植物系统进化, 植物:悠闲地进化

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按:本文打算做为我目前正在写的一本植物学科普书的序言。有平面媒体对此文感兴趣的话,我将不胜荣幸。

孔子说过一句话:“知(智)者乐水,仁者乐山;知(智)者动,仁者静”。对这句话具体含义的解释,历来有分歧,但孔子以山的静态和水的动态作对比,借以说明仁者和智者的不同,这个用意是显而易见的。所以,如果有人对孔子说:“智者乐动物,仁者乐植物”,我想孔子应该会同意的。

作者 海云青飞:哲学家,生命科学家,传统文化第一人,唯一悟道者 《悟道相对论》《中医有毒吗》《黄帝内经是真的吗》《父母怎么教育孩子》

自我开始做植物学研究以来,就明显发现,现在的智者要远多于仁者,也就是说,喜欢动物的人要远多于喜欢植物的人。这是一个不用做多少调查就可以确证的事实,比如,带一个五六岁的小孩子逛动物园和植物园,哪一个更容易使他早早地厌烦,哭着嚷着要回家或去吃肯德基?相信大家都会选择后者。而更大点的孩子,不仅不会对动物园厌烦,反而会留连忘返,但对植物园留连忘返的孩子我想可能绝无仅有。我曾经看过一个笑话:一位妈妈叱责她的孩子:“你这个孩子怎么不懂事啊?舅舅正在这里,你怎么还会想到要去动物园看狗熊?”这个笑话之所以让人忍俊不禁,一个重要的原因就是它非常合乎情理。假如我们把那位说漏嘴的可怜妈妈的话改成这样:“你这个孩子怎么不懂事啊?舅舅正在这里,你怎么还会想到要去植物园看大笨树?”就一点也不好笑了,因为在现实生活中,几乎不太可能发生这样的事情。

植物不能像动物那样灵活自如地运动,这就使它失去了许多爱好者。伟大的科学传播片制片人大卫"爱登堡(David Attenborough)也许正是注意到了这一点,才在他那部不朽的《植物私生活》(The Private Life of Plants)中大量使用了延迟摄影技术,使植物在镜头中能像动物一样快速运动,于是使该片倾倒了一大批喜出望外的观众。然而,只要我们走出室外,这种人造的魅力马上就感觉不到了。我们面前的树木仍然是那样死气沉沉地立在地上,一动不动,至多在微风拂过的时候,将叶子抖动出飒飒的响声。

植物不能像动物那样吸引到众多的爱好者,还有一个重要的原因,是它们彼此长得太相似了。我曾经跟一些喜欢户外运动的人在七月初一同攀登小五台山。在到半山腰的草甸之前,山路都在茂密的林中蜿蜒,景色是颇为单调的,空气的味道也并不怡人——一种椿象的若虫恰在此时孵化出来,散发出强烈的怪味。当我告诉他们就在这片乏味的林中我已经至少见到了几十种植物的时候,他们都十分惊讶,因为在他们看来,所有的树几乎都一样,所有的灌木几乎都一样,所有的草,凡是没开花的,几乎也都一样。的确,我自己在没有掌握识别植物的窍门之前,也有这种感觉;即便是在对鉴定植物的方法已经十分熟悉之后,也还是觉得准确给出一株植物的名字并不是件容易事。我最头疼的一件事就是一些爱好者把完全显示不出特征的植物照片寄给我鉴定——虽然我知道他们以为拍成这样就足够定名了,而不是故意要为难我。

如果了解一些生物学的知识,我们还将发现植物的其他一些不如动物“高级”的地方。比如,动物的身体一般都有明确的结构和形状,成体的大小也比较稳定,器官和器官之间界限明显,每一种器官的数目通常都是固定的,如有异常,往往必是畸形。植物的“身体”却没有十分明确的结构,面对一个树干的剖面,没有经验的人至多只能看出一圈圈的年轮,而分辨不清哪儿是皮层,哪儿是韧皮部,哪儿是木质部;植物的形状和大小更是变化多端,一棵刚刚开始结果的银杏和一棵上百年的银杏的树形和大小相差极大,而且我们谁也说不清一棵树最后到底能长出多少根枝条,一次能开出多少朵花。

