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首都科学讲堂回顾丨第798期:“探秘科技BOB馆之城”系列之走进奇妙无穷的植物王

时间:2023-05-17 20:41:24 文章作者:小编 点击:

  BOB本文内容来自北京市科学技术协会主办、北京科学中心承办、北京科技报社协办的首都科学讲堂。讲堂每周邀请院士专家开讲,弘扬科学精神,帮助公众树立科学思想,掌握基本科学方法,了解必要科技知识。

  是谁,独具慧眼,让曾经公认“已经绝迹”的植物重新“活了”过来?是谁,开学术之先河,让水杉真正有了自己的中文名字?是谁,不断研究保育技术,让水杉连木成林?……这些鲜为人知的故事曾藏在植物的王国里,却又被一位位细心的中国科学家发现、看见、挖掘出来。如屹立不倒的水杉一般,这些科技工作者们用他们的坚守和执着,让世人听到世界植物史上的中国声音,让人类对植物的认知不断更新,让植物更好地生活在地球上。

  本期首都科学讲堂邀请到国家植物园科普馆馆长王康,让我们在他的带领下,一起走进绿意盎然的国家植物园,学习春花夏草背后的生命奥秘,了解科技工作者在植物学研究和科普领域所付出的努力,聆听园区在生物多样性保护、植物迁地保护和科学研究、提升公众科学素养等方面所取得的成果。

  在国家植物园的碧桃园内,可以看到二色桃、菊花桃、垂枝桃、寿星桃、帚型桃等众多不同品种的桃花,环肥燕瘦、各不相同。独具特色的它们,即使是非专业人士,也很容易从外貌上进行辨别。

  按照树形,桃一般可分为4种,直枝桃、垂枝桃、帚型桃和寿星桃。直枝桃是平日里最常见的类型,枝条向斜上方生长,节间较长,大部分桃树都属于这一类型。垂枝桃则与之不同,其枝条下垂,树冠呈伞形,姿态独具韵味。帚型桃则枝条紧密,犹如倒置的扫帚,纵向延伸直指天空。相比其他种类,寿星桃则相对低矮,节间距离较短,花朵排列紧密,看起来分外茂盛。

  在依据枝条形态进行分类的基础上,再根据叶子、花瓣的不同颜色、形状以及重瓣的程度等,还能将桃细分出很多品种。其中,相对容易辨别的是同属于直枝桃的二色桃和菊花桃。前者名副其实有着“一树双色”的奇景:新开的花朵呈浅粉色,一段时间后,颜色会逐渐加深,同树桃花却有着不同的开花时间,打造出奇特的“双拼”美景;后者则花瓣细小,与大多数桃花偏圆形或椭圆形的花瓣差异很大,反而和菊花花瓣相似,因而得名菊花桃。

  除浪漫满溢的桃花之外,香气浓郁的丁香也十分惹人喜爱。丁香叶片对生、花冠开裂,常有4个裂片居于其上,有时会有5-7个,甚至更多,其特点鲜明,十分易于识别。

  每年4月中上旬左右BOB,华北紫丁香率先在国家植物园中盛开,待其开始凋谢之时,欧洲丁香和小叶丁香则进入了盛花期,展现出漂亮的姿态和迷人的香气。此外,丁香园内还种有花期更晚一些的暴马丁香和北京黄丁香,从而使园内景观更为丰富多样,且具有连续性,可将丁香园观赏期延长至5月上旬。

  漫步丁香园中,还能发现有其他植物住于其间,如同时拥有“颜值与能力”的文冠果。它具有神奇的“变色”能力,初开放时,花朵中心为,但一段时间后,就会变成红色。天气晴朗时,从树下仰望,能看到白色的花瓣和中心或黄或红的色彩,再辅以湛蓝的天空,交织成一幅五彩缤纷的图景,可谓美不胜收。

