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植物之最

水生植物争霸赛——漂浮植物居然会“轻功”丨花花万物

zhiyongz2024-05-04植物之最

编者按:从深海到高山、从沙漠到雨林,地球的每一处都有植物的印记。岁月流变、气候变迁、地质运动、生境更迭,植物历久弥新、在不断演化中保持着多样化的世界。中科院之声与中国科学院武汉植物园联合开设“花花万物”,在这里,我们关注植物的生存、竞争、繁衍、死亡,展示自然界的奇特多姿,解读生物的万千气象,探索神奇的生命秘境,致敬这无声无息又蓬勃多姿的世界。

搞事情的水生植物界,今年来了一群名字很唬人的参赛者,它们就是漂浮植物!听名字就知道这是一群“会轻功”的植物,只不过这“轻功”是借助水来施展的。自2020年以来,“水生植物之最”大赛已经连续举行了两届,第一年的沉水植物个个身怀绝技(《不走寻常路的水生植物》),第二年的浮叶植物有着明确的“阶级制度”(《水生植物争霸赛——谁是你心中的No.1》),接下来让我们拭目以待漂浮植物界的选手有何过人之处!

1号选手:大薸(piáo)——水上不倒翁

参赛宣言:漂浮植物界的killer,不要因为我看起来肥乎乎的就低估我的“战斗值”!

大薸

个人简历:

姓名:大薸,小名水白菜、水芙蓉,大名Pistia stratiotes,天南星科大薸属的“独苗苗儿”。

身高:通常不超过10 cm,显然不是大高个儿,但在漂浮植物界已经不算矮了。

三围:人们把我这种体型称为“玫瑰花型”,绿色的玫瑰你喜欢吗?

体重:说起体重,就不得不提一下我的“秘密武器”,不管你把我推入多深的水中,我都能立马浮出水面且保持原来的方向,就像水面上的“不倒翁”,所以胖或瘦对我来说都不是问题,并不会影响我在水面施展“轻功”。

参赛技能:沉水植物界的killer狸藻是“吃肉”杀生,而我是通过快速繁殖长自己的植株让别人无处可长。

个人特长:我有无数个孩子。看到这脆弱的“脐带(横走茎)”了吗,只需稍稍用力,它们就会离我远去,成为一个新的我。有人观察过我,在没有干扰的情况下,一年时间我可以一棵“变”上千棵,称霸一方水体还是轻轻松松的!除此之外,我的种子可以对抗恶劣的环境,比如在干旱或持续数周的冰冻环境中,我的家族也是可以得以延续的。双管齐下,就没有我到达不了的远方。

面试官评词:坚韧(内心OS:看起来软萌可爱,竟不是“善茬儿”)

大薸

补充资料:由于大薸极强的无性繁殖能力,极易泛滥成灾。其强大的根系会大量消耗水里的氧气,造成水面下的鱼类、沉水植物等缺氧而死亡,杀手也是名副其实的了。大薸的“不倒翁”特性取决于超疏水性,超疏水性大家可能不熟悉,它就是荷叶出淤泥而不染的秘密武器。与传统荷叶相比,大薸在超疏水结构的基础上提高了漂浮性,不仅在水面上可以始终保持原来的方向,而且“玫瑰花结”中间的液体通道可以自动排出上表面残留的水。科研工作者受其自我调节漂浮机制及排水逻辑的启发,在2022年提出了一种新型界面不倒翁,可用于优化风浪中水面微型探测器、水生微型机器人等领域的发展。除此之外,大薸的叶和根对原油有较强的吸附能力,可用作石油泄漏时的吸附剂。

2号选手:水鳖——虽然我确实有“龟壳”,但我真的不是鳖

参赛宣言:水鳖指着自己的心形叶片,委屈巴巴地说,此心可鉴,我为自己正名!