高等动物通常还有比较固定的寿命和单一的繁殖方式——有性生殖。比如中国人的平均寿命(更准确地说,是平均预期寿命)现在是71.8岁(据2005年的调查);据可靠资料,世界最长寿的人则活了122岁。这两个数字显然都落在十的二次方这个量级附近,通俗地说,就是都在一百岁上下波动。人类只有性交这一种繁殖后代的方式,科幻小说里的拿一个细胞就可以克隆出许多个体的情节至少在目前还是幻想。但是植物就不同了。除了一年生、二年生和有限多年生植物外,还有许多植物是“无限”多年生的,如果没有外在因素的干扰,有的植物也许可以活上几千几万年。植物除了有性生殖——比如种子植物的开花结实——之外,还大量通过无性繁殖来繁衍,禾草就是最有说服力的例子之一。有的禾草可以通过长长的地下茎,在短短几年内就占领一大片草原,在这片草原的不同地方任取几片草叶拿去做鉴定,可以发现它们的DNA都是一样的,这说明它们其实都是同一株植物的分枝。如果我们把所有这些在地下有根茎彼此相连的植株都看成单一的个体的话,那么这可谓是世界上最大的植物了!但是通常我们还是把它们看作众多的个体。于是,靠着强大的无性繁殖能力,植物的个体界限居然变得模糊不清了!

凡此种种,似乎都说明,植物比动物要“低级”得多。如果用比较专业的术语来说,就是:植物在细胞、组织和系统级别上的多样性,要比动物低得多。因为分化少,所以植物缺乏像动物那样的神经系统和运动系统,缺乏像动物那么多的结构样式,也因此使它们的生命缺乏一种“秩序”,使它们对自己的寿命和繁殖后代的方式都缺乏“规划”。所以,植物的生命不像动物那么精致,自然也就吸引不到众多的追求精致生活的人们的青睐了。

也许你会问:同样是在地球上生活了几十亿年,为什么动物那么精致,而植物却这么“邋遢”呢?

这是一个很有意思的问题,也是一个迄今没有明确答案的问题。但是现在的进化生物学家普遍有一种倾向,认为植物的“邋遢”恰恰是它们生活闲散的体现。

我不由得想起了我的高中和大学时截然不同的两种生活。在高中的时候,我的生活非常有规律。每天不到七点就得起,在夏天还好,在冬天就意味着天还没有亮,黑暗还正和寒冷一同笼罩大地的时候,我就得从温暖的被窝里钻出来了。在刚醒来的一两分钟,我的眼皮还在不停地打架,为了让自己尽快彻底醒过来,我强迫自己去看耀眼的日光灯;虽然这常常让我的眼睛止不住地流泪,但的确是一种比较有效的方法。那时我的饮食也非常规律,几乎从来没有误过早餐,这保证了我一上午的头脑清醒(我没有吃课间餐的习惯)。可是一到大学,情况就全变了。我的作息全无规律,有时过北京时间,有时过莫斯科时间,有时甚至过起了完全昼夜颠倒的美国东部时间;饮食也不再有规律了,一天经常只吃一顿饭,早餐一般是不吃的。我想我的读者里面,一定会有不少人对我上面描述的生活方式感同身受吧!

为什么我们这些人会在高中和大学过上两种截然不同的生活?因为高中的时候有外在的不可抗的压力——也就是来自学校的压力和来自高考的压力——逼迫我们不得不注意自己的作息,而到了大学,这种外在的不可抗压力就骤然变小或消失了。饶有趣味的是,生物的进化也有类似的情况。外在的不可抗的压力——也就是在资源有限的环境中的生存压力——逼迫生物必须不停地进化;不斗争,只有死路一条。这就是伟大的生物学家达尔文提出的“自然选择”原理。因此,越是充满压力的环境,生物进化的速度越快,总的趋势就是使自己的形体和行为越来越精致,越来越适应环境;而在生存压力比较小的地方,生物体精致化的速度就相对慢一些。