  文冠果不仅颜值不凡,而且具有良好的适应性与实用价值,其生活在十分干旱的地方BOB,非常耐瘠薄,果实可以用来榨油。然而它却有着“十花一果”的特点,尽管花很繁盛,但结出的果实却不多,因为它的雌蕊会败育。因此,尽管它的果实含油量很高,但数量却不多。而之所以得名文冠果,正与它的果实有关,因其果实成熟后,开裂的状态和古代文官的官帽十分相似。

  “唯有牡丹真国色,花开时节动京城。”自古以来,牡丹就以其雍容华贵的气质和斑斓绚烂的色彩为众人所喜爱。牡丹之所以被认为是“人间富贵花”,与其花朵之大关系密切。驻足牡丹园内细细观察,能发现它花瓣很大,其中的雌蕊和雄蕊众多,甚至偶有大如人脸的盛况。

  进行辨别时,不少人常会将牡丹与芍药混淆。其实,最主要的分辨之法并非仔细观察它的花朵,而是看它是木本还是草本,前者为牡丹,后者为芍药。也可以通过观察它们的叶片进行辨别,牡丹的叶片会稍有裂开,而芍药则边缘光滑。由于牡丹的花期比芍药早一些,所以在同一园区内,一般会先见到牡丹盛开,后见到芍药盛放。

  中国牡丹栽培历史悠久,牡丹资源丰富,包括西北牡丹、中原牡丹、阳山牡丹、滇牡丹等,不同的种类适宜不同的气候条件。例如,阳山牡丹喜爱湿热天气,适宜在长江流域生活,但若将西北牡丹挪至长江流域,它很可能无法生活。

  潺潺溪水流过的樱桃沟里,植物界“活化石”水杉笔直地矗立林中。或许鲜有人知,水杉的发现经历了神奇又曲折的过程。

  1941年,日本学者三木茂博士在他发表的一篇论文中建立了水杉的化石属名,即Metasequoia,名字中的Sequoia指的是北美红杉,与源自希腊语的前缀“Meta-”放在一起,意思是说化石上的植物与现存的北美红杉很像,但依然有所区别。当时BOB,所有人都认为这种植物早已灭绝,在地球上不复存在。

  两年后,供职于农林部中央林业实验所的王战在去神农架考察的路上,偶然获得了“神树”的消息,继而在湖北省利川市谋道镇发现其踪迹,并提取了标本。经过简单辨别,他认为其是水松,便放置一边。

  1945年夏天,中央大学森林学系技术员吴中伦偶然发现这一标本,认为其应是一种新植物,便交由本校郑万钧教授进行鉴定。

  1946年2月,郑万钧派其研究生薛纪如再次采集标本。同年4月,郑万钧将标本寄往北平,交给静生生物调查所所长胡先骕教授征求意见。很快,胡先骕在助手傅书遐的协助下将郑万钧寄来的水杉标本鉴定为Metasequoia,认为这就是日本学者三木茂在化石上看到的植物。随即撰文寄给《中国地质学会志》,5月18日,胡先骕的文章被收录并于当年12月发表,这也是“活化石”水杉发现的首篇报道。

  更为特别的是,水杉的发现过程“触发”了植物学历史上少见的特殊事件,即将最早用来命名化石的名字,用于命名依然存活于世的植物。这是因为植物命名法规定,现生植物具有优先权,可以将名字从化石身上“夺回”。

  时至今日,虽然有许多国家栽培水杉,但总体来看,水杉的野生分布依然十分狭窄,仅有两三个地方有野生分布群,生物多样性也不如想象中丰富。但正是这几个小小的野生种群,给全世界带来了叹为观止的美好享受。不论是将其栽在水边还是种在山谷,都能营造出壮观的浓浓绿意。

