三枚萼片、三枚花瓣、一个合蕊柱，这样独特的外貌让我们可以很容易辨认出兰科植物。兰科植物种类丰富，当前确认的约有815属22000-27000余种。它们的花瓣千姿百态，有袋状的兜兰（Paphiopedilum spp.）、瓣状的文心兰（Oncidium flexuosum）、分叶状的鹤顶兰（Phaius tancarvilleae）、丝状的章鱼兰（Prosthecheacochleata）等超过数十种类型，颜色也极为丰富，几乎涵盖了可见光谱中的所有颜色，如红色系火焰兰（Renanthera coccinea）、紫色系紫纹兜兰（Paphiopedilum purpuratum）、白色系夜夫人白拉索兰（Brassavola nodosa）等等；身材魁梧如身高最高可达7米的皇后兰（Grammatophyllum speciosum），娇小柔弱如花序仅有1-2cm的小沼兰（Oberonioides microtatantha）。兰科植物的每个形态、每种特点都不是随便长长，而是为了生存、繁衍、适应环境，千锤万凿雕刻出来的自然艺术品。
图片说明：1.文心兰2.鹤顶兰3.章鱼兰4.火焰兰
5.紫纹兜兰6.夜夫人白拉索兰7.皇后兰8.小沼兰
（图片来源：李光敏、刘冰、吴棣飞、华国军、
金宁、叶喜阳；NParks Flora & Fauna Web；制图：李彤）
一、努力+运气=增加被自然选择的概率约6500万年前，一颗直径10公里的小行星以每秒20公里的速度撞击地球，引发了海啸、全球性火山爆发、食物链断裂和持续数年的“核冬天”，称霸地球1.6亿年的恐龙就此灭绝，在这场“末日筛选”中，仅有约25%的物种幸运地被自然选择存活下来，成为“新生代地球”的新主人，其中就有兰科植物的祖先。
成功很大程度上取决于是否被环境选择，身上的技能越多，被选择的概率就越大。碰巧在白垩纪末大灭绝前经历了一次全基因组复制（WGD）事件的兰科植物祖先，将自己的遗传密码完整复制了一份，并在较短的时间内分化出即可陆生，又可附生，还可腐生的五个亚科—拟兰亚科(2属17种)、香荚兰亚科(15属种)、杓兰亚科(5属种)、树兰亚科(500多属24000种)和兰亚科(208属3630种)（数据截至2019年），这些植物能够在不同的气温、温度与光照条件下存活，如此强大的环境适应性不仅让兰科植物从灭绝边缘幸存，还让它们迅速占据了因大灭绝造成的空缺生态位，逆袭成为可以在地球上大部分栖息地定居的居民，发展成当今被子植物中种类最丰富且形态高度特化的类群之一。
兰科植物的现代分布区域
（图片来源：Pérez-Escobar et al.2024）
图片说明：1.热带雨林多花兰2.温带森林广布小红门兰3.温带草原湿润地带的紫花地丁
4.湿地生境中竹叶兰5.荒漠边缘地区的百岁兰6.人工栽培的蝴蝶兰
（图片来源：朱鑫鑫、朱仁斌、金宁、魏泽、李光敏；制图：李彤）
二、摒弃短板，躺平但不摆烂生活在阴湿环境的腐生兰天麻（Gastrodia elata）是反内卷的榜样。在郁闭且光照微弱的的森林中，努力争夺生存资源以获取更多营养物质是生存的关键（如红杉拼命长高争夺阳光），因此许多植物选择在光照竞争中拼命内卷“光合技术”。生活在卷王圈子的天麻却生的身材矮小，没有根也没有叶，全身上下最宝贵的就是它的块状根，这样的天麻如果要靠“光合技术”提高竞争力似乎很难存活，于是天麻没有拘泥于传统思路，它们分析了环境和自身条件，不跟风卷“光合技术”，而是选择“躺平”，逐步“卸载”掉光合相关基因，将制造养分的任务外包给真菌。这种截然不同的生存路径，节省了大量维护叶绿体的能量成本，节省来的能量成本可以帮助天麻专注于发展分解真菌细胞壁，比如3倍扩张分解真菌细胞壁的几丁质酶基因、通过海藻糖水解酶高效分解真菌菌丝中的养分来榨取营养，使其能在黑暗的森林底层稳稳地“躺赢”，过着衣来伸手饭来张口的神仙生活。
1.天麻全株2.天麻花序3.天麻块状根
（图片来源：安红旗、魏泽、赵宏；制作：李彤）
三、降本增效，薄利多销兰科植物不仅是“反内卷王”，还深谙“降本增效”之道。胚乳是种子中储存营养物质的重要营养包，但也同时会一定程度上增加种子的体积和重量。为了扩大种子的扩散范围，兰科植物再一次选择“断舍离”，卸载掉产生胚乳的typeI Mβ MADS-box基因，成功把自己的种子进化成轻量级选手。没有胚乳的兰科植物单个蒴果内通常有上万粒种子，这些种子仅0.3-14微克，形似灰尘，可借助风力传播数百公里，甚至附着在鸟类羽毛上远行。这种“轻量化设计”大幅提升了种群的扩散能力，让它们能够到达树皮缝隙、岩石表面等特殊的生态位。
（图片来源：ZHANG·G·Q et al.,2017；制图：李彤）