也许你已经模模糊糊地意识到了:植物之所以进化得不如动物快,正是因为它们的生存压力比较小。究其根源,全在于植物是自养生物这个本质。绝大多数植物不借助其他任何生物的帮助,仅靠自己体内的叶绿素,就可以自力更生地通过吸收阳光来合成养料,供维持生命和繁殖后代之用。而动物则不然,它们没有叶绿素,自己不能合成养料,只能靠吃植物或其他的动物来生存。所以地球上任何生态系统中的主人,其实都是植物,没有它们合成有机质,其他一切生物都生存不了。说得再明白点:离开了动物,植物照样可以活下去;离开了植物,动物却完全无法活下去。这样一来,动物就天然地比植物多了一重生存压力,也就是寻找食物的压力;借用《圣经》的说法,这可以算做是动物的“原罪”吧。

美国古生物学家保罗"奥尔森(Paul Olsen)就曾经指出,在四亿年前的古生代志留纪,当植物第一次从海洋移民陆地的时候,展现在它们面前的是一片前途无量的天堂般的胜境。这里根本就没有能吃它们的动物,只要把大自然的挑战克服过去了,它们想怎么活就怎么活。于是植物就这样步伐缓慢却稳健地一点一点征服了陆地,三亿五千万年前的泥盆纪末期,陆地上开始出现广袤的森林,随后的石炭纪和二叠纪,森林更是茂盛到了无以复加的程度。一部分死亡的树木来不及被微生物分解就沉积到了地底,于是形成了大面积的煤层。而最早的陆生脊椎动物——原始两栖类——是泥盆纪才开始出现的,由它们进化出了石炭纪和二叠纪以迷齿类为主的多种多样的两栖动物,它们的成体毫无例外,全都是肉食动物。换句话说,两栖类和森林在同一片陆地上共处了将近一亿年,它们却全然没有想过去吃这些森林!

大型食草动物的第一次大规模出现,始于两亿五千万年前的中生代三叠纪。只不过,这时候终于知道去吃植物的动物,已经不是两栖类,而是从两栖类中分化出来的爬行类了。大型食草动物的出现是生命演化史上的一件大事,因为这标志着大量的陆生植物从此不再自生自灭,而可以成为陆生动物的食粮了,这就大大开辟了陆生动物的生存空间,也使陆地生态系统有了重大改变。如果没有众多食草的恐龙,也就不会有众多食肉的恐龙,今天我们也就不会拍出《侏罗纪公园》这种自己吓自己为乐的电影了。

但是对于陆生植物来说,食草恐龙的大量出现并不是好事,因为这标志着它们悠闲自在的生活不得不结束了。恐龙繁盛的中生代(包括三叠纪、侏罗纪和白垩纪三个纪)同时也是裸子植物这种比较原始的种子植物繁盛的年代,尽管还没有很多的证据,但我们有理由认为,来自食草恐龙的摄食压力,应该是裸子植物加速进化的重要动力之一。在侏罗纪或白垩纪,甚至还有一部分裸子植物被迫进化出了花和果实,以更好地保护其种子——这就是被子植物的祖先。

可惜,天不假年,恐龙的好日子并没过多久(虽然比起人类的历史要长多了)。六千五百万年前的白垩纪末期,一颗小行星重重地砸在了墨西哥尤卡坦半岛,现在有不少人相信,这场“天地大冲撞”造成的“冷室效应”对恐龙的灭绝起到了关键作用。虽然也有不少反对意见,但确凿的事实是所有的恐龙——不管是食草的还是食肉的——的确在短短的时间内都消失了。于是被食草恐龙压迫了将近两亿年之久的陆生植物得以缓过劲来,重新享受起那种没有太多压迫的悠闲生活。被子植物就是在这种情况下迅速扩张,在大部分陆地上取代了裸子植物,成为陆生生态系统的新主人的。在紧随白垩纪之后的新生代第三纪,由于吃植物的动物锐减,广袤的森林再一次合成出了过量的有机质,没有被及时吃掉和分解掉的就沉积到了地底,于是再次形成了煤层——这就是在煤矿地质学上意义仅次于石炭-二叠纪煤层的第三纪煤层。

