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既然生命是为了繁衍生存,为何大部分植物未能演化出避免被吃掉的「武器」?

bro 以为大部分植物都跟大白菜一样人均白给呢:

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十字花科公主,属性:温婉、平易近人

白菜属于十字花科,常见的十字花科蔬菜还有小白菜、椰菜花、芥蓝、球茎甘蓝、叶芥菜、萝卜等。

看起来好像确实很柔弱,随便吃,没什么防御手段。

但其实十字花科普遍有一种化学武器:芥子油苷。

当它们的植物细胞受损时,内源性黑芥子酶将芥子油苷水解为异硫氰酸酯(如萝卜硫素)、硫氰酸盐等产物,部分产物具有挥发性气味(如辛辣味)。

因此生吃萝卜会有辣辣的感觉,辣味来源就是被咬后产生的 4- 甲硫基 -3- 丁烯基异硫氰酸酯。

不过这些小小手段对于能够熟练用火加热蔬菜的人类来说简直没有任何作用,因为炒熟以后就没事了,酶失活,芥子油苷分解……

因此十字花科的蔬菜才这么广泛廉价。

化学防御也算是最常见的防御手段了。

另外常见的防御手段还有物理防御:

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蔷薇女王,属性:带刺傲娇

比如我们常见的蔷薇科。

除了带刺的玫瑰外,其实苹果、海棠、梨、桃、李、杏、樱桃等常见植物也是蔷薇科的,

虽然你可能在它们身上看不出来玫瑰那么明显的刺。

不过咱们可以看看蔷薇科一些野生种的果实:

比如刺梨:

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还有金樱子:

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这些常见的带刺野果很神奇的都是蔷薇科的。

因为蔷薇科不管是乔木、灌木、藤本或草本,部分都有枝刺或皮刺。

当然带刺的防御就比较直观,能一眼看出来该植物不喜欢被接近。

不过刺也有不同的类型:

枝刺、皮刺、叶刺为三大基础类型,果实刺属特殊亚型。

枝刺 / 皮刺抵御草食动物啃食,但是也有部分植物,如皂荚和柑橘,新生的枝条上会长出较为尖锐的刺,且这些刺有时会分枝。随着植物年龄的增长,老枝上的刺往往会变得较为钝化,甚至可能脱落。

带刺果实也有类似的机制。

比如我们常吃的榴莲和板栗,这些果实还没成熟的有刺,防止被动物吃掉,而当它们成熟以后,果实会自动裂开,方便种子掉出来或者被采食:

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另外,说到化学防御,再补充一个咱们常见蔬菜里很特别的茄科

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茄科更像是集齐了阴狠(漂亮但有毒的曼陀罗)、毒辣(辣椒)、魅惑(天仙子致幻、烟草上瘾等)于一身的魅魔,啊不对,是巫医,既提供镇静剂又提供致幻剂。

我们常吃的蔬菜里土豆、辣椒、番茄、茄子等是茄科的。

大家都知道土豆发芽就不能吃了,因为发芽的土豆龙葵素(glycoalkaloids)含量很高。

其实不但土豆有龙葵素,番茄和茄子都有。

龙葵素另外的名称就是茄碱,广泛存在于茄科植物当中。

现在市面上我们吃的番茄和茄子都是成熟的,未成熟的生番茄和生茄子也都含有龙葵素,生吃会中毒的。

另外有趣的是,烟草也是茄科(烟草属的植物。

茄科里面还有致幻三杰the trio of the delirium:

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中世纪时期,多种药膏和饮品的配方中曾包含一些具有致幻作用的植物。

以及从中世纪的欧洲就“声明在外”的茄科三大致幻植物:

致命颠茄(Atropa belladonna)、天仙子(Hyoscyamus niger)和曼德拉草(Mandragora officinarum)。

其中曼德拉草更是尤为出名,经常以尖叫植物的形态出现,哈利波特里面也有提及。

所有上述植物均含 阿托品东莨菪碱莨菪碱。通过阻断 M 型乙酰胆碱受体引发中枢神经兴奋→谵妄→昏迷,致死剂量可致呼吸麻痹。

曼陀罗属的很多花朵也是同样的作用。

除了化学和物理防御外,植物还有特殊的防御机制:

比如召唤师机制:

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有些植物受伤后会释放一些化学物质,但是这些化学物质不是直接毒杀吃它们的动物,而是召唤其他动物来帮忙解决问题。

比如黄刺合欢(Acacia cornigera)与其共生的合欢树蚂蚁(如Pseudomyrmex ferrugineus)之间的共生关系。

合欢树提供带蜜露腺体的栖息巢穴供蚂蚁生存。

当长颈鹿等大型食草动物啃食树叶时,树木受损组织会释放挥发性芳香烯烃类化合物。

这种化学信号能瞬间激活树上的蚁群,蚂蚁们就开始假装马蜂来了:

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蚂蚁的防御机制极具策略性——它们通过快速爬行并震动身体摩擦树干,产生高频"嘶嘶声"。研究发现这种声波频率与非洲马蜂振翅声高度相似。

长颈鹿等食草动物听觉系统对此类音频极为敏感,误判为蜂群攻击信号而迅速撤退。

即使蚂蚁实际没有攻击长颈鹿,声学拟态威慑成功率仍非常高。

该共生体系经长期协同进化形成:合欢树通过节省化学防御成本,将资源集中于生长;蚂蚁则获得稳定食源与栖所。

相较于无蚁共生的合欢树,有蚁守卫的树木叶片损失率更低,繁殖成功率更高。这种声学防御策略,展现了化学生态信号与物理拟态威慑的精准整合。

另外,就是看起来特别柔弱的青草也有类似的召唤机制:

割草和食草动物吃草的时候,草地散发出的芳草香就是它们的求救信号:

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当青草被切断的时候,植物也会发现自己要死了,也会求救。

芳草气味本质上是植物的一种自然应激反应,是它们呼唤其他昆虫的方式:

原理其实是化学防御机制,细胞破裂释放挥发性有机化合物(VOCs),包括绿叶挥发物(GLVs)如己醛、己醇等。

这些物质能够吸引食草昆虫的天敌(植物会优先应对昆虫的啃食。所以这个天敌是针对昆虫的)

比如:寄生蜂类

  1. 斑潜蝇寄生蜂
    植物释放的己醇是寄生蜂定位寄主的关键信号。例如,斑潜蝇寄生蜂能通过感知植物受伤后释放的己醇,精准定位被斑潜蝇幼虫危害的植物 *1
  2. 中红侧沟茧蜂
    绿叶挥发物中的正己醛对中红侧沟茧蜂表现出显著吸引力,这种蜂可寄生蚜虫等害虫。

或者吸引瓢虫、绿草蛉(如Chrysopa nigricornis)等昆虫来消灭蚜虫等有害昆虫。

所以植物的反制手段还是很多的。

以上~

参考文献:

1 寄生蜂利用植物受伤后释放的己醇来搜寻寄主 王琛柱

2 植物挥发物对天敌昆虫异色瓢虫的引诱效应 薛皎亮,贺珺,谢映平

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