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让花粉过敏者痛不欲生的,其实是看似没花的植物

时间: 2020年04月28日 | 作者: SME | 来源: SME科技故事
又是一年春好时,面对姹紫嫣红有人甚至流下了泪水。然而这并不一定是因为激动得情不自禁,也有可能是花粉过敏导致的不能自已。


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图片来源:medicine.com


来源  公众号“SME科技故事”


春天里过敏体质人群每一次出门都是一场“大战”。出门前必须做好全副武装:口罩眼镜、防花粉帽子、高领内衣甚至滑溜布料的外套。回家后还要在第一时间换下衣物,洗脸甚至洗澡。这都是喷嚏瘙痒,鼻涕眼泪等“惨痛经历”带来的血与泪的教训。


然而就算已经刻意远离了所有的开花植物,也没有闻到花香,但还是出现了过敏症状,这就让人开始怀疑这些花粉是不是能够“精准打击”。有趣的是,花粉过敏者有时会有更奇妙的经历:在家种花没有问题,但是一出门就会中招,就像踏入了“毒圈”一样。


事实上这些导致过敏反应的花粉在其花期时大量地存在于空气中,于是乎春天齐放的百花理所当然地背了这个锅。


这些花以被子植物为主,其中大多数都是通过昆虫来传递花粉,我们称之为“虫媒花”。它们的花粉被传粉昆虫牢牢地“控制着”,因而通常不会在空气中随意传播而引起过敏反应。


恰恰是那些一直被我们忽略的,通过向空气中释放花粉来传递花粉的植物,才是引起过敏反应的罪魁祸首,我们称之为“风媒花”,比如杉树、橡树、榆树等树木,以及豚草、沙蒿等不起眼的杂草。 它们没有鲜艳且芬芳的花,但是它们产生的花粉确实多得惊人。有多大量呢?我们可以通过下面这个动图感受一下。


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在花期中,风媒花会释放数十亿的花粉到空气中,这些花粉在空气中存留的时间从几小时到 4-5 天不等,少数花粉颗粒在沉积前甚至可以随风飘上 14000 米的距离。


所以在风媒盛开的季节,你可能会在停在室外的车子上、水池表面看到这么一层黄色的颗粒物,当然与鼻涕瘙痒相比,这些都是小问题。


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车子上的花粉



花粉症的“元凶”


以樱花闻名的日本就深受花粉过敏的影响。2018 年的数据显示全日本已经有超过百分之四十的花粉症患者,东京都内更是达到了近 50%。


花粉症是由花粉过敏引起的疾病,可以说是日本的国民病了,但这并不是樱花导致的,日本 80% 的花粉症元凶其实是一种杉树。每年的 2 月到 4 月初,春暖花开之际,便是花粉症患者的痛苦与煎熬时期。


在 2019 年春季,日本杉树花粉大爆发,花粉飞散量达到了 6 年以来的最高值。日本媒体甚至表示,此前从未得过花粉症的人也有可能得病;为了抵御花粉的侵袭,有的办公楼甚至不惜用高成本内建空气过滤器。


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在今年 2 月末,因为日本的持续强风,导致大量杉树花粉飘散,标志着花粉季高峰期提前来临。关东地区的 257 台花粉观测设备在 23 日上午就捕捉到了 3.3 万个花粉颗粒,当地甚至出现了“花粉彩虹”,即在太阳周围形成一个彩虹般的光环。 其实在 2019 年 3 月 8 日清晨,关东地区也出现过这样的现象。顾名思义,当阳光穿过特别浓密的“花粉云”时,就形成了一个花粉光环,就像水滴折射阳光形成彩虹,只不过固体花粉粒是使光线发生衍射。


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2019年关东地区出现的“花粉彩虹”


虽然这是一个很美的现象,但是对于花粉症人来说并不美好,有人甚至将它形容为“美丽的恶魔”。 有趣的是,花粉的源头杉树主要是在二战以后所种植的,为城市重建提供大量的木材,而在当时并没有很严重的花粉症。直到日本首次举办奥运会的 1964 年,才首次确诊了由柳杉花粉引起的过敏。而现在据说日本有发现患有花粉症的猴子以及宠物狗。


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杉树及花粉


我国陕西榆林其实也有类似的经历,当地在上世纪 50 年代开始使用沙蒿等植物固沙。沙蒿属于菊科蒿属植物,因耐旱速生、经济易得成为防风固沙的主力军。但是从上世纪 90 年代开始,越来越多人出现过敏性鼻炎的症状。2003 年至 2006 年期间,榆林神木县医院联合北京协和医院连续观察发现,神木县及周边地区夏秋季(7—9月)的花粉量超过全年总量的 80%,其中蒿属植物花粉是主要组成成分。


