緯度較低地區的花朵顏色“更深”

紫外線輻射或許可以解釋為何靠近赤道的動植物種類顏色較深

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1833 年,一位名叫康斯坦丁·蘭伯特·格洛格爾的德國研究員注意到,來自溫暖棲息地的鳥類比來自涼爽氣候的鳥類羽毛顏色更深。他的觀察很快被稱為格洛格爾定律;鳥類學家後來證實,熱帶羽毛的顏色確實靠近赤道時會變深。哺乳動物似乎也符合這一規律。但是,為什麼緯度會影響動物的顏色呢?180 多年後,一個可能的答案從一個令人驚訝的地方浮出水面:花朵。

匹茲堡大學的生物學家馬修·科斯基和蒂亞-琳·阿什曼最近觀察了 34 個不同種群的委陵菜(一種廣泛分佈於赤道兩側溫帶地區的本土植物),發現其花朵在熱帶地區顏色更深。在這種情況下,“更深”意味著它們顯示出更大的“靶心”——肉眼看不見的深色圓圈,周圍環繞著較淺的花瓣,但在紫外線 (UV) 光下會顯現出來(右下方)。

靶心可能充當授粉昆蟲的信標,它們可以感知紫外線。但科斯基和阿什曼發現,深色斑點不僅僅如此。在一項實驗室實驗中,他們發現,與來自顏色較淺、靶心較小的花朵的花粉相比,來自顏色較深的花朵的花粉在有害紫外線照射下更可能發芽。根據 1 月份在《自然植物》雜誌線上發表的這項研究,色素沉著具有保護作用:靶心越大,吸收的紫外線就越多,而不是反射到花粉上。對於位於較低緯度、面臨更強烈紫外線照射的植物來說,吸收更為重要。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)


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在紫外線下,靠近赤道的委陵菜花朵比遠離赤道的花朵顯示出更大的深色色素沉著區域。圖片由匹茲堡大學馬修·科斯基提供

 

靶心大小在紫外線防護中的作用不一定排除與緯度相關的其他環境因素;例如,鳥類學家認為,格洛格爾定律的出現是因為深色色素沉著來自一種化合物,該化合物可以保護羽毛免受潮溼、潮溼熱帶地區細菌的侵害。對於哺乳動物,研究人員表示,赤道附近的頭頂陽光有利於背部顏色較深、前部顏色較淺的物種,因為這種組合在陰暗的熱帶雨林中提供了偽裝。

然而,類似於化學或物理學中的規則、定律和定理,生態學中也存在解釋模式的普遍公理。由於科斯基的研究建立了紫外線輻射與植物繁殖潛力之間的聯絡,他認為紫外線防護最終將成為色素沉著背後的關鍵機制。“紫外線普遍會對植物和動物的 DNA 和蛋白質結構造成損害,”科斯基說,而深色色素沉著——無論是否可見——可能是所有物種避免陽光有害射線損害的一種策略。

傑森·G·戈德曼 是一位居住在洛杉磯的科學記者。他曾為大眾科學、《洛杉磯》雜誌、《華盛頓郵報》、《衛報》、BBC、《保護》雜誌和其他刊物撰寫有關動物行為、野生動物生物學、保護和生態學的文章。他為大眾科學的“60 秒科學”播客撰稿,並且是《科學部落格:基本指南》(耶魯大學出版社)的聯合編輯。他喜歡在電視和廣播上分享他的野生動物知識,並經常向公眾講述野生動物和科學傳播。

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大眾科學 雜誌 第 312 卷 第 4 期本文最初以“花朵為何戴墨鏡”為標題發表於 大眾科學 雜誌 第 312 卷 第 4 期 (), 第 20 頁
doi:10.1038/scientificamerican0415-20
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