作者:文乐乐 来源:中国科学报 发布时间:2020/9/29 20:56:17
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适应气候变化 花儿改变颜色

 

1977年(左)和1999年采摘的高山花朵花瓣有明显不同的紫外线色素图案。图片来源:MATTHEW KOSKI

为适应气候变化,动植物会迁徙到新区域,甚至改变繁殖季节。据《科学》报道,现在一项研究表明,在过去的75年里,花也通过改变花瓣中的紫外线色素适应温度上升和臭氧下降。

美国克莱姆森大学植物生态学家Matthew Koski说,人的眼睛是看不见花的紫外线色素的,但后者能吸引授粉者,并作为植物的一种防晒剂。正如对人类有害一样,紫外线辐射也会损害花朵的花粉。花瓣中吸收紫外线的色素越多,到达敏感细胞的有害辐射就越少。

此前,Koski和同事发现,暴露于更多紫外线辐射的花朵(它们通常生长于海拔较高或更靠近赤道的地方)的花瓣中含有更多紫外线色素

Koski想探究臭氧层破坏和温度变化这两个受人类活动影响的因素,是否影响了花的紫外线色素。

为了找到答案,Koski和同事研究了北美、欧洲和澳大利亚等地的植物标本,这些植物可以追溯到1941年。他们总共检查了42个不同物种的1238朵花——用一个紫外感光相机拍摄在不同时间采集的同一物种的花瓣,以捕捉紫外线色素的变化。然后,他们将这些变化与当地臭氧水平和温度数据进行比对。

研究人员近日在《当代生物学》上报告说,从1941年到2017年,在所有地点,花瓣的色素平均每年增加2%,但变化因花的结构而异。

如毛茛这样花粉外露的杯状花朵,紫外线色素随着臭氧浓度的降低而增加,而在臭氧浓度升高的地方则减少。但对于那些花粉藏于花瓣中的花,比如狸藻类植物,无论臭氧水平是否改变,随着温度的升高,其紫外线色素会减少。

哈佛大学植物学家Charles Davis表示,尽管令人惊讶,但这一发现“很有道理”。隐藏在花瓣里的花粉天然地躲开了紫外线,但这种额外的遮蔽也会像温室一样吸收热量。当这些花暴露在更高温度下时,它们的花粉就有被“煮熟”的危险。而减少花瓣中的紫外线色素会使它们吸收较少的太阳辐射,从而降低温度。

虽然人眼无法分辨这种色素变化,但对于蜂鸟和蜜蜂这样的传粉者来说,它们就像灯塔一样醒目。

Koski表示,大多数传粉者更喜欢有“靶心”图案的花:反射紫外线的花瓣尖端和靠近花心的紫外线色素。虽然科学家尚未完全理解这种模式的吸引力,但他们认为这有助于将花朵从其他植物吸收紫外线的背景中区分开来。

Koski说,因此,色素含量较低的花可能更吸引授粉者,那些能调高色素的花朵可能会失去这种对比,最终导致对传粉者吸引力下降。

Davis说,这些色素的变化可能有助于保护花粉,但“传粉者可能会完全错过花朵”。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.08.077

 
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