这篇内容来自猫盟科学顾问子驭给月捐人做的线上分享。说起子驭，大家印象最深的是他在和顺豹星球基地做植物调查，由于禾本科实在太难认，于是他在分辨物种这一栏里，给出了一个非常不羁的“略”。本次他分享的题目是“植物的智慧”。植物有智慧吗？很难说。
植物没有神经系统，所以它们不具备动物那样用中枢神经处理信息的能力（思考）。1966年有个人把测谎仪接在了植物上，发现曲线会活动，因此认为植物会思考。但测谎仪测的是电阻率，你不能用这样一个粗糙的仪器来断定，背后存在精微的神经活动。就像是诺基亚是硬的，板砖也是硬的，你不能因此说板砖也能打电话。但另一方面，花草果菜也不是被动的，等着被虫子（和人）啃的生物。它们随时会接收周围的信息，甚至会和同类交流信息。植物在与环境中其他生物互动的时候，表现出的适应能力，让人不由得会想，如果它是被造出来的，那背后一定有一个超级智慧，任何甲方都难不倒的设计师。当然，自然界没有什么设计师，这一切都是进化的成果。月捐人分享每月起码两期，进月捐群可参加，月捐人进群请联系猫盟AI（微信号：cfca-lvlv）我们来看看这个罗马花椰菜。它的每一坨都是自己的复刻，这个大坨和小坨基本上是一样的形状和结构，这个叫分形。罗马花椰菜，它的每一个较小的分支的形状，都与整体几乎完全一致，这就是所谓分形而且它还从中间的生长点往外长出来一圈一圈的螺线，这个叫做等角螺线或者对数螺线。除了对数螺线，植物还可以长出费马螺线，比如向日葵的花盘。所有的植物的叶片都是从中间的一个生长点开始长出来的，在这里细胞不停地分裂，产生出来了一定量成型的植物组织以后，它就会把这些产生出来的组织往两边推过去。
假设膨大的速度是恒定的，它就会一轮一轮的往外膨大，最后就会长成罗马花椰菜的样子。植物懂得数学吗？植物看上去仿佛有智慧，其实都是随机突变经过自然选择的筛选，一代代累积的结果。有一句著名的生物学上的话，“Nothing in Biology makes sense except in the light of evolution”，没有考虑进化的过程的话，生物学上的一切都无法理解。
演化生物学上最基本的一个概念是适合度，生物必须解决两个问题，一个是生存一个是繁衍，适合度的高低，要看有多少后代能够存活下来。
我们来看一个植物如何产生后代的例子。
这两张照片都是望天树，我去云南时拍到的。它是龙脑香科的植物。龙脑香科的种子萌发得很快，耐阴的树苗存在于雨林的林下层，默默地等待着时机，如果有一束光照到它的叶子上，它就会迅速地长高，去拦截上空的阳光。很可惜的是中国的龙脑香科植物的保护情况并不乐观，因为龙脑香科是以幼苗的姿势“蹲”在林下层的，土壤里面没有休眠的龙脑香科种子，一旦森林被清掉以后，龙脑香树就回不来了。另外一个危险是，刚萌发的脆弱幼苗会被虫子吃掉。龙脑香科的植物，比如娑罗双属Shorea会同步开花，而且它们会连续多年不开花不结果，通常是七年或者其他奇数年，大规模的开一次花结一次果。它们通过漫长的等待期，让吃幼苗的动物没有吃的，饿死了或者转移到别的地方去了，然后突然来一波大的，动物吃也吃不完。温带的植物，比如说栎树林也有这样的特性，在栎树林里面它们的对手不是吃叶子的虫子而是松鼠。左边是在马来半岛，龙脑香科的种子飘入水中的情形，右边是我在热带亚洲不同的地方捡到的龙脑香科的花和果。龙脑香科的花萼，在种子成熟之后，会变成帮助种子飘落的“旋翼”，种子因此可以飘到很远的地方。中间这个图是最近野性中国团队拍摄的，他们认为他们找到了中国最高树，80多米高的云南黄果冷杉Abies ernestii。世界最高的树记录保持者，是高达115.92米的北美红杉Sequoia sempervirens。因为树木要把水从根部运到顶部，在这样巨大的树里，存在着很大的水压差，你可以想象一下115米的水柱，是多大的一个压强？在这棵黄果冷杉所处的林子里面，它的脚下是非常阴暗的，而它的顶端会暴露于干旱中，因为水很难运上去。