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在美国西雅图市中心的一家宾馆,菊花在楼顶花园中盛开。它们在为人们带来大自然的气息的同时,自己却被置于灭绝的危险之中。(图片提供:Corbis)
“我是一棵蒲公英啊,我随风在空中飘荡,风往哪儿吹啊,我就住在哪儿啊,创造另一个天堂。”也许,今天城市的孩子们只能在这首蒲公英的儿歌中想象蒲公英的天堂了,因为法国国家科学研究中心的研究人员发现,城市环境正迫使植物以更快的速度发生演变,导致像蒲公英这样随风飞舞的种子越来越少,最终面临灭绝的危险。研究结果发表在新出版的美国《国家科学院院刊》(PNAS)上。
据《自然》杂志在线新闻报道,在法国南部城市蒙彼利埃的大街小巷,国家科学研究中心的Pierre-Olivier Cheptou和同事发现,一种类似雏菊的一年生菊科还阳参属草本植物Crepis sancta演变出了两种类型的种子,一种大而重,会直接落在附近的土壤里,另一种则比较轻,会在空中漂浮,被风传播到更远的地方;经过12年,这种植物产生的重种子数量比轻种子多。
这样听起来,重种子似乎更能适应城市的环境,然而,这种生存战略却潜藏着危险。Cheptou说,当这些种子在零星的栖息地中孤单地生长时,生存环境的分离阻止了基因的流动,造成遗传隔离,从而导致植物灭绝。
最初,Cheptou是在城市的一片“田野”里注意到种子发生的变化。为了弄清楚这种变化究竟是遗传变异还是环境因素所致,他和同事收集了城市和乡村的同一类种子,将它们放到温室中栽培。这两种植物只会自花授粉,一旦花开,他们就开始收集和计算这些种子。
他们发现,来自城市的植物能产生14%的重种子,而来自乡村的植物所产生的重种子只有10%。利用一个数学模型,Cheptou发现,这种植物经过10代就会发生这种变化。虽然在植物中这种演变速度并不是最快的,但Cheptou说:“这已是相当短的时间了。”
为什么会发生这样的变化呢?在钢筋混凝土构成的城市里,植物被支离破碎地栽培,它们只能在孤岛一样的环境中独自生长,远离了乡村一望无际的田野。Cheptou将种子撒在城市的一小块土地里,并观察它们的生长情况。他发现,与直接落入亲代生长土地的重种子相比,轻种子的落户和生长机会少了55%。在蒙彼利埃市,只有1%的土地未被水泥覆盖,因而,轻种子更可能会落到停车场而不是一片适宜生长的土壤之中。
“这样的进化情景存在着潜在的危险。”美国纽约康奈尔大学的植物学家Kar Niklas说:“如果环境变化过快,原来已经适应环境的种群就可能出现局部性的灭绝或消失。”
美国加州大学洛杉矶分校的植物生物学家Martin Cody同意这一观点,他说,如果植物都被支离破碎地栽培,那么它们更容易受到环境快速变化所带来的伤害;如果它们失去了长距离播撒的潜能,那么它们就不可能到达一个新的、肥沃的土壤。Cody曾在一个孤独的岛屿上看到过类似情况,在那里,曾经被风携带播撒的种子变得更大、更沉重,因而,被风吹离海洋的机会大大减少了。(来源:科学时报 王丹红)
(《国家科学院院刊》(
PNAS),March 11, 2008 | vol. 105 | no. 10 | 3796-3799,P.-O. Cheptou, O. Carrue, S. Rouifed, and A. Cantarel)