自然科学总论
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9.4
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174千字
字数
2021-01-01
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主编推荐语
以植物学家的眼光“看”植物,欣赏植物的生存“智慧”。
内容简介
被子植物来到地球一亿多年,它们在适应多变环境的过程中逐渐生成了多种多样的“智慧”,以至于演化出具有二十多万种、一万多个属、四百多个科的丰富多彩的大群。
著名植物学家马炜梁教授近四十年来一直在寻求植物的生存“智慧”,他认为:植物虽然站在原地不动,不能位移,但确实可以主动去找寻异性;植物没有神经系统,但确实有接受刺激的反射弧,能够很快地做出反应;当食叶昆虫噬咬叶片后,植物能分泌一种物质招引昆虫的天敌来保护自己;植物能设计出复杂的传粉路线,让昆虫为它携带花粉;植物有利用环境的能力,能与动物协同进化……
在这本趣味盎然、图文并茂的科普著作里,他结合植物分类学、生态学、环境生物学、行为学等学科去理解植物的生存之道,以丰富的实例,结合精美绝伦的微距摄影图片,令人信服地揭示了植物在演化进程中所形成的与根茎叶、花朵、果实与种子等相关的种种“智慧”,证实并丰富了达尔文的自然选择学说。
本书是“放下身段做科普”的示范之作。学科融通的大视野、丰富多样的案例、通俗晓畅的语言以及精美绝伦的图片,有助于博物爱好者乃至植物学专业人士深度认知生命的奥秘,并真切感受植物学家的眼光与情怀、问题意识与思维方法。
很棒的一本书 真的好喜欢
平时我就非常喜欢植物~所以书名一下子就吸引了我。植物已经在这个星球上演化了亿万年,可见生存的智慧有多棒~作者几十年如一日认真研究的精神也非常值得我学习。比如对已有答案的严格考查和验证,积极探索深入思考;敢于实践,力求所有内容都有理有据,真事可靠等等。也正因如此,这本好书值得喜欢植物的我反复欣赏阅读。植物演化中的种种 “智慧”,作者讲解得非常生动细致,新见迭出,是我了解植物演化的好参考~
同类书中 目前最佳
这是一本科学性与趣味性统一的植物生态学科普著作。植物的物种特性的形成是长期适应生存环境的结果。作者在前言及书的第一篇的开头就简要阐明,在其后的篇章中都以自己细致观察的植物为例,从结构上和生理上阐述植物生存对环境的适应性。譬如,某种花具有长长的距,这个 “尾巴” 是怎么产生的呢?它绝不是突然产生的,对它的形成可以作这样的设想(或者说推测):一朵花开始只在其花瓣的基部的表面分泌蜜汁(如射干),传粉昆虫为了获取蜜汁几次来探访,这朵花就可能有了较多的传粉机会,也就有了比一般花多的后代。如果居群中有些花产生了变异,花瓣的凹陷深一点,或者说储藏的蜜汁比其他花多一点,这朵花就有了更多的传粉结子的机会,就更可能把这种(变异)特征遗传给后代。这就是最初的距。有利的变异是可以遗传的,这是被许多事实证明了的。再看传粉昆虫是怎么活动的:短吻的昆虫遇到长距底下的蜜汁,只能望蜜兴叹。只有具有更长吻的昆虫才能采食到更长距内的蜜汁。尤其在食物短缺的时候,只有长吻的同类才能继续生存下去。长距成了长吻的选择因子,如此不断地反复加强,距和吻互为选择因子促使对方不断加长,直至当地的蜜源和蜜蜂数量达到平衡。在这一过程中,不存在哪一方有主动的 “应该再长一点” 的自主意识和认知能力。这点上,跟刘润老师在《进化的力量》演讲中提到的这段话:『成功,一定是因为我们做对了什么。但是,面对 “天择” 逻辑的复杂性,我们其实并不知道什么是对的。所以,面对变化,我们就用海量的 “物竞” 应对复杂的 “天择”,这种力量就是进化的力量。』,不谋而合。在代序里提到了另一点,就是这些图片的拍摄不易,原因在于它们全部要在新鲜材料下拍得,所以就得人随花动,哪里的花开了就得去哪里拍。有的花必须到山里到处找寻,好不容易寻到了,花却快过期了,只能次年再来。如:草麻黄的拍摄经过了 6 年 3 地才拍到(两赴新疆、内蒙古、北京郊外);鸽子树(珙桐)经过了 6 年 3 个国家,由 7 个地点的照片汇合而成(美国长木国家公园,德国富生,我国上海、浙江等);香椿虽栽在上海,却花了 4 年;榆树在校园内,却等候了很长时间,直到第 5 年采到好的开花枝条才拍摄成功。有的需赴高山才能拍到,有的需雪中上山才能拍到,有的需下海边拍摄,有的需到荒漠拍摄。这种坚持的毅力,以及对细节的严谨追求,让我在阅读本书时,又对两位作者又多了一份敬意。