所以像这样巨大的树，即使是同一棵树同一个基因，它的枝条和叶子也会长成不同的形状。这是北美红杉的叶子。最右边是顶端的叶子，长的几乎是像柏树那样的针刺状的叶子，而且是螺旋状生长的；在这里它会避免自己被晒伤，而且把叶子变得很细小，节约用水。最左边是底部的叶子，这里比较阴暗而且供水比较充足，它是平展二列的样子，而且是条形的。在这里它可以最大程度地去截取阳光，而且不怕浪费水分。植物会维持一个让叶子随时准备好反应的化学库，环境里的光和水，会刺激不同的基因关闭或者开启，刺激它们长成不同的形态。光合作用本身就是很奇特的一种能力。光合作用能放出氧气作为代谢废物，与其他的生物竞争，还能利用二氧化碳合成营养增长自己。
在生命起源的初期，大家都是单细胞生物的时代，早期的光合作用生物先是产生了大量的氧气（氧气对于早期生物是有毒的），又因为消耗了太多的二氧化碳，大大减弱了温室效应。导致地球从南北极开始冰封一直到了赤道，称为“雪球地球事件”。
光合作用分成两部分，储存光能的光反应，和使用二氧化碳制造糖的暗反应，大部分时候光反应和暗反应是在一起进行的。
一种进行暗反应要用到的，叫做RuBisCo的蛋白质，会在明亮的环境下，产生叫光呼吸的一种现象，降低光合作用的效率。所以光反应和暗反应是会互相阻碍的，就像一个奶茶店和一个螺蛳粉店开在一起，味道会影响销量。
在七百万年前，植物演化出了一种新的光合作用方式。它把需要暗反应的这些细胞，都融合在了维管束周围，所有其他叶肉细胞会把二氧化碳全部传递给它们，让它们在这里专门进行制造葡萄糖的暗反应。
左下角是C3和C4植物叶片的显微照片，右边是RuBisCo蛋白质分子。注意写着C4的那张图上，一团团暗色的东西，这是聚集在维管束周围的暗反应细胞。这样光反应和暗反应分开的植物，叫C4植物，而在此之前的植物就叫C3植物。还有一种叫做景天酸循环的光合作用方式，它在时间上完全将光反应和暗反应区分开来。常见的例子是住在沙漠的多肉植物。白天时它们只进行光反应，这是不需要敞开气孔来吸入二氧化碳的，以免水分随气孔散失。晚上外面没有那么热了，它们就把气孔打开，进行暗反应。白天，能量的产物会储存在多肉植物的叶片里，变成一种叫做景天酸的东西，以备晚上使用。所以大部分多肉植物的叶子是酸的。左边是我自己养的苔景天Sedum acre，右边是在南非野外的生石花属Lithops，中间半透明的组织像光纤一样，把光直接导到最底层有叶绿素的细胞里，在那个地方它们才开始进行光反应，最大限度减少水分的散失。说到沙漠植物的生存策略，百岁兰Welwitschia mirabilis可以说是最能“苟”的大佬了，它能活两千多岁。它生活在干旱严苛的荒漠之中，尽量保持基因组的简洁，一辈子只长两片叶子，维持一个低能耗的状态。
除了“超长待机”的植物，还有“借尸还魂”的植物。中华卷柏Selaginella sinensis在没有水的时候会卷成一个球，像三体人一样几乎暂停了所有的生命活动。卷柏标本如果一不小心受潮了，又会在纸上重新开始生长，让人非常震惊。卷柏还可以随风到处滚，到了另外一个地方，可以重新生根。因此它算是“风滚草”的一种。风滚草其实不是一种草，它是一种植物生活方式的通用描述。这是我去张掖的时候拍到的一张照片，可能是猪毛菜属Salsola的，现在也可能分出来叫刺沙蓬属。它是一年生植物，干燥以后整个植物体卷成一球，被风吹得滚来滚去的时候，上面的果荚摔裂开，种子也就一路散播出去。风滚草很成功，它入侵了北美，在美国的西部片里面，能看见很多堆得比人还高的风滚草的草球。还有一些种子传播的方法更加硬核，比如借助火来萌发。澳大利亚有一类叫佛塔树属的植物，学名Banksia。这上面张开的像眼睛的东西，原本装着发育成功的种子。要是不经过火烧，它是不会裂开的，不会裂开就无法撒出种子。