誰是寒冬“傳粉使者”

王雅涵

本期點評專家? 張永強? 中學高級教師，湖南省十佳科技教師。科普中國2021年十大科普人物獎獲得者，全國校園發(fā)明創(chuàng)意大賽、湖南省青少年科技創(chuàng)新大賽、湖南省創(chuàng)新編程與智能設計大賽、湖南省科學調(diào)查體驗活動評審專家組成員。

2022年元旦，我在南嶺植物園游玩時觀察到櫻花已經(jīng)盛開，植物園的工作人員李玉明老師還告訴我，這種植物結(jié)的果實也特別好看。

查找相關的資料后我了解到，南嶺植物園內(nèi)元旦期間盛開的櫻花名為鐘花櫻桃，又名緋櫻、山櫻花、福建山櫻花、寒緋櫻、緋寒櫻，為薔薇科李屬。鐘花櫻桃于2016年被南嶺植物園引種，2019年首次開花，每年的花期為12月到次年的2月。

然而，我腦海里產(chǎn)生了一個疑問：去年冬天比往年冷，鐘花櫻桃花顏色鮮艷，且雄蕊的花絲明顯長于雌蕊的柱頭，因此，鐘花櫻桃花不可能是風媒傳粉，反而比較符合蟲媒傳粉的特征。在大多數(shù)動物冬眠的情況下，是什么動物擔任了“傳粉使者”呢？帶著這個問題，我對鐘花櫻桃花的傳粉機制進行了研究。

一、研究目的

了解鐘花櫻桃花的形態(tài)特征。確定鐘花櫻桃花的傳粉者，了解傳粉者的形態(tài)特征。了解鐘花櫻桃花的傳粉機制。

二、研究方法

1.文獻法

查找文獻，了解鐘花櫻桃花的特征，了解太陽鳥的形態(tài)特征，了解鳥媒花的特征。

2.觀察與科學實驗法

（1）實驗器材

DMSZ7視頻一體機（深圳潤興光學儀器有限公司生產(chǎn)），望遠鏡，放大鏡，照相機，鑷子，剪刀，量筒，燒杯，試管，無水硫酸銅，氫氧化鈉，清水。

（2）觀察鐘花櫻桃花

觀察花的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、顏色，重點觀察雄蕊、雌蕊的特征，以及被鳥啄食后，花的形態(tài)變化等。

（3）觀察鳥

主要觀察鳥的種類、形態(tài)特征等。

（4）開展花絲還原糖實驗

往放有大量花絲的試管中倒入少量的清水，將花絲浸泡2小時后進行還原糖實驗，觀察溶液變化。實驗過程如下。

①制備斐林試劑。該溶液由甲、乙兩種溶液組成，甲液是質(zhì)量濃度為0.1 g/mL的NaOH溶液，乙液是質(zhì)量濃度為0.05 g/mL的CuSO4溶液。

②往試管內(nèi)倒入2 mL花絲浸泡液。

③往試管內(nèi)倒入1 mL斐林試劑（甲、乙液等量混合均勻后的溶液）。

④將試管放入盛有50 ℃～65 ℃溫水的大燒杯中加熱約2 min。

⑤觀察實驗現(xiàn)象。如果花絲浸泡液中還原糖含量較高，溶液中會出現(xiàn)磚紅色沉淀。

三、結(jié)果與分析

1.觀察鐘花櫻桃花叢中的活動對象

通過觀察鐘花櫻桃花的特征，我初步推斷，鐘花櫻桃花的傳粉者應是動物，而且最有可能是昆蟲。

于是，我在南嶺植物園連續(xù)觀察，尋找鐘花櫻桃花的傳粉者。首先我重點觀察了鐘花櫻桃花上昆蟲的活動情況。通過幾天的觀察，并沒有發(fā)現(xiàn)昆蟲訪花。我又解剖了許多盛花期的花，也未在其中發(fā)現(xiàn)昆蟲。在這期間，我反而發(fā)現(xiàn)許多鳥類經(jīng)常穿梭于花叢之中，于是我將觀察對象換成鳥類。

通過一段時間的觀察，我發(fā)現(xiàn)在鐘花櫻桃花上活動的鳥類主要有叉尾太陽鳥、橙腹葉鵯和藍翅葉鵯。通過觀察以及查找文獻，我對這3種鳥的形態(tài)特征、生活習性有了一定的了解。

2.猜測誰是鐘花櫻桃花傳粉者

通過觀察、分析3種鳥的生活習性、3種鳥訪花后花的形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化，我初步分析了傳粉者及其傳粉方式。

叉尾太陽鳥訪花后，花的結(jié)構(gòu)不再完整，部分花絲被啄食，出現(xiàn)參差不齊的現(xiàn)象。柱頭上有明顯的花粉，所以我推測叉尾太陽鳥為有效傳粉者。

