存了下來

夾竹桃的乳汁就是一種植物保護自己的化學武器

乳汁是植物新陳代謝產生的次生代謝物質

貯存在植物的管狀細胞中

這種管狀細胞幾乎遍佈植物體的全身

夾竹桃的乳汁中含有劇毒物質強心甙

對動物的心臟有超強的傷害作用

可讓咬食的動物喪命

不同類的植物各自演化出不同的化學成分

例如樟樹、薄荷、茶樹等富含精油讓昆蟲不適而遠離

苦楝果實會產生苦楝素嚇阻昆蟲掠食

松樹在枝幹、針葉和毬果中儲聚松烯來驅離昆蟲

既然植物施以生化戰防衛

以植物為食的昆蟲難道必是走上滅絕之路?

尋求生存是所有生物的本能

因而昆蟲也隨著植物的轉變與其共同演化

樺斑蝶幼蟲取食馬利筋後將毒素貯存於體內

反而成為其躲避鳥類掠食的利器

另一個有趣的例子就是榕果和榕果小蜂的互利關係

當年達爾文正思索植物是如何交配時

領悟到共同演化這個概念

植物不可能移動自己去尋找配偶

那麼植物是如何交配呢?

演化的力量讓這兩個完全不同的生物有了相互依賴的關係

部分植物就就是藉由昆蟲等媒介來授粉

達爾文說過 :

“我完全相信

所有的花朵結構都受昆蟲左右

昆蟲是花朵世界裡的神”

藉由蘭花觀察

達爾文甚至發現蘭花與授粉者之間有某種”看的見”的互動關係

蘭花和昆蟲相互適應甚至會主動改變形狀來配合授粉者

如果這個物種的些微改變會影響到另一個物種的改變

當改變越來越大

大到已經跟原本的物種有了差距

兩個物種都演變出另一種新的型態

這就是共同演化

相互之間的影響可能是因為掠食的關係也可能是互利共生

植物和昆蟲之間一場長達3億年的戰爭

敵對雙方亦友亦敵的共同演化成為推動生物多樣性的主要力量

當然同時有些例如蜜蜂的昆蟲

卻演化成植物的夥伴協助植物傳播花粉

並分支出更多的新種

多樣化的結果創造出更多的多樣性



2021年7月7日 星期三

4號公園野花野草之車前草

 

 _ 遇見美麗的1.61764.....



無論何種植物都會將葉子的生長排列稍微錯開

錯開的方式稱為葉序

錯開到何種程度植物自己會決定

首先是360度的1/2,也就是每180度錯開

甚至是每1/3120度處錯開

還有每2/5144度錯開

或是每3/8135度錯開

接下來的葉序會如何錯開?

正確答案是5/13

換算為角度是137.5

更精確地說應該是137.50776……

這是個除不盡的數

從基準葉算起第13片葉子剛好轉5圈回到原來位置

 1/2, 1/3, 2/5, 3/8, 5/13…..

這些數字的排列隱藏某種規則

不管分子或分母

3開始,每一個數字都是前二項之和

1, 2, 3, 5, 8, 13,….這樣把前兩項數字相加的數列就叫 Fibonacci 費氏數列

幾乎所有植物都依照這個規則生長

這個數列之所以有名不單是因為相鄰兩項的和等於下一項

你會驚訝發現它一直在接近世界上最美麗的黃金比例(1.61764…), 亦即φ

而黃金分割正是0.618

人類很早就從植物中看到了數學 : 

花瓣對稱地排列

整個花朵幾乎完美無缺地呈現出輻射對稱形狀

葉子沿著植物莖相互疊起……

所有這一切向我們展示

美的物理以數學為基礎

音樂依循的也是這個比例

相鄰兩個音符的振動頻率相除

得到同樣的1.61764….

這個比例也是女神維納斯的完美身軀比例

維納斯的肚臍是黃金分割點

肚臍至腳底的距離與至頭頂的距離相除同樣是1.61764….

大自然有著嚴格的運行規律

地球上的生命自然要遵守萬有引力的約束

 

植物並非懂得數學

而是數學原本就是用來說明存在於自然界的法則

我們從車前草莖的頂端往下看

用一條曲線將葉子依序連起來會形成 ”生長螺線

而將莖與葉子連接起來的直線所形成的夾角稱為 “發散角

車前草的發散角大約等於137.5也就是黃金角

 

每片新葉需從莖幹上尋找一個還尚未被下面葉子佔據的位置

隨著葉子越長越多可利用的空隙越來越少了

137.5度的重要性就在於它最能最均勻地分割圓的一個角度

360度乘以黃金分割0.618 得到137.5度及222.5度均是黃金角

按照這一角度排列的葉片互不重疊

每片葉子都可以最大限度獲得陽光

建築師還按照車前草葉子的排列設計螺旋狀大廈

使每個房間得到充足的陽光照射

 

車前草因為植株矮小

競逐光線能力不如株高植物

所以改往其他植物生存不易的擾攘小徑甚或是小隙縫發展

卻長出世界最美麗的角度

原來美不美在於是不是真的認識它

 


灰綠色的葉子上方立著尾巴似的穗狀花序

貼地而生的葉堅韌又富彈性

大多生長在容易被人踩踏的地方


它們緊跟人類腳步

不論馬路、田埂都能欣欣向榮

植株地上部幾乎呈扁平狀

並非它特別能夠忍受踩踏

而是它展開了反轉逆境的策略

越是被踐踏它們就越生機勃勃

而它四周的植物早已被摧毀


車前草的種子裡有一種果凍狀的物質

與紙尿布中的吸水材料化學構造非常相似

只要沾濕就會膨脹黏在一起

一旦被鞋子與動物的腳踩到

車子的輪胎壓到

就緊緊黏住而運送離開

利用被踩踏而將種子散佈繁殖開來

 屬名Plantago原意就是腳底下的生命

作為世界範圍的野草

車前草在詩人Longfellow的詩Hiawatha中被歌頌為白人的腳而聞名

“ Wheresoe’er they tread, beneath them

   Springs a flower unknown among us,

   Springs the White-man’s Foot in blossom .”

 這種野草是從歐洲人定居的地方開始蔓延

 傳播到世界各地

 

16世紀著名德國畫家Albrecht Düre創作了名為The Great Piece of Turf的水彩畫

這幅畫可稱是真正意義上的博物學植物畫

畫家在畫中呈現了一個具體而微的生態系

前方疊疊重重的草地早熟禾簇擁著車前草

後方蒲公英已經凋謝

幾株虎耳草及茴芹隱隱若現

The Great Piece of Turf不僅是世界第一幅水彩畫

也展示一種對待大自然的全新態度

仿佛就是為親近大地而生

奮力地從泥土中吸取力量成就生命的完

Albrecht Düre  : The Great Piece of Turf