佛塔树的果序 ©Philip Bouchard / Flickr不光是澳大利亚的植物，很多亚洲、美洲的松树，松果是用松脂封得严严的，而且在树梢上不落下来，必须要等这一片林子着过火，松脂被烤化，散出来的种子才可以在营养比较丰富的土壤上萌发。我在一个学校的温室里打工的时候，曾看到他们为了让一种适应火的植物发芽，费尽了心思，后来他们去超市里面买了烤肉的添加剂加进去，植物就发芽了。为了增加烤肉香味，添加剂里含有火烤过以后烟的化学成分，它们对火的适应在化学上精准到了这种程度。人工收集佛塔树的种子，烧烤使它开裂露出种子 ©Planter Banter / YouTube桃金娘科的桉树树皮含有油，很容易烧起来，它实际上是在助长火势，野火会帮它清理周围的植物。所以植物为了生存是非常内卷的。其实有些植物也是很社恐的，在东南亚的热带森林里面，龙脑香科的冰片香属Dryobalanops，似乎有一道一线天的镶边镶在每一棵树的周围，它们似乎在回避对方。这个现象叫树冠羞避（Crown Shyness）。
树冠羞避的原因还不清楚，一个假说是为了整片林子的健康，为了阻断通过林冠层来传播的真菌或者昆虫。植物打开气孔时会散发出很多化学分子，也能够接收很多化学分子，也许树冠会“知道”附近有我的很多同类在这里，我也许就不要再长过去了。而在树根这一层，很多树的树根并没有连在一起，但是它们会被真菌的菌丝连在一起，称为菌根。这些黄色和有瘤的部分就是它自己本身的根，那些瘤以及周围长出来的白色的东西是真菌，也有一部分菌根的真菌直接刺破根细胞，长进了根细胞的里面。它们形成了共生的关系，帮助植物来收集水和土壤中的营养元素。这些菌根在植物之间传递着信息，也传递着营养。全世界大部分的植物，包括我前面说的热带的建群种龙脑香，还有各种松科植物，它们都是菌根植物，它们可能在交换着很多我们尚不清楚的东西。一棵树，一棵树
彼此孤离地兀立着
风与空气
告诉着他们的距离
但是在泥土的覆盖下
他们的根伸长着
在看不见的深处
他们把根须纠缠在一起
艾青《树》
植物对于敌害的防御反应也是很迅速的。这个是在和顺拍到的杜鹃花属植物照山白Rhododendron micranthum，它上面长了一个虫瘿。
虫瘿是植物自己的分生组织长出的一大坨细胞，把受伤的部分隔离起来，尽量少让虫子得到植物本体的营养。有时人类也会很变态地选择这样病态的组织。比如有一种禾本科植物菰，会因为真菌感染而长出一个膨大的肿瘤，就是我们吃的茭白。有时候植物会从气孔释放出来“我被虫子啃了”的信号，其他地方的植物接收到这个信号，就会提前准备好防止虫子的化学物质。还有时候植物要是被虫子咬了，就会散发出跟虫子相似的化学物质，放大“虫子在这里”的信号，这样捕食者闻味而来，就会把虫子吃掉。而防止虫子的化学物质，最常见的就是“下毒”。比如常见的观赏植物海芋，它的叶脉维管束里会流出有毒的白色液体。吃海芋的虫子演化出了对毒素的一定耐受性，但还不能一直无限制的吃。所以它还是想尽量少吃，怎么样能够吃最大的一片叶面，又触及最少的维管束呢？面积最大而周长最小的图形是圆，于是它就从叶片上切一个圆。吃海芋的叶甲：只要我切叶子的速度足够快，毒液就毒不到我
还有一些更奇葩的操作。蛱蝶科袖蝶属Heliconius把卵产在西番莲属Passiflora（百香果就属于这个家族）的叶子上，这个属的幼虫很喜欢自相残杀，叶子不够吃就吃自己的同类。于是西番莲居然拟态了蝴蝶的卵，叶子上长出来黄色的小点点，而且叶片的形状是两叉分裂或者更不健康的样子，耷拉下来，一副“快不行了的样子”。蝴蝶在选择产卵地的时候，就会把它放过去。更让人震惊的是有一些西番莲，为了让自己的果实不会被这些虫子吃掉，果实外面的苞片，上面长出了可以粘住虫子和分泌消化液的腺体。虽然它们并没有从中得到营养，但这可能是食虫植物早期演化时候的样子。这是在马来西亚的苹果猪笼草Nepenthes ampullaria，我们印象中的猪笼草都是挂在高处的藤子上的，这个长在地上的猪笼草是吃什么的呢？