植物园中生长的鹅掌楸(宁波植物园 紫叶摄)
美国东部的弗吉尼亚州弗农山庄,是一个著名的旅游景点。这里是美国开国总统华盛顿的故居,也是他自己设计和参与建设的花园。在屋外的院子里,有两棵巨大的北美鹅掌楸,游客们很容易就与之擦身而过。
两百多年过去了,虽然这里是华盛顿生活许久的地方,但其实已经没有太多这位总统存在过的痕迹了。而与华盛顿产生过直接联系的事物,其实就只剩下屋外的那两棵鹅掌楸了。1785年,刚刚指挥完美国独立战争的华盛顿回到了弗农山庄,他种下了这两棵树,希望从此以后可以过上归园田居的生活。但还没等它们长高,他就又被国家召唤去担任总统了。
弗农山庄内的北美鹅掌楸,栽种于约1766年(图片来源:mountvernon.org)
鹅掌楸在弗农山庄静静地耸立了两百多年,长成了几十米高的参天大树。而亲手种下它的人,则早已经作古,成为了历史的一部分。这似乎就是鹅掌楸这种植物的写照,“行人不见树少时,树见行人几番老”,作为一种古老的大树,它总是在充当着时间的见证者。
鹅掌楸是木兰科的植物,但是它的特征与其他木兰科植物差别很大,就比如大部分木兰科的果实都是蓇葖果,长有鲜艳肉质的假种皮来吸引鸟类吞食继而传播种子,但鹅掌楸却是长出了翅果,当种子成熟时会犹如竹蜻蜓般旋转降落。所以鹅掌楸被单独划为了鹅掌楸亚科,以体现它的独特性。
鹅掌楸(左)与木兰科其他的物种相比,果实形状要“标致”不少(图片来源:flickr.com)
现存的鹅掌楸有两种,一种原产于我国中南部区域的鹅掌楸(Liriodendron chinense);而另外一种,也就是华盛顿种下的那两棵树,却是生活在北美洲东部的美洲鹅掌楸(Liriodendron tulipifera)。两种植物从树形、叶片和生活习性上都极为相似,但“故乡”却相隔万里,中间还有广阔的太平洋阻隔。植物不会动,当然不能靠自己远渡重洋,那么为何两种关系如此之近的植物,一个在中国,一个在北美洲呢?
鹅掌楸(左)、北美鹅掌楸(中)、以及二者杂交的后代(右)(图片来源:havlis.cz)
包括东亚-北美间断分布在内,全球共有五大不连续分布区域(图片来源:transylva-accommodation.blogspot.com)
那么是什么原因,导致了这么独特的现象呢?目前科学家们其实也没有完全搞清楚,但大致来说,在白垩纪之后,也就是在恐龙灭绝之后大约一千万年左右,此时地球上迎来了一个温暖的时期,大幅度的升温让地球上变成了一大片的森林,甚至连今天冰天雪地的北极地区在当时也长满了大树。两种鹅掌楸的共同祖先也同样生活在这片茂密的森林之中。
但随着后来地球温度开始下降,南极出现了冰盖,北半球也逐渐变冷。北极的冰川一路南下,摧毁了北半球大部分地区的森林,又伴随着青藏高原的隆起,很多植物只能在高山峡谷间求得一线生机。在欧洲和亚种中西部的鹅掌楸没能熬过环境的动荡而灭绝,只有东亚的鹅掌楸和北美的北美鹅掌楸,这两个幸存者得以存活至今,却也变成了天各一方,犹如古诗中写的一样:“盈盈一水间,脉脉不得语” 。
鹅掌楸不同时期分布示意图(图片来源:Nature Plants)
不过同样是鹅掌楸家族的成员,两种植物的命运却相差悬殊:北美鹅掌楸是美洲的先锋树种,在美国阿巴拉契亚山脉的南侧,成群生长着无数的北美鹅掌楸,在历史上它一直都是北美原住民重要的木材来源;但是生活在我国的鹅掌楸,很长一段时间内却只零星分布在南方的一些山野地带,就像是在陆地上的孤岛,种群之间被割裂的很严重,甚至让鹅掌楸面临灭绝的风险。
