◎牛洋

我們跟植物打交道少不了要去野外，我們?cè)谝巴夤ぷ鞯牡胤街饕欠植荚诖ǖ岵氐臋M斷山，喜馬拉雅的高山地帶。

在海拔4000米以上的高山環(huán)境里，陪伴我們的是缺氧、暴曬、冷雨和寒風(fēng)。工欲善其事，必先利其器。我在野外工作的時(shí)候，對(duì)帽子有一點(diǎn)特殊的要求。它看起來是一頂太陽帽，但實(shí)際上里面是抓絨的，四周還護(hù)著耳朵，既要遮陽又要保暖。

我們是有帽子戴，有衣服穿的，也不用天天待在野外。但是那些高山植物，一輩子都生長(zhǎng)在那里，它們?cè)撊绾螒?yīng)對(duì)這種嚴(yán)酷的環(huán)境呢？這是我所在的研究團(tuán)隊(duì)——高山植物多樣性研究組關(guān)心的問題。

許多高山植物，它的形象是為了應(yīng)對(duì)寒風(fēng)和冷雨來設(shè)計(jì)的。在我們感覺到寒冷的時(shí)候，我們想要躲在屋里面。塔黃以及苞葉雪蓮這類植物，具有發(fā)達(dá)的半透明的苞片，這些苞片把脆弱的花序部分裹在里面，我們把這類植物叫作溫室植物。如果沒有房子住，那就多穿點(diǎn)衣服唄，雪兔子以及綿參這些植物，有厚實(shí)的毛被，這些毛被能夠讓它們保持溫暖，并且在一定程度上讓它們保持干燥，我們把這類植物叫作綿毛植物。又沒衣服穿，又沒房子住，應(yīng)該怎么辦？那就團(tuán)成一團(tuán)好了，比如高山上的委陵菜屬植物，還有無心菜屬植物，它們長(zhǎng)成團(tuán)墊的樣子，這種特殊的結(jié)構(gòu)，能夠讓它們?cè)谝粋€(gè)微環(huán)境里保持相對(duì)溫暖，我們把這種植物叫作墊狀植物。

植物不僅要應(yīng)對(duì)特別嚴(yán)酷的自然環(huán)境，還要應(yīng)對(duì)活的敵人。為了躲避天敵，它們想盡了各種辦法。在講到植物防御的時(shí)候，對(duì)人類而言，其實(shí)是一個(gè)“能、怎、好”的問題。我們之所以要問有些植物能不能吃，好不好吃，就是因?yàn)樗鼈兤渲杏幸恍┱娴氖遣荒艹?、不好吃的。不少植物具有鋒利的刺，還有很多植物的葉片特別堅(jiān)韌，難以下咽，這些東西我們都稱作植物的物理防御。

植物還有化學(xué)防御，很多植物的味道讓人印象深刻。比如香菜含有很多醛類物質(zhì)，據(jù)統(tǒng)計(jì)有21%的東亞人包括我自己都沒法接受這種味道。再有，煙草當(dāng)中的尼古丁、咖啡中的咖啡因，這些生物堿其實(shí)都是植物用來抵御天敵的，但現(xiàn)在卻成了人類戒不掉的癮。

在自然界也是一樣的，馬兜鈴酸的毒性大家可能已經(jīng)有所了解了，這種物質(zhì)在馬兜鈴屬植物里面，含量特別豐富。但是就是有一類蝴蝶的幼蟲，特別喜歡馬兜鈴，而且它還能把馬兜鈴酸富集在自己體內(nèi)，變成防御武器。所以你永遠(yuǎn)都沒有辦法預(yù)料自己的敵人會(huì)有多強(qiáng)大。

還有一類更高明的偽裝，干脆就不要暴露自己。偽裝的案例在動(dòng)物界中非常常見，有很多種類型。比如沙灘上的螃蟹的體色非常均一，和背景沙灘完美地融合起來，我們把這種類型叫作背景匹配。還有一種螃蟹的體色上面有很多的斑紋，這些斑紋色彩對(duì)比強(qiáng)烈，營(yíng)造出一個(gè)虛假的邊緣效果，這樣一來，天敵就很難發(fā)現(xiàn)它的真實(shí)輪廓。還有的生物善于喬裝，比如鳳蝶的幼蟲會(huì)裝扮成一坨鳥屎，雖然看起來挺醒目的，但對(duì)一個(gè)缺乏經(jīng)驗(yàn)的獵手來說，是不大可能對(duì)一坨鳥屎產(chǎn)生興趣的。