后来我发现了它的冤大头之一，是弓背蚁属Camponotus的蚂蚁，它们走路时不小心就会滑进去。还有一些更不为人知的食虫植物。挖耳草Utricularia bifida是狸藻科的植物，它水里面的叶子修饰成一个捕虫囊，有倒着生长的刚毛作为一个单向控制阀门，它会引诱一些水生的小昆虫钻进去，进去以后就出不来了。食虫植物依旧可以进行光合作用。但是它们可能得不到足够的氮元素，比如说水太多，冲走了土壤中的氮，或者环境里氮是贫瘠的，所以它们要通过抓虫子来获得额外营养。并不是所有植物和虫子的关系都是充满杀气的，东南亚还有一种植物叫蚁巢玉Hydnophytum moseleyanum，它会长出巨大的空腔肿瘤，让蚂蚁在里面筑窝。蚂蚁会帮助植物赶走其他的害虫。为蚂蚁提供的豪宅，内部四通八达
前面说过了植物出于“生存”的目的，和动物产生的互动，下面来说说“繁殖”的方面。
这是玉蕊科的炮弹树属Couroupita植物，它的一部分雄蕊变成了联合在一起的盖子，并且倒扣过来，这是为了让木蜂不能随便地吃到花粉。木蜂爬进去以后花粉是向上的，会刷到最不容易够到，最不容易弄掉的地方，这样它就必须携带花粉去进行授粉。更匪夷所思的是拟交配的植物。这方面最典型的是眉兰属Ophrys，是指花上毛茸茸的，有点像眉毛的样子。但这个毛茸茸并不是眉毛，是模拟蜂的身体，一只雄性的蜂抱它的时候，它的触感更像一只雌蜂。兰花的传粉是一种特别极端的传粉方式，所有的花粉会打包在一个花粉块里，上面有一个东西叫粘盘，通过一个很长的细丝，粘住传粉的昆虫。这是孤注一掷，要么就把花粉传播出去，要么就什么也得不到。所以兰花的授粉手段无所不用其极。眉兰属最常见的一个物种叫蜂兰Ophrys apifera，种名的意思是“有蜂的”，它假装成雌蜂，让雄蜂来抱住它下面一个特化的花瓣。当这个雄蜂搞得很兴奋的时候，花粉块就会通过粘盘粘在它的头上。它通过这些模拟的体毛的方向，指示雄蜂哪边是“头”哪边是“尾”，保证花粉能精准地粘住蜂的头部。昆虫为了交配会散发费洛蒙，也叫外激素，这样它们在很远的地方就能感知到异性的存在。每一种眉兰属的植物几乎都对应一种传粉的昆虫，大部分是蜂，它们会散发酷似这些蜂独有的性外激素。有一些蜂兰甚至在成功授粉以后，会把外激素调节成不受欢迎的气味，这样雄蜂就不会再来了，尽量减少雄蜂的损失，并且增加传粉的精确率。澳大利亚还有一个借助蜂传粉的兰花的属，铁锤兰属Drakaea，走到了一个更加奇怪的极端。这里的土蜂，雄蜂会抱起呆在高处的雌蜂，然后在飞行中交配。铁锤兰长出了一个类似于杠杆和关节的结构，雄蜂抱住它，它会像跷跷板一样把熊蜂翘起来，让雄蕊和雌蕊敲到蜂的头上。雄蜂一次一次地被打头，最后终于长了记性走了。植物为了增加遗传多样性，会选择其他的植株给自己授粉，而不是自己给自己授粉。这是中国西南常见的石海椒Reinwardtia indica，它的花有两个形式，一个是雌蕊（里面的三个小点点）比雄蕊（外面黄色的一圈）要长，另一个是雄蕊比雌蕊要长，用物理结构来防止自己给自己授粉。还有一些更极端的东西，巨魔芋Amorphophallus titanum的小花长在一根柱子上，下面是雌花下面是雄花，外面围了一个很大的苞片叫佛焰苞。佛焰苞会散发出腐肉的味道，吸引喜欢食腐的昆虫落进去。佛焰苞的内部非常狭窄光滑，昆虫一落到雌花的位置就出不来了。当时巨魔芋的雄花还没有成熟，所以不会产生花粉，昆虫身上要是有巨魔芋花粉，那都是从别的花上带来的，这样就完成了雌花的授粉。第二天后佛焰苞会萎蔫，变得粗糙，昆虫就可以出去了，这时上部雄花的花粉刚好成熟，沾到它身上，去找别的巨魔芋。这样巨魔芋就在时间上控制了它能够和外来的花完成授粉。而兰花也有一些奇怪的例子，瓢唇兰属Catasetum的雄花唇瓣下面有一个机关，兰花蜂去访花会被这个机关当头一棒，头上扑满了花粉。而雌花模拟兰花蜂的蜂巢开口，散发出类似兰花蜂聚集的外激素。兰花蜂找到了雌花，“我正好被打了一顿，我可以在这里稍微治愈一下我的身心”，于是它就乖乖地把花粉交到了另一朵花里。还有更加“温馨”的。比如在高纬度或者高海拔的寒冷地区生长的罂粟属Papaver植物，在中国的长白山也有，它会跟着太阳转，而且花心是黑色的，让它的花心尽可能的比周围环境暖和，让传粉昆虫到这里取暖。说完传粉我们再说一下传播种子。前面提到的炮弹树，它的果子砸在地上，四处飞溅，里面充满了正在腐烂的果肉，吸引喜欢臭味的动物。比如美洲有三种像野猪一样的小动物叫西貒，就会去吃它们，把种子给带走。
