地球豐富多樣的生态體系離不開衆多生物的共同築建,衆多生命也因此綻放出與衆不同的色彩。除了動物界有着數量龐大的種群外,植物界同樣也是如此。
被子植物在白垩紀得到勝出後,開始遍布在地球每一個地方。短暫的成長周期,盛開的花朵,以及豐碩的果實,讓被子植物有着與裸子植物更強的競争力。裸子植物也在這期間逐漸被壓制下去,并在激烈的自然演化中逐漸退卻成為配角。
不同于動物界能夠看到動物的激烈鬥争和血腥厮殺,植物界的鬥争往往悄無聲息。如今地球上生存的植物以被子植物為主,裸子植物在後來地球的頻繁變化中大量滅絕,剩餘的裸子植物大部分也在今天成為了稀有植物,甚至瀕危植物。
被子與裸子被子植物又被稱為“開花植物”,從名字上你便能夠很明顯的看出裸子植物與被子植物的不同。被子植物與其他種子植物有着非常明顯的區别,關鍵部分是在于開花。
被子植物的花朵通常由花瓣、雄蕊、雌蕊、子房、胚珠組成。這類植物的傳播方式上,也往往借助動物或者風力對花粉進行散播,雄蕊的花粉在到達子房後完成受精過程,發展成為種子,最後生成果實。從某種程度上來說,開花結果的都屬于被子植物。
裸子植物不開花,如今所見到的裸子植物如蘇鐵,它們的“花朵”實際上是一種類似孢子的葉球,通過孢子進行傳播。裸子植物是沒有花這個說法的,另外在種子上,裸子植物的種子不同于被子植物的花朵所形成的果實。
裸子植物的種子沒有子房,胚珠在孢子葉邊緣形成,孢子類似花粉一樣留存在胚珠中進行受精,形成的胚芽與其他細胞組成胚珠,最後變為種子。
銀杏裸子植物的代表之一銀杏想必大家應該都不會陌生,特别是走在街上,銀杏在秋季掉落下金黃的樹葉鋪滿在整個街道,形成一道亮麗的風景線讓人印象深刻。
在國内,人們種植銀杏的曆史非常悠久,最早可追溯到西漢時期。在江蘇邳州就有一棵千年銀杏樹,這顆銀杏種植于北魏正光年間,距今已有1500年的曆史。
由于銀杏樹樹幹筆直,枝葉繁茂,扇形的葉子符合東方文化的審美,在中國和日本以及韓國等國家地區都有不同面積的種植。而我國在現代綠化樹林和城市美化中,銀杏樹成為了廣泛種植的樹木,在不少地區還是市樹。
銀杏初始事實上,最早發現的銀杏化石來自于3億多年前的石炭紀,在侏羅紀時期也有廣泛分布。如今幸存下來的銀杏樹能夠追溯到7000萬年前的古新世,進入冰河期後,歐洲以及北美地區的銀杏全部滅絕,隻有我國的銀杏得以幸存。
而銀杏生命周期長,生長緩慢,讓銀杏在名字上也有許多變化,國内把銀杏還稱作公孫樹。銀杏往往要生長二三十年,雌樹才會開始結出種子,于是前人栽種,後人享福便成為了銀杏公孫樹的來源。
對于動植物來說,任何物種都離不開衰老,許多一年生的被子植物在開花結果後便會開始走向死亡。
而銀杏不同,銀杏樹中抵抗病蟲害和病菌,以及内部基因的抗逆境基因組的R基因列遠遠多于其他物種,這使得銀杏在生長緩慢的同時還得到了極大的抗病害能力。
科學家通過對世界不同地區的銀杏樹進行抽樣調查,并結合史實資料,在中國的天目山銀杏樹樣本中對其DNA進行對比,發現天目山的野生銀杏和都與白垩紀時期的銀杏化石相吻合。
在歐洲的采樣調查中能夠發現,這些銀杏沒有受到來自環境影響所導緻的形态變化,基因序列和中國銀杏差别不大,因此銀杏如今的原産地隻有中國。
中國南部山區的地形多樣,氣候穩定,給銀杏樹提供了理想的栖息地,使得這些古銀杏在冰川時期得到庇護。在更新世後開始逐漸複蘇繁榮,後來在古人的種植下,銀杏樹得到了很好的保存。
在國内,銀杏還有另外一個名字叫做“白果”。名字很形象地來自于褪去果皮的銀杏果,種子外殼曬幹呈銀白色,銀杏在悠久的種植曆史中還被發現了許多利用價值。
從食物上來說,褪去外皮的銀杏種子含有豐富的粗脂肪、澱粉、蔗糖、核蛋白以及大量的礦物質和維生素,此外還有充足的氨基酸和白果醇。
其中白果中的黃酮類化合物能夠促進血液循環、降低血液黏度,另外一種雙黃酮類化合物能夠改善腸胃功能。在營養補充上,銀杏是非常好的食用植物,在宋代還成為了皇家貢品。不過白果中高量的銀杏酸會使人發生中毒,生食或者食用未熟制的白果都是非常危險的。
在生物醫學上,美國斯克裡普斯研究所在銀杏果上發現了天然合成物——白果内酯。這是一種來自銀杏葉的提取物,在藥理實驗研究中,銀杏葉當中的多種活性成分能夠對心腦血管、神經退行性疾病起到重要的功效作用。