另外研究人员发现,夏秋季花粉症患者中最主要的致敏花粉为蒿属花粉,其中 97.31% 的患者罹患过敏性鼻炎,超过 40% 的患者出现哮喘。


由此可见并非春天才会有花粉过敏,事实上花粉过敏具有两个高峰期。春季以松科、柏科、桑科等树木花粉为主,而在秋季,蒿属、藤草属等草本植物也会释放大量的花粉引起过敏。


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桑树花粉



“简单粗暴”的风媒花


当然这些花粉并不是为了让你难受,而是为了自身的繁殖。那么问题来了,同样都是花,为什么我们很少看到桃花、樱花的花粉,但是这些几乎看不到花的植物却可以产生如此大量的花粉呢? 我们知道艳丽招摇的花是植物的生殖器官,而花粉包含着植物的雄性生殖细胞,早在 1760 年博物学家卡洛勒斯·林奈(Carolus Linnaeus)就使用了这一名词。 在植物的繁殖过程中,授粉是果实与种子形成的关键步骤。简单地说,授粉是被子植物花粉粒从花药转移到柱头的过程;而在裸子植物中,它是花粉粒从小孢子叶转移到胚珠微孔的过程。 我们所熟悉的桃花、梨花以及樱花等虫媒花,凭借它们鲜艳的花朵以及芬芳的香味,得以吸引勤恳的蜜蜂、蝴蝶等昆虫为它们授粉。此外它们的花粉粒较大,有较高的黏性,容易黏附在昆虫的身体上,这也使他们很难通过空气导致花粉过敏。 有些虫媒花更加机智。有的植物会用类似于某些昆虫雌性的花朵来吸引雄性,当雄性试图与“假雌性”交配时,就能够完成授粉。比如分布在地中海沿岸的角蜂眉兰像极了一只雌性胡蜂,以此来吸引雄蜂传粉。


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角蜂眉兰


相比之下风媒花就很“简单粗暴”。风媒花包括了大多数的裸子植物与少数的被子植物,裸子植物一般不会开花。松属植物中,在新枝基部具有由鳞片组成的雄花序,我们称之为雄球花或者小孢子叶球。


在每一个鳞片的下表面上具有两个长形的花粉囊,花粉囊内有多数花粉。当花粉囊成熟时,大量黄色带翅的花粉粒便散出随风飘荡,最远可达数十至数百公里。


风媒花中的被子植物会开花,其中约有十分之一的被子植物属于风媒花,比如水稻、玉米等禾本科植物。但是这些花往往很小,而且没有花瓣,也没有特殊的颜色、气味或者花蜜,显然是没有昆虫愿意大费周章地找到它们,并无私地帮助它们授粉的。 为了弥补没有昆虫针对性授粉造成的花粉损失,风媒花的“雄花”倾向于产生大量的花粉。花粉的数量越多,授粉的机会就会越大。当花粉从榛子树、橡树和其他树木上脱落时,甚至可以看到花粉云。


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云杉林间的花粉云


对于一些靠风传粉的被子植物来说,它们的雄花有许多长花丝终止在暴露的雄蕊中,雌花有长羽毛状的柱头,并且具有很强的粘性。另外风媒花通常比叶出现得更早,而且高过叶的位置,这样就不会妨碍花朵周围空气的流通。


不过风媒植物并不总是被昆虫“打入冷宫”。与虫媒植物相比,风媒植物的花粉更小、更轻,对昆虫的营养价值很低。不过当虫媒花所含的高蛋白花粉较少时,昆虫也会将目光转向风媒花。 此外,蜜蜂身体周围产生的静电场也可能在无意中捕捉到风媒花的花粉,这也许可以解释为什么没有观察到蜜蜂去拜访豚草,但它们在豚草开花期酿造的蜂蜜中经常可以发现豚草的花粉。


当然也有一些钟情于风媒花的蜜蜂。比如独居蜂经常拜访草花,大黄蜂经常从玉米穗子及其他谷物上收集花粉。


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玉米雄花


相比于借着大风的无差别漫无目的地飘荡,昆虫的“定点投放”显然更加精准高效。有化石研究表明,在二叠纪以前,种子植物的花粉基本是靠风传播,当然那时还没有真正意义上的被子植物。 不过科学家在早二叠纪的昆虫化石的肠道内发现了半消化的花粉颗粒,推测这很可能是地球上第一批传粉者。不过真正意义上的被子植物在大约 1 亿年后的白垩纪才出现,这说明即使当时有些植物与昆虫之间产生了相互协作,但是在那个时代虫媒传粉并没有什么优势。


在长期的自然选择及协同进化中,昆虫与虫媒花之间形成了互惠互利的关系,虫媒花不断地突出自己的鲜艳,产生特殊的气味或者花蜜,而昆虫则产生适应花结构的口器,所以很难回答“先有虫媒花还是先有授粉昆虫”这个问题。


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在这个过程中,不同的花之间则出现了趋同进化。如果两个亲缘较远的植物都是由夜蛾授粉,那么它们的花朵会聚在一种被夜蛾识别的形状上,比如白色花、甜甜的气味以及夜间开花等。


不过这是否说明虫媒植物比风媒植物进化地位上高级呢?显然不能,虫媒花与风媒花都是对环境适应的结果,都是各自进化水平上的“最高级”。现在甚至也有研究表明被子植物中的风媒花大都由虫媒花二次进化而成。


而花粉过敏可以说是风媒植物在追求繁育时对其他物种产生的副作用,当然过敏体质对人来说也有遗传因素的影响。


不过无论是日本打算用其他树种取代先有的杉树,还是找到无花粉的杉树突变体来缓解花粉症,对过敏体质人群来说,不仅要看身边的花开花落,更需要多关注当地的“花粉指数”,做好防护措施。



参考资料:

Master Blaster. High pollen levels in Eastern Japan create pretty rainbow suns. Sore News 24. 2019.3.9.

王西洛. 日本花粉季提前进入高峰期:3成民众受困扰,出现“花粉彩虹”. 海外网. 2020.2.24.容江. 阳春三月风光好,无奈花粉逞凶狂. 客观日本. 2018.4.4.三北地区过敏性鼻炎泛滥,罪魁祸首是谁?财新网. 2017.9.1.Ankita Ray. Short notes on Anemophilous and entomophilous pollination. Preserve Articles.Krassilov, V. A.,Rasnitsyn, A. P., Pollen in the guts of Permian insects: first evidence of pollinivory and its evolutionary significance. Lethaia, 1997(29), pp. 369-372.Regina Bailey. 10 Facts About Pollen. Thought Co. 2018.7.26.Wind and Water Pollination. U.S. Forest Service.