雖然這些偽裝現(xiàn)象看起來都很神奇，實(shí)際上都可以被經(jīng)典的自然選擇理論所解釋。如果一個(gè)自然群體里面存在變異，并且天敵也就是選擇的力量足夠強(qiáng)大，那么，偽裝差的個(gè)體就會(huì)被淘汰，偽裝就會(huì)變得越來越完美。

植物也有那么多天敵，它們會(huì)不會(huì)偽裝呢？華萊士當(dāng)年和達(dá)爾文各自獨(dú)立地提出了自然選擇理論，大概在150年前，他寫過一篇論文叫作《動(dòng)植物的色彩》，在這篇論文當(dāng)中，他主要是寫動(dòng)物的色彩，植物部分只提到了花的顏色，而完全沒有提到關(guān)于防御方面的色彩。為什么呢？論文中有一句話是這么說的：誠(chéng)如我們所見，動(dòng)物需要躲避或者警示天敵，還要辨識(shí)同類，因此體色在很大程度上取決于這些需求；而植物則不常隱藏自己，轉(zhuǎn)而通過利刺、厚皮、毛被以及毒素保護(hù)自己。

我們中國(guó)的西南山地有很多神奇的植物。比如說囊距紫堇，生活在西南橫斷山區(qū)的高山流石灘上。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的觀察我們發(fā)現(xiàn)，它是一種名叫絹蝶的昆蟲的寄主，絹蝶母親在交配之后把卵產(chǎn)在紫堇的附近，然后這些幼蟲孵化以后就以紫堇為食。紫堇的個(gè)體非常小，但是幼蟲的食量特別大，所以經(jīng)常把紫堇的地上部分啃得一干二凈，幼蟲慢慢長(zhǎng)大化蛹，然后羽化成蝶，開始新的循環(huán)。了解了整個(gè)生活史以后，我有一個(gè)猜測(cè)，紫堇如果能夠通過偽裝，躲避絹蝶母親的搜尋，那么它們就有可能活得更久，產(chǎn)生更多后代，這個(gè)推測(cè)挺合理的，對(duì)吧？但是實(shí)際上還有很多的問題，最大的一個(gè)問題就是，你怎么知道它偽裝了？

珊瑚橙，是某一年的年度流行色。我們能夠看到什么樣的色彩，取決于有什么樣的光受體參與了這個(gè)色覺過程。我們?nèi)祟惥哂屑t、綠、藍(lán)三類光受體，可以感受400到700納米的光波，我們把這段光波稱為可見光。我們?nèi)祟悓?duì)紅色特別敏感，但是很遺憾我們看不到紫外光。人類的這種色覺特性，實(shí)際上在動(dòng)物當(dāng)中是非常少見的。絕大多數(shù)昆蟲是可以看到紫外光的，比如蜜蜂。蜜蜂就可以看到某些花朵在紫外區(qū)域發(fā)出的一些隱藏信號(hào)。這些信號(hào)是我們?nèi)庋劭床坏降?，但是可以通過一些特殊的手段，比如數(shù)碼相機(jī)經(jīng)過改造，然后配合合適的濾鏡可以還原。但是蜜蜂對(duì)紅色非常不敏感，有可能分不清家門口到底是郵局還是消防隊(duì)。再看鳥類，它們對(duì)紅色和紫外光都非常敏感。而絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物，在我們看來是屬于色盲的，因?yàn)樗鼈儗?duì)紅色很不敏感。大家了解了這些色覺的多樣性之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)色盲這個(gè)概念其實(shí)有點(diǎn)不合適。蜜蜂不能感受到紅色的熱烈，人類不能感受到紫外的魔幻，所以誰都別嫌棄誰。

在天敵的眼睛里，紫堇的偽裝到底是怎樣的呢，效果如何呢？我們測(cè)量了葉片和巖石的反射光譜曲線，然后又獲得了蝶類的色覺模型和它的色彩感受曲線。經(jīng)過計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)，葉片和巖石之間的色彩相似性非常高。也就是說，即使在蝶類看來，紫堇也偽裝得非常完美。它是偽裝了，但如果天敵不買賬呢？我相信大家可能都有過那種感受，就是你循著味兒，就能找到廁所，我們?nèi)祟愂且曈X動(dòng)物，他照樣可以用嗅覺來解決一些問題。蝴蝶有沒有可能通過嗅覺找到紫堇呢，這樣的話，還偽裝什么呢？要檢驗(yàn)這個(gè)問題其實(shí)有點(diǎn)難，我需要一些看起來很像，但聞起來又不像的假紫堇，去看看它們能不能引起絹蝶的注意。這種東西上哪兒找呢？我選擇了一個(gè)非常簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的方法——打印。不是3D打印，就是打印在紙上，然后剪下來，把它帶到野外。挺簡(jiǎn)陋的，但是它起作用了。就是有那么笨的絹蝶母親會(huì)把它當(dāng)真，在它附近產(chǎn)卵。所以現(xiàn)在我們可以比較負(fù)責(zé)任地說，這個(gè)視覺線索在絹蝶尋找寄主的過程當(dāng)中，起到了非常重要的作用。