  宿根园内,一阵微风吹过,无数“白鸽”仿若在枝头振翅飞舞……这种奇观来自于国家植物园的一棵独苗——珙桐。

  作为新生代第三纪的孑遗植物,在第四纪冰川时期,地球上大部分地区的珙桐相继灭绝。幸运的是,生活在中国西南地区的珙桐活了下来,成为了植物界的“大熊猫”。

  对于有着“中国的鸽子树”之美誉的珍稀植物珙桐,许多人都会好奇,长于其上仿若“白鸽”的部分究竟是不是它的花朵呢?其实,在植物学上,其白色的部分并非花朵,而是它的苞片。可以将其理解为叶子,却不行使常见叶片光合作用的功能,而是为了更好地保护花序上的花粉,并为昆虫授粉营造良好的环境。西南地区春季多雨,宽大的苞片可以为传播花粉的昆虫遮风挡雨,吸引它们前来躲避,雨停离开之时,昆虫再将花粉带给另一棵珙桐。

  尽管珙桐在北方非常稀少,但在西南地区,尤其是四川、云南等省份的很多地方,它已经成为一种行道树。但不得不承认,珙桐的栽培过程确实十分困难,因其果实需要沙藏,两年左右才可以生根、发芽,而且在生长过程中,也需要细致入微的照料。

  从神秘莫测的热带雨林到冰封万里的极地苔原,从绵延起伏的高山峡谷到一望无际的湖泊海洋,到处都有植物的踪迹。自古以来,植物一直在默默地改善和美化着人类的生活环境,人类的衣、食、住、行都离不开植物的帮助。

  身为环境中唯一的初级生产者,植物为人类助力良多,其中最重要的则是提供了果腹的必需品——粮食。在人类进化史中,粮食至关重要,正是因为人类驯化了粮食作物,才能够在不同的地球板块中改变四处游走的状态,逐渐在固定的区域安定下来,最终形成农业社会。

  众所周知,中国是世界上最古老的文明古国之一,也是世界上最大的农作物起源地之一。在中国古代,关于五谷有多种说法,比较常见的为:黍(黄米)、粟(小米)、稻(水稻)、菽(大豆)、麦(小麦)。其中,前四种起源于东亚,而小麦则起源于西亚。

  诚然,在我们目前食用的粮食作物中,也有一些是其他板块的“外来户”,比如常见的玉米、马铃薯来自美洲,高粱则来自非洲。

  不论来自哪个板块,在种植过程中,植物均被人类进行了驯化,而这种驯化往往强烈地改变了植物最初的状态。以马铃薯为例,最早种植它们的其实是美洲的印第安人。最初栽培时,它是有毒的,但经过不断的栽培和选育,马铃薯逐渐作为主粮登上了美洲人的餐桌BOB。同时,栽培范围也逐渐扩大,发展到全世界。此外,蔬菜水果、可可咖啡以及茶叶,均在生活于不同地区人们的饮食文化中,具有举足轻重的地位。

  在深度影响饮食文化之余,植物也在服饰、建筑、艺术、医药、能源等诸多领域大显身手,处处彰显着各自的能力。棉花与亚麻、柏木与松木、黄花梨与紫檀、人参与黄花蒿、绿玉树与甘蔗……社会生活的方方面面,都充斥着植物的影子。

  曾几何时,植物园建设的主要目的是为了引种栽培植物,服务于园林绿化工作。如今,随着国家植物园的成立BOB,这一角色也在慢慢地发生转变——生物多样性保护已成为全世界共同关注的话题。

  众所周知,生物多样性保护主要分为两方面工作,一个是就地保护,另一个是迁地保护。一般情况下,就地保护需要国家公园、自然保护区来实现。迁地保护的过程中,又需对植物本身、濒危机制、繁育和扩繁进行研究,而这些功能的实现就需要有植物园的助力。

  借助目前的科技手段,科研人员能够很好地让部分植物生活在植物园里,待其数量有所增长后,再将它们送回原产地,回归到野外的生境中,从而实现一整套对野生植物的保护措施。

  国家植物园依然保持原有为公众提供休闲游览的城市服务功能不变,只是在此基础上,还开展了包括游学、讲座、体验等多种模式在内的科普活动,为提升公众科学素质添砖加瓦。

  未来,国家植物园将会持续引进人才,不断增强科研力量,并开展种子库建设。相信在不久的将来,各地植物园建设将会连线成网,共同构建国家植物园体系。


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