但是和被子植物一样从恐龙的淫威下解放出来的哺乳动物,不再像它们的祖先两栖类那么傻了。它们很快就重新进化出了丰富多彩的食草种类,又从而支撑起同样丰富多彩的食肉种类的进化。这个大辐射是在距今五千三百万年到三千六百万年的第三纪始新世发生的(始新世的“始”的本意就是指哺乳动物开始大量出现),也就是说,哺乳动物只给植物腾出了一千多万年无拘无束的日子。

然而这时的情况和中生代不同的是,地球上出现了不同于森林的另一种植被——草原。由于全球气候逐渐从暖湿变得冷干,森林逐渐退出了那些较为干旱的地区,只有草类适应了这种气候而留了下来。不过大自然真是一位严酷和温存兼具的长者,它让草原草类具备了粗糙坚涩的叶子,可以迅速磨坏当时许多食草哺乳动物的牙齿,从而使草原草类免于受到动物的摄食,这也算是对先前施加给草原草类的坚苦磨难的一种补偿吧。于是,草原上的植物比森林中的植物多过了一千三百万年不受大型食草动物蹂躏的快活日子。

当然,这些美好时光终于也还是结束了。在两千三百万年前的第三纪中新世,哺乳动物中的奇蹄类和偶蹄类(此外还有啮齿类和兔类)先后进入草原,用它们耐磨的牙齿和强大的消化能力征服了草原。从那时起,直到今天,陆生植物又处在大型食草动物的全面压迫之下了。

总结一下这段陆生植物的进化史,我们不难看到,在全部四亿年的时间里,陆生植物完全不受大型食草动物牵制的时间大约是一亿六千万年,另外两亿四千万年的时间里它是在大型食草动物的阴影下生活的。尽管前者只占全部进化史的五分之二,但是这五分之二的悠闲日子已经足以拖慢陆生植物的进化速度,使之显得比动物“邋遢”了。而即使在陆生植物不得不多少注重一下“体力训练”和“仪容整理”的另外五分之三的时间里,它们也仍然比动物轻松得多,因为它们清楚地知道,食草动物对它们是表面上凶残、骨子里敬畏的;把它们都吃光的话,食草动物自己也难逃灭亡的厄运,所以食草动物对植物再凶残,也总要留点分寸。陆生植物便在这分寸的罅隙里,继续显示出它们好“偷懒”的本性,从而继续加大了它们和动物之间精致性的差异。

今天,我们人类无可争辩地成了动物中的霸主,我们对于植物的凶残,远比大型食草动物厉害多了,甚至某些食草动物——比如能把一个绿意盎然的岛屿啃成光秃秃一片的山羊——也只有在我们人类的纵容下,才能完全暴露出它们的凶残本性。但是,至少到目前,我们还只能承认,植物仍然是整个地球生态系统中的主人。它们的“邋遢”,恰恰对是我们的精致的一种无声嘲笑。大卫"爱登堡也看到了这一点,所以他才在《植物私生活》的配套书的序言中说:“在很多方面,植物是比动物更成功的生命。……动物只能完全依赖植物而存活。……在如此无可争辩的事实面前,我们应该意识到自己对植物的依赖性。”

所以,让我们多关注一下植物界吧。这是和动物不同的另一个有趣的世界,虽然也有生存竞争,但是“悠闲”究竟是这个世界更本质的特点,因而也是这个世界更引人入胜的一面。我们不妨想想现在许多住在大城市中的人赞美或向往过的那种虽然平淡清苦,却闲适超然的田园生活吧。为什么这种生活——不管是“采菊东篱下,悠然见南山”,还是“竹喧归浣女,莲动下渔舟”——会有闲适超然的一面呢?

因为其中有植物!

刘夙

2007.12.31-2008.01.01

植物:悠闲地进化 (2008-01-01 17:34:40)

标签:文化 分类:植物科普

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