多彩的颜色不仅仅是为了美丽
2020-04-16 15:40:00来源:科技日报
春天很温暖,一年一度的樱花季节即将来临。最近,北京玉渊潭公园的绿色樱花盛开了。这些花是浅绿色的,非常罕见。他们被称为“樱花群落中的大熊猫”。为什么樱花是绿色的?什么决定了花的颜色?带着这些问题,记者采访了北京林业大学风景园林学院副教授罗乐。
花青素随着酸碱度的变化而变化,使花朵呈现不同的颜色。
红色、橙色、黄色、绿色、蓝色和紫色,花朵以其丰富的色彩让人感受到生命的无限魅力。那么大自然是如何让这些花变得五彩缤纷的呢?
罗乐说:“颜色是植物长期进化的结果,是由基因决定的。花瓣细胞含有花青素、类胡萝卜素、叶黄素和其他主要色素。在不同的细胞液酸碱度下,这些色素会使花朵呈现不同的颜色。例如,如果花青素是花瓣细胞中的主要色素,那么花的颜色通常在红色、紫色和蓝色之间变化。叶黄素是主要成分,通常为黄色或黄色。类胡萝卜素主要在黄色和橙色之间变化。
科学家发现,在植物花中所含的色素中,类胡萝卜素相对稳定,不会对酸和碱产生任何指示性反应,因此含有更多类胡萝卜素的花可以稳定地呈现黄色和橙色。然而,花色素苷是非常不稳定的,天然花朵的丰富颜色与这一特性密切相关。
“花青素是构成鲜花颜色的最重要的色素。它就像一只变色龙,对酸碱度非常敏感。只要酸碱度稍有变化,它的颜色就会相应改变。”罗乐说,“例如,在不同的细胞液酸碱度下,花色素苷颜色的发展结果是不同的。当酸碱度为酸性时,它会变成红色。酸度越强,颜色越红。当酸碱度为中性时,它呈紫色;当酸碱值是碱性时,它会变成蓝色,当碱性很强时,它会变成蓝色和黑色。”
“此外,一些植物中的花青素也会在不同的光线、温度、土壤和其他环境中表现出不同程度的反应和变化。这导致一些花的颜色一天变化三次。例如,牵牛花的花瓣在早上会变成粉红色,然后是紫色,最后是蓝色。”罗乐说道。
自然界的花大多是白色的,其次是黄色、红色、蓝色、紫色、橙色,罕见的是绿色,几乎没有黑色,这是为什么呢?罗乐说:“如果花不含任何色素,花瓣就会自然变白,因为花瓣中的微小气泡会反射所有的光。然而,黑色可以吸收光波,而黑色的花容易受到光波的伤害,因此逐渐被自然淘汰。这是生物进化过程中自然选择的结果。”
昆虫看到的花比人类看到的花更“美丽”。
我记得有一首歌问,“为什么花这么红?”事实上,我们还想问,除了美化世界,五彩缤纷的花朵还有什么其他的意义吗?
"一般来说,为了生存和繁衍."总之,罗乐接着解释道,“花是植物繁殖的特殊器官。花朵的颜色是引导昆虫、鸟类甚至一些动物的标志之一。从科学的角度来看,植物花朵的颜色是它们和传粉动物之间最重要的信息媒介之一。”
由于植物扎根于大地,不能移动,它们“想”出许多方法用蜜蜂和蝴蝶等昆虫给自己授粉。
罗乐说,一朵花会产生某种颜色,这通常与能够感知颜色信号的昆虫有关。例如,蜜蜂和黄蜂喜欢粉色、紫色和蓝色;苍蝇和甲虫喜欢暗黄色;夜蛾子对白色很敏感。蝴蝶识别红色的能力最高。在热带和亚热带地区,有许多种开大红花的植物。
有趣的是,由于不同的视觉光谱,昆虫眼睛里的花与人类眼睛里的花完全不同。根据《每日邮报》,包括蜜蜂在内的许多昆虫可以接收比人类更宽的光谱范围。紫外光是他们能识别的光之一。在紫外线照射下,花粉和花蜜的位置通常特别刺眼或更暗,这可以吸引昆虫找到正确的位置,用蜂蜜授粉。
例如,生长在河边沙滩上的月见草在人类眼里是完全黄色的,但是在昆虫眼里它的中心部分特别华丽。同样,蜜蜂看到的蒲公英,其中心和周围有明显的颜色差异。通常被称为“白头翁”的海葵在昆虫眼中是蓝色的,而中间的黄色雄蕊是黑色的。最初,带有蓝色和紫色花瓣以及黄色雄蕊的藏红花在紫外线照射下会被分成三个不同的颜色区域,中央的雄蕊会呈现深红棕色。
罗乐指出,相似的昆虫对不同的颜色有不同的感知。他们通过自己的感知方法知道自己喜欢的花,并在采集蜂蜜的同时帮助花授粉,从而完成自然界物种的共同进化过程。然而,通过对不同颜色的感知和偏好,不同种类的昆虫也会避免争夺同一种植物的花蜜,这也被称为不同物种的“生态位分离”,从而使各种生物更好地生存。
人工色素不能通过种子稳定遗传。
在花的观赏价值中,颜色最引人注目。然而,单一或有限数量的颜色不能满足观看的需要,人们期望通过各种方法获得新颖独特的颜色。
“一般来说,大多数植物的颜色相对稳定,因为它们父母传给它们的基因非常稳定。但是我们看到的许多花卉品种都是人工繁殖的结果,而不是自然选择的结果。”罗乐说,上面提到的另类绿色樱花就是其中之一。“绿色樱花的名字叫玉瑾,属于晚期樱花品种。因为绿色的花很难吸引昆虫授粉,这种绿色的樱桃已经人工培育了很长时间。”
事实上,人工选择,尤其是杂交育种,大大丰富了花朵的颜色,并能在短时间内取得显著的效果。例如,牡丹,其最早的颜色只有粉红色,是人工选择,杂交和嫁接技术稳定培养。北宋中期,在几十年的时间里,出现了深红色、红色、紫色、紫色、黄色和白色等各种颜色。另一个例子是人工培育的罂粟,目前有红色、黄色、橙色、白色和蓝色。
但罗乐同时指出,“温室花”本身可能不结果或不败育,花色也不能由种子稳定遗传,因此其传播需要通过嫁接、扦插等无性繁殖方法进行。
此外,通过改变栽培环境(如光照)来改变植物的颜色基本上是困难的。只有少数植物,如八仙花,可以通过改变栽培环境的酸碱度来改变颜色。大多数植物都有其特定的生长适应性。过度的环境变化只会导致低增长甚至死亡。