水鳖

个人简历:

姓名:水鳖,小名马尿花,大名Hydrocharis dubia,水鳖属的“独苗苗儿”。

身高:按长度算的话,也是能达到一扎长(15 cm)。

三围:好看的皮囊千篇一律,我没有傲人的曲线,但我有如梦似幻的小花。

体重:也就比上位选手重一丢丢吧。

参赛技能:金鱼会吐泡泡,我会“吐”种子。不同于其他水生植物的种子需要在底泥中萌发,我在快萌发的时候,会像吐“炮弹”一样,将一颗颗种子吐到水面上发芽。

个人特长:我有祖传的“龟壳”,但我真的不是鳖。

面试官评词:别致(内心OS:竟是被名字耽误了)

水鳖的花

补充资料:话说水鳖的重名率真高,不仅和水里游的鳖重了名,空中飞的居然还有一个水鳖。黑龙江省的松嫩平原上有一种昆虫也叫水鳖,因为能飞能爬能游,所以也叫海陆空。怕虫的人看到它,怕是要尖叫出来,但在当地它可是一道深受喜爱的美食。水鳖不是鳖,为什么还需要“龟壳”呢?因为水鳖要想漂浮在水面上就要有足够的浮力,其叶片背面的“龟壳”就是它的通气组织,里面都是空腔,相当于它的“游泳圈”。背着“游泳圈”,水鳖就不用担心自己的叶片不能漂浮在水面上了。除了叶片上的“龟壳”,水鳖的叶柄上的厚壁组织让它像一个擅长托举的“健身达人”,在水面空间不足时,可以轻松托举起叶片。水鳖每个果实内都有上百粒椭圆形的小种子,每颗种子通常不足半毫米长,种皮上有许多毛状凸起,看起来萌萌哒。当种子快萌发的时候,就会像吐小“炮弹”一样把种子吐出,漂到水面上发芽。不得不说,水鳖的厉害之处在于从娃娃抓起,先发制人,从萌发的那一刻就开始抢占地盘。

水鳖的种子(图片来源:付文龙)

3号选手:无根萍——世界之最

参赛宣言:我开世界上最小的花,结世界上最小的果,作为世界上最小的种子植物,我为自己创下了三项世界纪录感到骄傲!

你没看错,红色圈中的才是无根萍

个人简历:

姓名:芜萍,小名无根萍,大名Wolffia arrhiza

身高:最大的个头也不超过1.5 mm,比芝麻还小说的就是我了。

体重:mini型的我也就比鸿毛轻一点点。

参赛技能:超强的无性繁殖能力,一不小心就和1号选手的参赛技能“撞车”了呢!

个人特长:我还可以再小一点!不要妄想不借助工具就可以窥得我的花貌。

面试官评词:精致(内心OS:人不可貌相)

显微镜下无根萍的花(图片来源:中国植物志)

补充资料:你也许不认识它,但它实实在在存在着,存在于大大小小的池塘中、稻田里。它太小了,小到你平时注意不到它。作为世界上最小的开花植物,它其实仅有一团细胞,在开花的时候也只有一根雄蕊和一个雌蕊,只有针尖般大小,要放在显微镜下才能看清楚。可谓是简单之至,毕竟在上亿年的进化历史中,无根萍通过不断地缩小自己来适应环境的变化。但人不可貌相,无根萍无性繁殖速度非常惊人,一天一夜就能完成孕育一个新生命,按这个速度算,只需四个月,一个无根萍繁殖的后代体积就有地球那么大了。

几位参赛选手的简历看完了,和往年一样,请各位看官秉着公平公正公开的原则,在留言区评出本届你心目中不走寻常路之最的水生植物吧!目前沉水植物、浮叶植物和漂浮植物已展示过各自的风采了,大家对迟迟还未露面的挺水植物有什么期待吗?

参考文献:

1. Sculthorpe C D. (1967). The biology of aquatic vascular plants. Edward Arnold, London.

2. Yang, Y., Bai, H., Li, M., Li, Z., Wang, X., Wang, P., & Cao, M. (2022). Interfacial floating tumbler with penetrable structure and Janus wettability inspired by Pistia stratiotes.Materials Horizons.

3. Zeiger, C., da Silva, I. C. R., Mail, M., Kavalenka, M. N., Barthlott, W., & Hölscher, H. (2016). Microstructures of superhydrophobic plant leaves-inspiration for efficient oil spill cleanup materials.Bioinspiration & biomimetics, 11(5), 056003.

校审:江红生

图片除标注来源外,其他来源作者

来源:中国科学院武汉植物园

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