四、主动适应环境，化被动为主动植物的生长发育需要充足的营养物质，在遇到营养条件不足的情况时，兰科植物没有抱怨环境，而是主动改变，适应环境。
附生性兰科植物在根部进化出了特殊的适应性构造，比如海绵表皮和根膜，这些组织可以帮助它们更好附生于其他植物（通常是树木）、岩石和固体物上，并从雨水和空气中收集水分和养分。比如野生蝴蝶兰（Phalaenopsis aphrodite）大多生长在树枝上，它们的部分根系会紧贴在一些灌木或缠绕在树干上，但不会吸取树木的养分，只是依靠树木吸取空气中的养分水分，并不会对树木造成任何伤害。这种附生特性帮助它们占领了许多其他植物企及不到生境领地,而且这些生境之间存在很大差异，容易隔断兰科植物物种的基因交流(即生境隔离)，有助于促进兰科植物内部新物种的产生。
蝴蝶兰
（图片来源：李光敏）
五、创新进取新领域，填补“传统技术”空白近亲繁殖会影响人口质量，植物也是。植物们为了防止后代同质化，在胚乳中进化出了杂交屏障的功能，可阻止新形成的多倍体与其非多倍体祖细胞进行杂交，进而促进被子植物的进化。
缺少胚乳的兰科植物也有自己的办法，它们大胆创新，将花粉粒粘合成块，形成花粉块，花粉块不会像花粉那样漫无目的、广撒网式的散播，而是可以附着在授粉昆虫身上在花朵间进行一对一的传粉。花粉块的形成，是兰科进化史上的一项关键创新，不仅促成了生殖隔离，有助于新物种的形成，还在该种群的辐射分布方面发挥重要作用。
（图片来源：引自Mark Whitten）
六、聚焦优势，灵活迭代新策略独特的花粉团结构虽很好解决了后代同质化的问题，但也局限了兰科植物授粉的渠道，使得兰科植物只能依靠虫媒或者自花授粉，难以利用风媒传粉。为了使后代更优秀，兰科植物只有很少一部分会选择自花授粉，如大根槽舌兰（Holcoglossum amesianum），所以兰科植物对于昆虫的需求随之增加。如何吸引昆虫？独特的唇瓣结构发挥了优势。
图片：大根槽舌兰自花授粉过程
a. 花粉从花药运输到柱头过程中花部结构的排列及其运动（虚线）（在 c-g 中描述）；b. 授粉开始前开放的花朵；c. 花药帽打开并从蕊柱上脱落；d. 花丝顶端携带两个花粉块上升；e. 向下弯曲穿过蕊喙；f. 花丝接着向上朝柱头弯曲；g.将花粉块插⼊柱头腔
（图片来源：蓬斛阆苑、Liu et al.，2006）
唇瓣（修饰的花瓣）是兰科植物其最显著的特征之一，可以吸引昆虫并为其提供采蜜时的“着陆平台”。发现自己唇瓣优势的兰科植物，不断放大自己的优势，在唇瓣的形态、颜色、气味等方向发力创新。部分兰科植物（约有1/3）通过模拟、伪装等手段，诱骗传粉者为它们传粉，比如足茎毛兰（Eria coronaria）利用唇瓣上的黄色斑块模拟成美味的食物，吸引馋嘴的中华蜜蜂的光临。
（图片来源：昆明植物研究所官网）
南非的无报酬兰花Disa pulchra与鸢尾科植物Watsonia lepida分布区域重叠，于是它们模仿这种鸢尾科植物的颜色和花型，吸引它们的“客户虫虫”前来觅食，昆虫在两者之间难以分辨，最终为兰花完成传粉。
南非的无报酬兰花Disa pulchra和鸢尾科植物Watsonia lepida对比
(图片来源：Schlüter PM et al.,2008）
土蜂兰（Ophrys speculum）唇瓣呈现金属光泽的蓝色斑块，模拟雌性胡蜂腹部，同时还释放出与雌性昆虫相似的性激素信号，就像“蓝牙信号一样”，等待发情的雄性胡蜂前来配对传粉。
土蜂兰
（图片来源：李佳侬）
“受骗的”胡蜂
（图片来源：http://www.pharmanatur.com）
长瓣兜兰利用花瓣上的黑色突出物模拟黑带食蚜蝇的幼虫食物，让黑带食蚜蝇母亲误以为这是食物丰富的哺育场所，兴高采烈地前来产卵，在产卵过程中为长瓣兜兰完成授粉。
1.长瓣兜兰上的黑色突出物
2.产卵的黑带食蚜蝇3.黑带食蚜蝇的卵
（图片来源：昆明植物研究所官网；史军等，2007）
当植物学家一层层剥开兰科植物的进化奥秘时，也同时向我们展现并传递了兰科植物坚强的生存智慧，让我们在欣赏它们美丽外表的同时，也感叹生命的奇迹。当下，我们正面临着文化、科技进步带来的多重冲击，如何才能更好度过这个充满不确定性的时代？或许可以用谦逊的态度，学习参考自然的智慧，通过“分析环境与自身条件—规避短板不盲目内卷—聚焦优势大胆创新—长期稳定发展”这样的生存SOP去思考新的生存路径，探索出适合自己的核心竞争力和立足之本。
作者：中国科学院植物研究所李彤
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