造成二者命运不同的最主要原因,是鹅掌楸自身的一个“缺陷”造成的。鹅掌楸属于异花授粉的植物,它只能接受其他个体的花粉。当鹅掌楸花朵含苞待放时,中间的雌蕊已经成熟,但雄蕊却还未长好,因此无法完成自花授粉。而当自己的雄蕊成熟可以传播花粉之时,雌蕊又已经失去授粉能力了,真可谓“君生我未生,我生君已老”。
北美鹅掌楸不仅在美国野外很常见,还经常作为行道木或观赏树木在城市中出现(图片来源:hillier.co.uk)
只不过由于鹅掌楸出现的时间太早,还没有能“驯化”出只为自己授粉,效率更高的专性传粉者,所以很多的花粉还是会被昆虫肆意挥霍,导致了授粉的成功率不高。另外,由于鹅掌楸开花的时间,恰恰是我国江南地区的梅雨季节,连绵的阴雨会限制昆虫的活动,也会降低授粉成功率。有科学家做过统计,在自然界鹅掌楸的结实率,也就是能够成功授粉产生果实的概率还不到1%,鹅掌楸面临着严重的生育难题。
日本画家于18世纪绘制的鹅掌楸(图片来源:网络)
相比之下,北美鹅掌楸的命运要好得多,它的结实率要比鹅掌楸高上不少。再加上冰川对北美洲的影响相对较小,北美鹅掌楸不至于只退却到山沟峡谷,而是依旧可以保持成片的规模,所以整体上拥有更强的活性。
其实不仅仅是昆虫们喜爱鹅掌楸,我们人类也很爱惜它。我们中国生长的鹅掌楸,叶片两侧肩部只有1对裂片,犹如清朝马褂的袖子,所以它还有“马褂木”的称号,而北美鹅掌楸,叶片两侧有2对裂片,其实才更像鹅掌。而鹅掌楸的花朵,9片精致的花瓣逐层交错,最外轮3片是淡淡的新绿色,中间渐渐过渡成黄色,里面的雄蕊像一座宝塔,上面还散发着甜美的味道,甚是可爱。由于花朵形状很像郁金香,所以鹅掌楸在国外还有“郁金香树”的名字。
当“郁金香”开满枝头,尤其的可爱(图片来源:stevesnedeker.com)
如此美丽的花朵,人类自然舍不得让它消失。不仅如此,鹅掌楸可以长得非常高大作为行道木,病虫害又少,还对空气中二氧化硫等有毒气体具有抗性,能在大气污染严重的地方存活。这么多优点集于一身的植物,我国的科学家其实很早就开始对其研究和保护了。
在其中,我国著名的林学家、南京中山植物园奠基人之一的叶培忠教授,做出了相当大的贡献。既然鹅掌楸有一个失散远方的“亲人”北美鹅掌楸,二者有着诸多相似的特点,那么是否能让二者“重逢”,让鹅掌楸家族重新变得繁茂呢?叶教授自南京中山植物园建立之初就开始鹅掌楸的育种工作,尤其是尝试用鹅掌楸与北美鹅掌楸进行杂交。
叶培忠(1899—1978),我国著名树木育种学家,树木育种学的先驱者之一,水土保持研究的开拓者之一(图片来源:纪念叶培忠教授网站)
经过数十年的努力,他于1963年成功以鹅掌楸为母本,北美鹅掌楸为父本,培育出了杂交的鹅掌楸并命名为“亚美马褂木”(Liriodendron chinense × tulipifera)。这样的成功,不仅让鹅掌楸摆脱了灭绝的风险,也是让科学家们对于远距离物种交流有了更多的认识。
如今,鹅掌楸凭着自己独特的优势,已经与椴树、银杏、悬铃木和七叶树一起,并称为“世界五大行道树”,在很多城市的道路两旁为行人们遮风避暑。而当年叶培忠教授用来杂交作为父本的那棵北美鹅掌楸,还生长在南京明孝陵文武方门一侧,足足有将近百岁高龄。
鹅掌楸的叶子在秋天构成漂亮的金黄色,是秋天独有的风景(图片来源:网络)
在岁月面前,鹅掌楸似乎总是淡然处之,以自己的超然物外看待着周遭的一切。当你走进宁波植物园,不妨也在园中的鹅掌楸面前驻足一会儿,捡一捡它独特的叶子,看一看它漂亮的花朵,在喧嚣中享受与时间和解的那一瞬间……
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