橙腹葉鵯訪花后，花瓣和柱頭上都有不同程度的啄痕，因此說明其以花為食，不是傳粉者。

藍翅葉鵯的訪花頻率最高，它訪花后花部結(jié)構(gòu)不完整，我猜想其同樣為有效傳粉者。

3.用還原糖測定實驗研究傳粉機制

取盛開的鐘花櫻桃花中的花絲、花瓣、雌蕊，分別用蒸餾水浸泡24 h后得到浸泡液，并對浸泡液進行還原糖測定實驗。

實驗結(jié)果表明，鐘花櫻桃花的花絲中含有還原糖，柱頭上有一定量的還原糖，即鐘花櫻桃花的花柱上可產(chǎn)生花蜜。因此可以確定，叉尾太陽鳥和藍翅葉鵯、橙腹葉鵯以花蜜和花絲為食，并在取食的過程中完成了傳粉過程。

四、實驗結(jié)論和討論

1.鐘花櫻桃花為鳥媒花的特征

（1）開花時間

鐘花櫻桃的開花時間一般為每年的1—2月，這是一年當中最寒冷的時段，昆蟲都在冬眠，因此排除了蟲媒傳粉的可能性。

（2）花的顏色

鐘花櫻桃花顏色鮮艷，呈紅色或粉紅色，易吸引鳥類。

（3）花絲與柱頭的長度

經(jīng)過觀察，花絲的長度等于或長于柱頭的長度，鐘花櫻桃花是倒掛著的，花絲上的花粉通過風力很難傳遞到柱頭上。因此，可以排除鐘花櫻桃花通過風媒傳粉的可能性。

（4）花絲和柱頭上含有一定量的還原糖

在還原糖測定實驗中，含雄蕊和雌蕊的浸泡液都變?yōu)榇u紅色，說明溶液中含有較多的還原糖。因此可以確定，在雄蕊的花絲和雌蕊的柱頭上含有較多的還原糖。含有花瓣的浸泡液在還原糖測定實驗中沒有變?yōu)榇u紅色，說明花瓣中很少含有或者未含有還原糖。

2.鳥適于傳粉的特征

在南嶺植物園內(nèi)為鐘花櫻桃花傳粉的鳥類是叉尾太陽鳥、橙腹葉鵯和藍翅葉鵯，它們共同的特征是體形小、喙尖銳。因為雄蕊的花絲和雌蕊的柱頭上有較多的還原糖，鳥兒喜歡啄食花絲，吸食柱頭上的花蜜，從而完成傳粉。

五、創(chuàng)新點

1.觀察到鐘花櫻桃花為鳥媒花的特征有：倒掛的花形、雄蕊中的花絲等于或長于雌蕊的柱頭、花顏色鮮艷、花絲上有較多的還原糖。

2.證實了南嶺植物園鐘花櫻桃花的傳粉者為叉尾太陽鳥、橙腹葉鵯和藍翅葉鵯，它們的共同特征是體型小、喙尖銳。

3.推測鐘花櫻桃花的傳粉過程有如下幾種：一是鳥啄食花絲時，通過振動將花粉傳到同朵花的柱頭上;二是鳥啄食其中一朵花的花絲時，花粉黏附在鳥羽上，鳥再去啄食另一朵花時將花粉傳到另一朵花的柱頭上;三是鳥啄食其中一朵花的花絲時，花粉黏附在鳥羽上，鳥吸食同一朵花或在另一朵花上吸食花蜜時將花粉傳到相應的柱頭上。

六、今后的研究方向

鳥羽是如何帶走花粉并將花粉傳給另一朵花的？除了還原糖外，花絲上有沒有其他成分吸引鳥類來吸食？這是我今后的探究方向。

在整個實驗過程中，感謝南嶺植物園李玉明老師的悉心指導，并提供了所有的器材支持和相關的理論支撐。在論文寫作過程，感謝宜章一中劉文平老師給予了相應的指導。（指導老師：李華軍? ?毛海波? ?徐? ?莉? ?劉承忠）

專家點評

本項目的完成，源于作者良好的觀察習慣：能聯(lián)系所學知識，并運用所學知識解釋自己見到的生物學現(xiàn)象;善于提出問題，并用所學知識去解決問題。

作者在觀賞寒冷季節(jié)盛開的櫻花時，聯(lián)想到自己所學的植物的兩種傳粉方式——蟲媒傳粉和風媒傳粉，然后通過觀察和分析，發(fā)現(xiàn)這兩種傳粉方式都不適合鐘花櫻桃花。在后續(xù)的觀察中，發(fā)現(xiàn)有鳥兒經(jīng)常在鐘花櫻桃花上活動，于是聯(lián)想到是不是鳥兒傳粉。最后通過實驗驗證了自己的猜想，在實驗過程中學習了新知識。

本實驗設計科學合理，實驗數(shù)據(jù)記載完整，實驗分析有科學依據(jù)，實驗結(jié)論科學。建議作者進行多次實驗，取平均值。此外，本項目可進行持續(xù)研究，觀察是否還有其他鳥類為鐘花櫻桃花傳粉。

（欄目編輯? 秦銀銀）A0A7CFF6-7C29-4613-BA6E-9A87051CAEC8