當(dāng)初我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)偽裝現(xiàn)象的時(shí)候，國(guó)內(nèi)的科普媒體發(fā)布了一張照片，不少網(wǎng)友感興趣，其中有一條留言是這樣的，他說：你這個(gè)顏色不科學(xué)，它怎么進(jìn)行光合作用呢？這也是我非常關(guān)心的問題。動(dòng)物的顏色千奇百怪的，但是人家不需要光合作用啊。如何檢驗(yàn)這個(gè)問題呢，還有點(diǎn)難，因?yàn)榈谜业揭粋€(gè)合適的參照作比較。非常幸運(yùn)，我們找到了一些葉色二態(tài)的群體，在這些群體當(dāng)中，你可以找到兩類個(gè)體，有偽裝色形的個(gè)體，還有綠色的個(gè)體，它們都長(zhǎng)在一起，這為我們開展比較研究提供了很多方便。結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，無論是凈光合速率，還是最大的光合潛能，兩者的表現(xiàn)都不相上下，這就是說，偽裝實(shí)際上并沒有影響植物的光合效率，但它為什么長(zhǎng)成這副樣子呢？實(shí)際上只是說，比綠色個(gè)體在表面上多了很多花青素，這些花青素本身是紅色的。但是它們一旦和綠色的那些細(xì)胞鑲嵌拼貼在一起之后，在宏觀上看起來，我們就覺得它是偽裝色。非綠色的綠色植物有很多，我們身邊就有。小區(qū)和大街上栽培的紅葉桃、紫葉李，都是非綠色的植物，也都活得好好的。

最關(guān)鍵的一個(gè)問題，偽裝到底起沒起作用呢？我們?cè)谝巴庠O(shè)置了很多樣方長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，然后看看哪些個(gè)體被啃食得更厲害。結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)，與綠色個(gè)體相比，這些偽裝色形的個(gè)體的生存概率確實(shí)要更高一些。偽裝既然這么好，我們還能不能找到其他的偽裝植物呢？同樣在西南山地，絹毛苣，毛茛還有貝母屬的植物，這些植物親緣關(guān)系非常遠(yuǎn)，但是為了適應(yīng)相似的流石灘的環(huán)境，都表現(xiàn)出了相似的偽裝，我們把這種現(xiàn)象叫作趨同進(jìn)化。人類的經(jīng)濟(jì)社會(huì)，也有趨同進(jìn)化的例子。比如大家從名字就可以看出這樣的相似的格局。還有一個(gè)跟這相反的過程，就是同一個(gè)東西為了適應(yīng)不同的環(huán)境，彼此變得各不相同。植物不大可能通過一種偽裝，來適應(yīng)所有的環(huán)境。我們就有一個(gè)猜測(cè)，在不同顏色的流石灘上，紫堇的顏色可能是不一樣的。我見過灰白色的個(gè)體，長(zhǎng)在灰白色的流石灘上；也見過青灰色的個(gè)體，長(zhǎng)在差不多是青灰色的流石灘上；當(dāng)然我還遠(yuǎn)遠(yuǎn)地見過棕紅色的流石灘，但是我不能確定那上面有沒有紫堇，如果有的話，我猜有可能是棕紅色的。

一位著名生態(tài)學(xué)家曾經(jīng)說過：植物永遠(yuǎn)落后于動(dòng)物學(xué)研究，除了在一個(gè)領(lǐng)域，這就是光合作用。這話絕對(duì)沒錯(cuò)。五六年前關(guān)于生物防御色彩的研究還僅僅局限在動(dòng)物當(dāng)中，但是我們現(xiàn)在知道了植物也不笨，它們也在用相似的策略來生息繁衍。而且植物不會(huì)動(dòng)，它們面臨的生存挑戰(zhàn)，跟動(dòng)物可能有很大不同。因此我們應(yīng)該有更多的興趣去研究它們，但不論我們研究的是什么東西，都要從自然本身的角度去考慮，而不是僅僅站在人類的立場(chǎng)上。