但其中的銀杏内酯是一種非常罕見的天然合成物質,并且沒有在其他植物中發現。通過對小鼠的腦功能實驗了解,這類物質在未來與Γ-氨基丁酸受體的研究中,可能将在腦功能障礙以及阿茲海默症等神經退行性疾病治療中帶來新的希望。
銀杏生存的今天銀杏樹的特殊性還能夠從它的生物屬性分類來看,從銀杏綱到銀杏科,最後再到銀杏種,整個排列下來都以銀杏作名來區分。就是因為在長期的自然演變中,留下來的銀杏種類隻有我們今天看到的這一種。
在上世紀九十年代,IUCN在《受威脅物種紅色名錄》裡把銀杏列為了瀕危物種。而我國也在21世紀初對銀杏開始了大量的栽植,許多城市也有了銀杏樹的身影。但奇怪的是,直到今天,銀杏樹仍然是受保護的物種,隻不過從瀕危變為了極危。
對于一個物種的易危水平評估很大程度要從野生狀态下進行數據分析,銀杏樹雖然現在随處可見,但實際上在野外的銀杏樹存活量卻非常少。
在全球範圍來看,隻有中國的野生銀杏樹是最多的。在天目山保護區,這裡存在着上千顆野生銀杏。從曆史痕迹來看,天目山受到第四紀冰川的影響非常小,适宜的氣候也讓這裡的原生植被保存完好。
科學家推斷野生銀杏樹難以發展的原因,主要是由于和銀杏一起共同生活的動物消失所導緻,銀杏果曾經作為許多恐龍的食物來源,在恐龍滅絕後,便沒有可以将它們種子帶去散播的動物。
而銀杏果的毒性和腐臭味道,在今天很少有動物會去進行食用,即便是以果類為食的鳥類,也幾乎沒有食用銀杏果的。
此外,在天目山的野生銀杏栽培和保護上,有時候也會遭受來到一些動物的危害。部分松鼠和果子狸會食用銀杏的種子,這從另一個方面也導緻銀杏在野外難以繁殖。同時森林裡銀杏樹苗也很容易受到其他樹木或者來自種子本身樹木的樹葉遮擋,使其很難接收到陽光,幼苗在存活率上進一步下降。
也就是說一旦離開人類栽培,銀杏樹很有可能重新回到瀕危,甚至滅絕。
基因序列檢測從銀杏化石發現到如今的銀杏樹,在數億年的時間裡,銀杏幾乎都沒有發生任何變化。部分研究學者猜測,銀杏樹是否已經進入到了進化末端,銀杏屬内的多樣性日趨減少,缺乏多樣性的基因可能是銀杏停止進化的原因。
為了更好地了解這一古老的物種,同時為了保護銀杏的生存,科學家們收集了全球範圍内的545顆銀杏樹進行了“全基因組重測序”。
基因測序展示的結果相當驚人,來自這五百多顆的銀杏樹産生了44TB的數據。在基因組上,銀杏的基因組是人類的3倍多,如此龐大的數據足以證明銀杏不僅在生存年齡上古老,而且有着超越任何生物的基因多樣性遺傳。
在對這些樣本的研究中發現,除了天目山的野生銀杏外,其他地區如大巴山脈、湖北大洪山地區分布的銀杏都是在冰川期形成的混合種群。
遺傳成分的研究也表明,當今全球範圍的銀杏以來自中國天目山的種群為代表,在曆史的變遷中通過人類活動進行傳播。
銀杏的基因組龐大,雜合程度高,由于重複序列含量異常高,使得研究人員很難獲得高質量的參考基因,這也說明為何銀杏在長期的生存中為何一直保持原樣的原因之一。與其他裸子植物相比,銀杏的基因編碼要長的多,科學家們推測這可能與重複序列的複制更為活躍有關。
雖然銀杏樹到今天隻有一個種類存活,銀杏屬物種的多樣性幾乎沒有,但現存銀杏龐大的基因組表明它是有足夠适應潛力的物種,并非處于滅絕的邊緣或者進化末端。
憑借着高水平的遺傳變異和适應性基因,銀杏在冰川時期的種群迅速減少又逐漸恢複,另外間冰期存在廣泛的潛在分布區。這些現象都意味着銀杏在面對各種環境突變時有許多種應對變化,在未來銀杏很有可能會重新複蘇以往的生機。
由于近些年人們對于銀杏的移植栽培改變了原有的野生銀杏種群環境,許多野生銀杏樹并不在自然保護區内,這使得它們非常容易受到人類活動的幹擾。
而許多野生的銀杏大樹周圍,也很多年沒看見有超過3年以上的存活幼苗。即便銀杏有着頑強的生命力和龐大的基因庫,但我們對于銀杏的保護仍不能掉以輕心。
結語銀杏的古老程度和内部的基因序列超乎每個人的想象,這種古老的植物已經在地球生活了數億年之久。與動物不同的是,在我們人類和植物的交互上面,通常都是閉塞的,植物的改變往往需要數十年才能看到變化。
對于現存的野生銀杏來說,它就如同經曆了萬般考驗的長者一樣,默默地注視着周遭的一切。其所包含的古老信息相信在未來能夠給人類生活帶來改變的同時,也可以給裸子植物帶來昔日榮光。
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