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還記得4月初,我們在高黎貢山海拔2800米發(fā)現(xiàn)的大葉杜鵑——葉片大到可以當(dāng)蒲扇的那個(gè)?
很多朋友看了,第一反應(yīng)都是——這不就是枇杷嘛?!
嗯,這個(gè)……
快來找不同——上面哪些是杜鵑?哪些是枇杷?(圖源 | PPBC)
把大葉杜鵑認(rèn)作枇杷葉,還真不能怪你眼神兒差——這倆雖然沒有親緣關(guān)系,一個(gè)是【杜鵑花科杜鵑屬】,一個(gè)是【薔薇科枇杷屬】,但卻在葉片的形態(tài)特征上發(fā)生了神奇的“趨同進(jìn)化”。
趨同進(jìn)化:適應(yīng)相似環(huán)境
氣候與生境需求:大葉類杜鵑多生長于濕潤多雨的高海拔山地或云霧林(如中國西南地區(qū)),而枇杷樹也偏好溫暖濕潤的環(huán)境(如亞熱帶地區(qū))。兩者均需應(yīng)對(duì)雨水沖刷、高濕度和光照競爭,因此演化出類似的葉片特征:
革質(zhì)葉片:葉片厚實(shí)、表面蠟質(zhì),防止水分過度蒸發(fā),同時(shí)抵御雨水侵蝕。
凸尖葉尖(葉尖急尖或尾尖):利于雨水快速滴落,避免積水導(dǎo)致真菌滋生或葉片腐爛。
光照競爭策略:在森林中下層,大葉類杜鵑和枇杷樹都可能面臨光照不足的問題。較大的葉面積(如枇杷的橢圓形大葉、杜鵑的長圓狀葉片)可提高光合效率,增強(qiáng)弱光環(huán)境下的生存能力。
功能形態(tài)的優(yōu)化
葉片結(jié)構(gòu)趨同:
葉脈密度與支撐:兩種植物的葉片主脈粗壯,側(cè)脈清晰,既增強(qiáng)機(jī)械支撐(防止風(fēng)雨損傷),又優(yōu)化水分和養(yǎng)分的運(yùn)輸。
葉緣特征:部分杜鵑(如翹首杜鵑)和枇杷的葉緣具有細(xì)微鋸齒或全緣,這種結(jié)構(gòu)可能減少昆蟲啃食或調(diào)節(jié)葉片邊緣的排水效率。
系統(tǒng)發(fā)育的偶然性
盡管杜鵑屬(杜鵑花科)與枇杷屬(薔薇科)親緣關(guān)系較遠(yuǎn),但植物形態(tài)演化中常出現(xiàn)“形態(tài)包”(morphological package)的重復(fù)組合。例如:
大葉、革質(zhì)、凸尖葉尖的性狀組合可能在多個(gè)類群中獨(dú)立演化,因?yàn)樗鼈儗?duì)特定環(huán)境(如高濕度、弱光)具有普適性優(yōu)勢。
植物界中,很多親緣關(guān)系甚遠(yuǎn)的物種會(huì)在自然選擇作用下表現(xiàn)出趨同進(jìn)化現(xiàn)象,例如生活在干旱沙漠環(huán)境中的植物往往葉片退化成針狀,高山植物大多矮化成墊狀等。
《中科院之聲》
——看來植物的趨同進(jìn)化,遠(yuǎn)不只有大葉杜鵑和枇杷這組孤例!
仙人掌和仙人棒(圖源 | PPBC)
左邊是我們熟悉的仙人掌(Opuntia),仙人掌科仙人掌屬;而右邊呢,則是大戟科大戟屬的仙人棒(Euphorbia trigona)。
這倆看著是不是也很像?
為適應(yīng)干旱,不同科屬的沙漠植物演化出肉質(zhì)莖(而非葉片)以儲(chǔ)存水分,同時(shí)減少蒸騰作用。但仙人掌的刺是變態(tài)葉,而大戟科植物的刺則由托葉演化而來;兩者的儲(chǔ)水組織結(jié)構(gòu)也不同。
雪靈芝和墊狀點(diǎn)地梅(圖源 | PPBC)
再看這倆,絕對(duì)網(wǎng)紅的高山墊狀植物(Cushion Plants)。
高海拔地區(qū)強(qiáng)風(fēng)、低溫、紫外線輻射強(qiáng),不同科屬植物演化出貼地生長的墊狀形態(tài)以減少熱量散失和機(jī)械損傷。墊狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成微氣候,溫度比外部高3-10℃,保護(hù)新生芽和花器官(K?rner, 2003)。
上圖:雪靈芝(Arenaria bryophylla),石竹科(Caryophyllaceae),分布于喜馬拉雅山脈。
下圖:墊狀點(diǎn)地梅(Androsace tapete),報(bào)春花科(Primulaceae),見于青藏高原。
其實(shí)不光是植物,在漫長的進(jìn)化過程中,一些動(dòng)物也在越變越像……
看看這仨像誰?像熊貓!
沒錯(cuò),人家就叫“小熊貓”。
過去小熊貓和大熊貓被一同歸入熊貓科,但隨著研究的深入和分子生物學(xué)的發(fā)展,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)兩者在基因和形態(tài)上都有較大區(qū)別。按照最新的生物學(xué)分類,小熊貓屬于【小熊貓科小熊貓屬】,大熊貓則屬于【熊科大熊貓亞科大熊貓屬】。
兩者同樣非親非故,但由于趨同進(jìn)化的緣故,也都被人們認(rèn)作了“熊貓”。
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