为什么野牡丹花朵中有两种类型的雄蕊 - 广州市第八十九中学.docVIP

为什么野牡丹花朵中有两种类型的雄蕊 研究者：张益乐 年级：初中二年级 学科类别：植物学 指导老师：黄冬梅 罗中莱 学校：八十九中 为什么野牡丹花朵中有两种类型的雄蕊 [摘要] 野牡丹(Melastoma candidum D. Don)为野牡丹科野牡丹属植物，主要分布在我国南方。野牡丹的同一朵花中具有两种雄蕊，一种为黄色，另一种为紫色。笔者通过对比实验，分别去除黄色或紫色的雄蕊，检验蜂类访花的行为是否有差异。研究表明，去除紫色雄蕊后仍然会有蜂类前来访问，但去除黄色雄蕊后，就不再有蜂类访问。从而证明野牡丹花朵中对蜂类起吸引作用的是黄色雄蕊。黄色雄蕊的主要作用是吸引木蜂访问，为木蜂提供花粉作为食物，而紫色的，不被木蜂注意的雄蕊主要用于提供传粉用的花粉。野牡丹的两种雄蕊在传粉过程中起不同的作用，具有明显分工。 [关键词] 野牡丹，雄蕊，访花昆虫 1．引言 放暑假时，我在我家附近的花园中观察到一种有趣的现象，一种开粉红色花的植物的花朵中有两种雄蕊：一种是鲜艳的黄色，在花的中心；另一种是紫色，偏向花的一侧，与花的雌蕊方向、位置一致。这跟我以前见到的植物的花有很大的不同。通过向老师请教，知道了这种植物叫做“野牡丹”。后来我看到蜂在访问野牡丹花的时候都是落在黄色的雄蕊上。这会不会是由于两种颜色的雄蕊对于蜂的吸引力不同？出现两种雄蕊对于植物有什么意义？经过请教老师和植物园的专家，查阅资料后才知道，这种同一朵花的雄蕊在形态、大小、颜色以及功能等方面有显著的区别，称为异型雄蕊。异型雄蕊是雄蕊的一种特化形式，它是一朵花内的雄蕊分化成为传粉者提供食物的给食型雄蕊与真正起传粉、繁殖作用的传粉型雄蕊的现象（Dulberger，1981）。这种现象早在100多年前就引起了达尔文等科学家的注意（Darwin, 1882; Müller, 1883）。达尔文首先提出了雄蕊“分工”的假说。他推测这两种雄蕊可能具有不同的功能：一类提供花粉给传粉蜂类作为食物，吸引蜂类访问；另一类提供传粉用的花粉。但对于这个问题，后来的学者一直没有开展有关实验，也没有明确的结论。相关的几项观察获得了互相矛盾的结果（Dulberger ，1981；Gross 和 Kukuk，200）。围绕这一问题，我设计了一系列的实验对野牡丹花内具有两种雄蕊的现象进行研究，并验证达尔文的雄蕊“分工”假说。 2. 本研究的创新点 对于同一朵花内具有两种雄蕊的现象，虽然很早就受到达尔文等科学家的注意，并提出了对该现象的假说，但一直以来，有关的研究很少。现有的少数几项研究也主要通过观察来验证达尔文的“分工”假说，从而获得互相矛盾的结论。本研究通过对野牡丹花内两种雄蕊分别去除，用对比实验来观察这两类雄蕊在传粉中的作用，用简单实验手段，获得明确的结论，有力地支持了达尔文的假说。 2. 研究方法与技术路线 为了解决上述问题，本研究采取了实地观察、对比研究的方法，并采取下列技术路线（图1）。 图1 本研究所采用的技术路线。 在野牡丹盛开的季节，选取一棵较大的植株，把上面正在开放的花朵平均分为三组。第一组只去除黄色雄蕊，第二组只去除紫色雄蕊，第三组不作处理，保持原状。然后观察蜂对于三组花朵的反应是否有差别。 3. 实验结果 经过观察，在木蜂访问野牡丹花时，头部总是靠近花中央的黄色雄蕊部位，用前肢把握黄色雄蕊并通过震动来收获花粉，而它的背、腹部与紫色雄蕊、花的柱头产生接触。当木蜂完成访花，整理身上的花粉时，可以看到靠近胸部（黄色雄蕊接触的部位）的花粉都被收集起来了，而背部（紫色雄蕊接触的部位）的花粉通常不被整理收集，在下次访花时容易转移到柱头上，达到传粉的目的。 实验结果如表1所示，对照组有蜂类访问的情况下，去除野牡丹花朵中紫色的雄蕊对于蜂的行为没有影响，仍然有蜂前来访问，并且蜂采集、整理花粉的行为与对照组相比没有差异。但是当把花朵中黄色的雄蕊去除以后，就不再有蜂类访问这些花朵。 表1 去除雄蕊对于蜂类访花的影响 实验处理 去除黄色雄蕊 去除紫色雄蕊 对照 是否有蜂类 访花 否 是 是 4. 讨论与展望 通过实验可以证明，野牡丹花朵中对于蜂类有吸引作用的是黄色的雄蕊，而不是紫色的雄蕊。这可能说明蜂类对于不同颜色的行为反应是有差别的。我们的观察还表明，木蜂作为食物收集的花粉主要来自黄色雄蕊，而落到柱头上、用于传粉的花粉主要来自紫色的雄蕊。野牡丹花朵中黄色的雄蕊主要作用是吸引木蜂前来访问，为木蜂提供花粉作为食物；而紫色的、不被木蜂注意的雄蕊主要用于提供传粉用的花粉。原来野牡丹花朵中两种颜色的雄蕊在传粉中分别执行不同的功能，是有明确分工的。 通过这次的实验，我们明确了野牡丹花朵中两种雄蕊是有分工的，实验结果完全支持达尔文的雄蕊“分工”假说。但是，吸引木蜂的雄蕊是否只是颜色的不同，还是两种雄蕊中花粉的营养成