人类对于生物色彩的防御功能认知，大多数来自于动物。即使是生物色彩研究的先驱华莱士，也曾认为植物“罕有隐藏自己的需求”。他在《动植物的色彩》一书中写道：“诚如我们所见，动物需要躲避或警示天敌，还需要辨识同类，其体色很大程度上取决于这些需求。而植物则罕有隐藏自己的需求，它们转而通过利刺、厚皮、毛被和毒素保护自己。”

　　但是，在中国科学院昆明植物研究所高山植物多样性研究组副研究员牛洋看来，植物也可能利用多种伪装策略来防御天敌。近年来，他与昆明植物所研究员孙航、英国埃克塞特大学马丁·史蒂文教授一起，在植物伪装领域开展了系列合作研究。

　　发现使用“伪装术”的神奇植物 

　　关于植物利用伪装躲避天敌的零星猜测早在150年前就已出现，但一直没有严格的实证研究。近年来，随着色彩测量技术、动物感官和其他相关领域研究不断发展，使得生物色彩这一经典的进化生物学话题重新焕发生机。

　　牛洋告诉《中国科学报》记者：“我在攻读博士学位期间师从孙航研究员，在高山植物多样性研究组从事传粉生态学研究，涉及花和传粉动物的相互作用，从那时起开始关注植物色彩在‘呼朋唤友’方面的作用。孙老师很早就思考过植物色彩除繁殖之外的其他潜在功能。2010年至2012年期间，我有更多机会到高山流石滩等特殊环境考察，观察到有意思的生物学现象，并开始关注植物色彩在防御敌人方面的作用。”

　　自中学时代起，牛洋就对昆虫产生了兴趣。接触植物学后，他很自然地对动植物关系如何影响进化的问题更加关注，因此选择了植物进化生态学作为自己的研究方向。

　　在野外考察的过程中，他发现“伪装术”可能并不为动物所独有。植物也同样会利用自身色彩和形态融入背景，让观察者难以发现。或者通过特殊花纹营造伪边缘效果，让真实轮廓不易暴露。“例如蜥蜴、螃蟹，以及许多植物的种子都有特殊的花纹。”牛洋说。

　　除此之外，动植物还会通过乔装，让自己看起来像石头、枯叶或小树枝。合作者史蒂文教授长期关注动物色彩的进化。他补充道：“这些东西稀松平常，即使它们在取食者的视线里，也不大可能引起注意，容易躲过被取食的命运。这一点在形似石块的石生花属植物上尤其明显。”

　　牛洋说：“根据前人推测，还有一些动植物就地取材，利用外在材料装饰自己。有的沙丘或海滨植物由于具有黏性腺毛而被动地被沙粒包裹，这就可能呈现相似的伪装效果。”

　　在总结已有证据的基础上，牛洋有了一个推测：“伪装高手”更可能云集于高山流石滩或沙地、戈壁等开阔的环境中，或发端于腐生植物等非自养植物中。此外，那些本身个体弱小，又总是被专性强敌危害的植物，更有可能获得伪装“技能”。

　　植物伪装需要更多关注 

　　虽然相关证据越来越多，但牛洋坦承，“植物伪装的案例远不如动物那么普遍，一部分原因是缺乏相应关注。其实许多人家里养的某些‘多肉’就是典型代表，只是因为它脱离了原生环境，大家没有往这方面考虑”。

　　除了缺乏关注外，动植物之间的固有差异也让植物伪装的案例看起来不那么多。“与动物相比，大多数植物在其生命的大部分阶段里都有很多限制，这些限制因素可能影响了伪装的进化。”牛洋表示。

　　他告诉记者，植物界的主流色彩是绿色，因为植物需要通过光合作用来养活自己。而非光合色素的存在不仅可能影响植物的光合效率，单是制造这些“非主流”色素本身，就需要额外的资源投入。

　　与此同时，植物的根基是不能动的，这就意味着即使拥有伪装，其防御效果与动物相比也要大打折扣，因为天敌将有更多机会通过其他线索和反复学习来定位这些不能动的目标。

　　为了让更多人关注“生物色彩进化的故事”，牛洋在科研工作之外也撰写科普文章。“公众在很多领域的认识由于缺乏更新，还停留在二三十年前，科学家有义务改变这种状态，我们可以从写作通俗、准确的科研报道开始。虽然科学家本身不一定擅长做这件事，但应该有这么做的意识，毕竟这是很多公众接触一手科学知识的唯一途径。”他说。

　　牛洋表示，无论动物还是植物，都受到自然选择，遵循相似的进化规律。先从相对容易研究、与天敌关系明确的材料入手，提出具体推测。一方面借鉴动物方面的已有的研究思路，一方面思考植物的特殊性，考虑进化过程的各个环节，逐一检验。

　　未来将揭开更多植物伪装谜题 

　　在牛洋的科研计划中，野外工作时间至少要每年2~3个月。他告诉记者，“野外工作很辛苦，很多时候还不一定换来预期的回报”。对于一个有经验的野外工作者而言，他们并不会在野外遇到多少真正的危险，更大的危险来自交通和道路。

　　牛洋说：“例如在高海拔野外考察时，经常遇到恶劣天气，暴晒、冷雨、寒风，这些一天之内可以享受个遍。不过当最初的推测在野外被验证时，我们的喜悦是无以言表的。”

　　在牛洋心中，野外危险、恶劣天气这些并不是进行野外科研工作的主要影响因素，更多的是人类活动增多影响科研工作。

　　他说：“我们的野外实验地点大多数在西南高山地区，其实已经很偏僻了，但仍免不了人类的打扰。有时候辛苦设计的实验会因人为破坏而功亏一篑。对于这种困难，我们只能靠增加工作量解决，或者想尽办法请求他们手下留情。但人类活动导致的环境变化是很难改变的。高山环境本身很脆弱，许多问题可能还没来得及解决，研究系统就因环境改变而不复存在了。”

　　即使科研面临种种困难，牛洋依然热衷于解决植物伪装的“谜题”。他告诉记者：“目前只是开始，未解决的问题远比已经解决的多。例如伪装如何影响表型的趋同或分化，植物如何解决对朋友发出信号和对敌人隐藏信号的矛盾，人类活动是否会影响植物防御色彩的进化，这些都是需要继续思考的问题。”

　　《中国科学报》（2018年7月6日 第6版）

　　来源：http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2018/7/336669.shtm?id=336669