早開堇菜
2016年3月20日·上海後灘公園
「這種花卉植物的歷史似乎是眾所周知的。」達爾文在《動物和植物在家養下的變異》中對三色堇的描述以這樣開頭,但是在這段篇幅不長討論的隨後部分中,他似乎更像是在抱怨三色堇「混亂」的栽培過程和摸不著頭腦的性狀關係:他列出了三色堇的5個可能野外親本,發現要想搞清楚親緣關係,幾乎是不可能的。
長萼堇菜
2016年3月6日·杭州植物園
堇菜屬(Viola)是有500多種植物的超級大屬,如果考慮到這一點,這種混亂可能也情有可原——中國產100來種,其中有10餘種是大家容易見到,而似乎永遠也分不清。
三色堇是冬天園林綠化值得託付的花卉,從秋風掃落葉開始,到春寒料峭結束,花壇中都可以是各種三色堇的主場。它們確實品種繁多,並且仍然是各大園藝公司每年推出新品種的主力軍。
長萼堇菜
2015年3月21日·杭州植物園
2014年12月,那時我對堇菜屬的認知還僅限於三色堇,對它們的葉花果結構做了一些觀察,學習了其中有趣的傳粉過程,從此對堇菜格外關注。
三色堇有地上莖,這一點與很多野外常見的堇菜不同。莖有稜,葉分為基生葉和莖生葉。莖生葉有兩個羽狀深裂的大託葉,不仔細看,還以為是另一種形態的葉片。這種發達的託葉也是其他常見種類中不存在的。
它們貓臉似的扁平花瓣,不管紋路多麼變化,總能一眼找到一個「眼」,四周有毛覆蓋。這是花蕊的入口。
在花的背後,花萼掩蓋了一個短小的突出結構,這是最下方花瓣的尾巴——距。很多堇菜的距要熱情得多,比如在上面長萼堇菜和早開堇菜的照片中,可以明顯看到花瓣後方的距。
去掉花瓣,觀察花蕊的結構——這個結構一眼看去並不易懂。首先是一個球形的結構,這是雌蕊的柱頭。柱頭下方有一個圓錐形的「殼」,它們由雄蕊拼接而成。在下方,有兩根細長的附屬物從雄蕊伸到花瓣的距之中。附屬物具有蜜腺的功能,將分泌的花蜜儲存在距中。
將這層殼取出來,它們是一個整體,但是有隻有2個雄蕊的基部有細長延伸物,不同品種的三色堇延伸物的結構還不盡相同,例如下圖中有一種發生末端彎曲。達爾文還描述了他觀察到的更複雜的形態,並試圖用來推測親本。在現代園藝中,一般把花大的叫做三色堇,把花比較小的叫做角堇。
卡通圖由葉盲症(Blind2Leaves)繪製
5個雄蕊,每個頂端都有一塊橙色的三角形延伸物,緊緊套住花柱。雄蕊的邊緣有濃密的毛,交錯咬合,使得殼能夠穩定。花葯內向,於是散落出來的花粉,全部裝在雄蕊組成的殼之中。相比之下,三角形延伸物之間並無緊密的聯繫,當有外力時——例如昆蟲訪花——它們可能會露出縫隙,讓殼裡的花粉漏出來。
雌蕊的頭雖大,脫去雄蕊之後,脖子卻非常細!仔細看球狀的柱頭,在朝花下方的位置,有一個「腦洞」——柱頭的接受花粉的可受面在藏在其中。花柱和子房的交接出,還有一個像駝背一樣的「屈膝」。這種「頭大脖細」的結構,讓柱頭非常靈活。屈膝可以起到「彈片」的作用,積攢柱頭運動時的彈性勢能,幫助柱頭恢復原位。整個結構讓雌蕊的花柱和柱頭有挖掘機一樣,可以將花粉挖到「腦洞」之中。
柱頭是如何挖花粉的呢?
回到花的正面。輕輕將花瓣拉開一點,露出了柱頭的後腦勺和身後的雄蕊殼。把上瓣再提起一點點,柱頭被迫抬起,露出了下面通往距的洞口。花蕊的軸與距之間存在一個夾角 ,花蕊就像新手騎馬一樣,完全趴在馬脖子上,不敢抬頭看。於是可以想像訪花昆蟲的動作:① 昆蟲插入距,柱頭開始上揚,貼著昆蟲像刮子一樣划過。昆蟲的這些部位,如果沾有花粉,悉數被收入腦洞之中。② 昆蟲進一步深入,大頭被推到最高點。雄蕊拼起來的殼,在形變中領結被扯出縫隙,肚中的花粉一股腦全撒在了昆蟲身上。此時的腦洞,卻高高在上,與自己的花粉無緣。③ 昆蟲撤退,身上粘滿花粉。屈膝將大頭彈回原位。只有在大頭被推向最高位置時,領結變形,花粉才會撒向昆蟲身體上。昆蟲離開,領結首先復位,隨後大頭被彈回。在這種順序之中,暗藏著防止自花授粉的機關。
如果沒有昆蟲傳粉呢?
自花授粉雖然不利於長遠,但是卻能滿足於當下。花期的最後幾天,雄蕊的殼會自動松垮,讓等候太久的花粉散出。堇菜的花粉乾燥且光滑,但是腦洞非常潮溼,可以黏住傾巢而出的花粉。
不僅如此,堇菜在某些時候會會默默開出另一種不再有鮮豔花瓣的花——閉鎖花。達爾文在他的另一本著作《同種植物的不同花型》中又提到了堇菜,這次他好像沒有那樣懊惱,對閉鎖花的結構進行了透徹描述。閉鎖花是一種自花傳粉結構,雄蕊將柱頭包裹,花粉成熟後直接使用,孕育果實。閉鎖花結果的種子數量,還往往比正常花多,或許這就是在「更快」和「更好」之間的平衡吧。
2015年5月17日
長萼堇菜
我沒有見過三色堇的閉鎖花,2015年春暖花開之後,三色堇也很快從花壇消失了。幸運的是,在上海的綠化中,偶爾能夠見到長萼堇菜(當時覺得非常難得),我專門收來一些,種在花盆裡觀察。這些堇菜在整個夏天,都可以不斷長出大量閉鎖花。秋天時,又會短暫少量的開出一些正常花。這一點和玉蘭類似,似乎是早春和初秋的氣候特徵類似。
我覺得,堇菜似乎在整個生長期都會不斷的分化出花芽,至於花芽是長出有花瓣的正常花進行異花傳粉,還是長出無花瓣的閉鎖花進行自花傳粉,似乎只受到外部環境(溫度,日照時間等)的影響。這或許是一個非常有趣的發育調控故事,可能可以為植物花的發育分子調控機制、個體表型與環境的適應調控機制提供新的視野。遺憾的是,在我搜索的範圍內,沒有看見關於此類現象的研究。
2018年3月18日
早開堇菜·上海後灘公園
2016年,我發現後灘公園人工種植了很多早開堇菜,一直延續到白蓮涇公園都有。早開堇菜多分布在北方,這些人工種植的卻也長得非常好。2017年,黃浦江東岸做貫穿工程封閉施工,到2018年工程結束再去看時,後灘公園的很多地方的土都被深翻了,不過早開堇菜自播能力非常強,不要著急,到時候應該還能花開一路。
關於三色堇的花朵結構和傳粉機制,最早於2015年1月1日發布在微博上,是好多人集體勞動的成果,也是我的第一篇植物故事。忽然間,植物觀察、搜索、學習、整理,也堅持了3年。