智慧的植物
植物在亿万年的演化过程中,逐渐形成了自己的生存智慧,它们靠这种智慧遍布全球,也促进了人类文明的发展。因为植物没有大脑和神经中枢,不会像动物一样思考,所以可以说,植物并没有生理学意义上的 “智慧”。但不管是高山、荒漠、陆地,还是海洋,植物无处不在,它们很好地适应了各式各样的自然环境,把种群扩散到地球上每一个可以扩散的角落。所以,从实用主义的角度来看,植物的确拥有生存的 “大智慧”。作为自然界中最主要的生产者,植物供给了生态系统中绝大多数生命活动所需的能量,是人类得以存续、文明得以发展的物质基础。但或许也正是因为太过常见,我们总是容易忽略植物的智慧,把植物的枝叶萌发、开花结果和生老病死看成理所当然,而无视植物为了种群延续,在亿万年中演化出了多么精妙绝伦的生存策略。在适应环境时,植物都体现了哪些智慧?植物适应环境的能力极强,不管是多极端的环境,严寒或是酷暑,干旱或是潮湿,它们总能找到适合自己的生存方式,在适应环境中体现出 “兵来将挡、水来土掩” 的顽强智慧。1. 高寒山地演化出为叶片包裹上绒毛和巨大的花苞包裹住整个花序比如棉头风毛菊和雪绒花的叶片上就长着一层厚厚的毛,不仅能保暖,还能防止高海拔地区强烈紫外线的烧灼。比如塔黄和天山雪莲 2. 干旱的荒漠 超长根系与休眠期植物的根系不断往下延伸,直到吸收到水分为止。最典型的是骆驼刺,它的地上部分可能只有几十厘米高,但根系却可以扎到 15 米以下,足有 5 层楼那么高。阿尔泰独尾草会在酷热的夏季停止生长,进入休眠期,等夏天过去后再开始生长 3. 热带雨林 板根加固,树干开花很多热带树木都进化出了板根,也就是像板子一样竖着插进地面的树根。能够大大提升树木的稳定性,不容易被风刮倒。由于树冠层往往非常茂密,没有给树木留下开花结果的位置,所以树木就选择在树干上开花结果,充分利用雨林里宝贵的空间。4. 海水边 呼吸根 胎生策略红树林生长在海边,涨潮时海水会把树木淹没,只留出树冠在海面上所以红树植物就研发出了氧气储存技术,它们演化出了特殊的呼吸根,这种树根表面凹凸不平,有很多向下开口的袋状空腔,海水上涨时就会兜住一部分空气,以供自己呼吸由于成熟果实很容易被潮水冲走,角果木等红树植物选择了 “胎生策略”,它们的果实成熟后不会立即掉落,而是会先在母树上发芽,长到一定程度后再掉下来,而且自身拥有下端尖锐的棒状结构,在潮水下降时一旦落下,就很容易深深地插到淤泥里并迅速扎根。植物如何从外界获取营养 1. 捕虫植物 捕食昆虫的猪笼草猪笼草捕食昆虫的部位,形状是一个开口向上的瓶子,瓶子上方有一个小盖子,内部则是能分解昆虫的消化液。猪笼草的盖子其实是用来挡雨的,因为猪笼草生活在雨水丰富的热带地区,如果瓶子被灌满,蜜汁被冲掉,那它的陷阱就彻底失灵了 2. 寄生植物 全寄生植物和半寄生植物。半寄生植物 菟丝子 能进行一定程度的光合作用,同时也会从宿主身上夺取养分,成熟后的菟丝子甚至没有根部,完全架空在宿主上方生存。3. 共生植物天麻是一味传统中药,可以治疗高血压、头痛等症状,但它的生长条件非常苛刻。天麻几乎一生都在地下生长,不会进行光合作用,它的种子必须得在一种名为紫萁小菇的真菌分解有机物形成的营养基质上才能发芽,发芽之后又完全靠一种叫做蜜环菌的真菌来提供营养蜜环菌靠分解土壤中的枯枝落叶为生,遇到天麻它本来也想分解一下试试,但它侵入天麻体内的菌丝不仅没法分解天麻,反而还会被天麻当作食物给消化掉,二者的角色从寄生到被寄生,完全掉了个个。一旦天麻开花,会耗尽自身球茎里的营养,生命周期就会结束,这时候就会丧失对蜜环菌的抵抗力,最终成为蜜环菌的养料。 