还有利用弹射的力量传播的种子。中国的草坪里常见的三个心形叶子的小草酢浆草，它的蒴果被外力一扰动，瞬间就会弹射出很多种子。有兴趣的话可以在夏末秋初，找一下酢浆草结的果子去碰它一下。发射！©Stealth Garden Supplies / Facebook更有特色的是土沉香Aquilaria sinensis。沉香树受伤之后产生的树脂是珍贵的香料。中国华南的很多山上以前都有沉香，现在因为过度采伐，几乎没有了。植物园要用一个铁笼子把沉香树给保护起来，让它不会被盗伐。沉香的果实裂开后，种子会被两根很长的丝线吊着，悬挂在外面，分泌一种化学物质，模仿胡蜂猎物的气味，吸引胡蜂过来品尝它。种子的白色部分会分泌油脂，胡蜂舔完了这一点油，就会把它扔掉。但此时胡蜂已经抱着它飞出一段距离了，这样沉香就实现了种子的散布。在半个小时之内，几乎所有掉出来的种子，都会被胡蜂给取走。还有一些更常见的传播方式，比如在海里漂流。红树林里常见的水椰Nypa fruticans，木质的大型果实可以在水里漂很久。很多红树是通过“胎生”的方式传播。种子还在树上就发芽了，然后直接插进海里或者在海里漂一段，漂到合适的地方再长出来。还有在冰上传播的植物。有人研究了北极区域植物的遗传结构，发现很多北极群岛上的植物来自西伯利亚，它们是怎么跨越海洋的呢？北极冬天海面会结冻，这时候白毛风会卷着植物到处飘。这些植物上会长出一小颗一小颗的芽，叫做珠芽，不需要开花结果，它自己就能长出新的植物。在冬天整个植物冻干掉的时候，珠芽借助风的力量弹出去，落下去也是落在冰面上，不会死，这样它们就能够自由跨越大海。中国的北部和高山地带，也有很多植物靠着被大风卷起来，然后跨越冰原的方式，分布到北半球的许多地方。更典型的例子是浮萍属Lemna的植物，它非常小，在鸭子的湿润绒羽之间，能存活很长时间，淡水湖泊大多不相通，但全世界的淡水湖几乎都有浮萍属的植物，可能就要归功于鸟类的搬运。浮萍的英文名字就是duckweed（鸭子杂草）。最后再讲一个长途扩散的很极端的例子。左上角是我在丹麦拍到的岩高兰Empetrum nigrum，是杜鹃花科的植物，它会结黑色的小浆果。有趣的是，在南半球的福克兰群岛，也有一种长得非常像的岩高兰，叫红果岩高兰Empetrum rubrum。就是右上角的图。底下是世界地图，红的是红果岩高兰的分布地点，黑的是岩高兰的分布地点。红果岩高兰和岩高兰一南一北，跨越了中间所有的热带区域，它们是怎么过来的呢？红色圆点是红果岩高兰的分布地点，黑色圆点是岩高兰的分布地点有一篇论文提出了一个假说：是因为美洲中杓鹬Numenius phaeopus subsp. hudsonicus在长途迁徙前吃了岩高兰的果实，它们随着鸟的肠道，经历了漫长的从北美洲到南美洲的迁徙，最后变成了分布在地球两端的植物。全世界的植物物种大概是391000种，而且植物是世界上生物量最大的生物，它们能够做到这一步，也许是拥有一些我们意想不到的智慧的吧。ps: 每个月我们都会找两位热爱动植物、能说出门道的科学工作者或者保护工作者，以月捐人之名线上开讲，希望因为大自然而聚在一起的我们能共同了解更多中国本土及大自然的故事。三月的科普讲座已就位，等各位入群（月捐人进群请加猫盟AI微信：cfca-lvlv）~.........关于植物，你还可以读.........