在自身结构中,植物又体现了哪些智慧?被子植物是植物界中种类最多、分布最广、进化程度最高的一类,我们常说植物的根、茎、叶、花、果实、种子这六大器官,其实是被子植物的结构。 植物如何实现种族的延续 1. 自我克隆 被子植物的叶和茎吊兰的叶子枝条末端,经常会长出一个个小植株,几片叶子簇成一朵,形状就像是一个迷你小吊兰,如果把这个小植株种在土里,它就能长成一株完整的吊兰。仔细观察你会发现,放了一段时间的土豆会长出芽来,而且表皮会微微发绿,证明有叶绿素,这就是茎的典型特征。发芽的土豆是有毒的,未经处理可不能直接吃乳白色的细丝状,根状茎的末端膨大就成了块状茎,也就是土豆。而每一个土豆都能长成一个新的植株 2. 花的策略 异体和兜底自花授粉分化出雌雄异株,某些植株只开雄花,另一些植株只开雌花,通过这种两性分化的策略,植物就能完全避免自花传粉植物不能位移,没法主动寻找另一半,而且很多植物的花朵都是两性花,本身既有精子又有卵子,就很容易自己给自己授粉比如蜡梅的花就是雌蕊先成熟,挺立在花朵中央,接受蜜蜂从别的花朵上带来的花粉,这时候它的雄蕊虽然已经饱满,但是还没有开裂,所以不会给雌蕊授粉。比如锦葵,是雄蕊先熟、雌蕊后熟,原理和蜡梅大同小异。比如报春花就有两种植株,各自能长出不同的花朵,一种植株只长长雌蕊花,顾名思义,这种花的雌蕊很长,位于雄蕊的上方;另一种植株只长短雌蕊花,这种花的雌蕊很短,位于雄蕊的下方。比如向日葵等植物就有着自花不孕现象,它们雌蕊柱头外表面的蛋白质膜能识别自己的花粉,所以就算出现了自花传粉,自己也无法受孕,只有另一株植株的花粉才能让它结出果实。太子参有两种类型的花,一种是可以正常开放的普通花,依靠昆虫进行异花传粉,另一种是从不开放、在发育的过程中就直接自花传粉的闭锁花。因为自花传粉的后代虽然质量不高,但总比断子绝孙要好。3. 散播种子 弹裂 黏液 钩刺 翅膀 远航 硬石 1. 大豆和凤仙花等植物会靠果实成熟时的弹裂,像弹弓一样把种子弹开,如果植株恰好位于山坡上或者悬崖边,那种子就会被弹得更远。2. 酢浆草的种子上有一层薄薄的黏液,可以通过沾到动物身上来实现迁移;龙牙草的种子外面有钩刺,可以在动物路过时挂到皮毛上。3. 蒲公英的种子上有毛,都可以借着风飞到远方。4. 如椰子能随着海水漂流到全世界的热带海滩,所以就算是偏远的孤岛上,椰子树也很常见。5. 喝过绿豆汤的朋友们可能会发现,就算煮了很久的绿豆汤,偶尔也会出现一粒特别硬的绿豆,就像没煮开一样。可为什么别的绿豆都能煮开,唯独这些顽固分子煮不开呢?原来这是植物的有意为之,植物学家称这种硬得像石头一样的种子为 “硬石种子”。这种硬石种子的特点是,它必须经过土壤微生物的长期作用,种皮才允许水分通过,种子才能萌发,这就像一座诺亚方舟,为潜在的灾害做好了准备。 比如一旦发生干旱、水灾或者森林大火,原有的植株和普通种子可能就会全部遭殃,但如果有硬石种子作为备份,那等到灾难过去之后,就可以重新延续种群的存在。植物是如何帮助人类增进智慧的?1. 化学人们用石蕊制作 PH 试纸,用五倍子的植物制作墨水 2. 遗传学拟南芥用来做模式植物,推动科学研究 3. 神经生物学从辣根的植物中提取过氧化物酶作为神经生物学研究中的示踪剂。植物的种类如此之多,它们更多造福人类、增进人类智慧的方式,仍待我们去发掘。结语植物适应环境的能力极强,不管是高寒山地、干旱荒漠,还是热带雨林,植物总是有一种 “兵来将挡,水来土掩” 的智慧。为了从外界获取营养物质,植物演化出了捕猎、寄生、共生等多种策略,既有拿来主义的聪明,又有权衡利弊的精明。在自身结构上,植物有器官功能任意拓展的灵活,有追求异体授粉、自花授粉兜底的实用,也有 “生于忧患,死于安乐” 的谨慎。它们帮助人类在各个领域增加了认识、推动了文明和科技进程。植物值得我们投以尊重的目光。
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出版方
北京大学出版社
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