花儿为什么这样红
2006/7/15 来源:南京中山植物园

   “花儿为什么这样红?”是人们对花朵的赞叹和歌颂,那么从科学角度讲是怎样的原理呢?
  万紫千红,红蓝交辉,都是花青素在不同的酸碱反应中所显示出来的。不论是花还是叶,它们的细胞液里都含有由葡萄糖变成的花青素。当它是酸性的时候,呈现红色,酸性愈强,颜色愈红。当它是碱性的时候,呈现蓝色,碱性较强,成为蓝黑色,如墨菊、黑牡丹等。而当它是中性的时候,则是紫色。
还有“战地黄花分外香”的菊花,“金英翠萼带春寒”的迎春花,都呈黄色。菊科植物除了黄花以外,珲多橙色的花。橙色与柑橘、南瓜等果实的颜色相似,而最典型的是胡萝卜,所以表现这种色彩的色素,就被称为胡萝卜素。
  至于白花,那是因为细胞液里不含色素的缘故。有些白花,下如菊花,萎谢之前微染红色,表示它这时也含有少量的花青素了。变色的一个特殊例子是添色木芙蓉,早晨初开白色,中午淡红,下午深红,一日三变,愈开愈美丽。又如八仙花,初开白色微绿,经过几天,变成淡红,或带微蓝,它不像添色木芙蓉那样朝开暮落。至于一般的花,大都初开时浓艳,后渐淡褪。
  此外,还需要用物理学原理来解释。太阳光经过三棱镜或水滴的折射,会分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。这七种颜色的光波长短不同,紫光波短。酸性的花青素会把红色的长光波反向出来,送到我们的眼帘,我们便感觉到是鲜艳的红花。同样,中性的花青素反射紫色的光波,碱性的花青素反射蓝色的光波,胡萝卜素有不同的成分,便分别反射黄色光波或橙色光波。白花不含色素,但组织里面含有空气,会把光波全部反射出来。有的花瓣,表面有较多的细微而排列整齐的玻璃球似的突起,看起来好像丝绒,能够像金刚石那样强烈地反向光线,色彩就更为鲜艳,如某些月季花就是。
  花儿的颜色还有它生理上的需要。光波长短不同,所含热量也不同:红、橙、黄光波长,含热量多;蓝、紫光波短,含热量少。花的组织,尤其是花瓣,一般都比较柔嫩。在野生状态,红、橙、黄花都生长在阳光强烈的地方,反射了含热量多的长光波,不致引起灼伤,有保护的作用。蓝花都生长在树林下、草丛间,反射短光波,吸收微弱的含热量多的长光波,对它的生理作用有利。白花也多阴性植物,有些夜间开放,反射了全部的光波,是另一种适应措施。自然界少有黑色的花,只有少数的花偶然有黑色的斑点,因为黑色吸收全部的光波,热量过多,容易受到伤害。
  从进化的观点来考察,它有一个发展的过程。裸子植物的花是原始的形态,都带绿色,而花药和花粉则呈黄色。在光谱里面,与绿色邻接的,长波一端是黄、橙和红,短波一端是青、蓝和紫。我们可以说,花色以绿色为起点,向长波一端发展,由黄而橙,最后出现红色;向短波一端发展,是蓝色和紫色。红色应是最晚出现的花色,在进化过程中居于顶峰,最鲜艳,最耀眼。
从达尔文的自然选择学说来看,昆虫起到了重要的作用。亿万年前,裸子植物在地球上出现的时候,昆虫还不多。花色素淡,传粉授精,依靠风力,全部是风媒花。后来出现了被子植物,昆虫也繁生起来。被子植物的花有了花被,更分化为萼和花冠(花被和花冠能称花瓣)。花瓣不再是绿色,而是比较显眼的黄色、白色或其他颜色。形状也大了,有的生有蜜腺,分泌蜜汁,有的散发芳香,这就成为虫媒花。“蜂争粉蕊蝶分香”,昆虫给花完成传粉授精的作用。
  昆虫采蜜传粉,有一特殊的习性,就是经常只采访同一种植物的花朵。这个习性有利于保证同一种植物间的异花传粉,繁殖后代。这样可以固定种的特征,包括花的颜色。我们可以设想,假如当初有一种植物,花色微红,由于其中红色比较显著的花朵,容易受到昆虫的注意,获得传粉的机会较多,经过无数代的选择,在悠长的岁月中,昆虫就给这种植物创造出纯一、显著、鲜艳的红色花朵。昆虫参与自然选择的作用,造成各种不同的植物,也造成各种不同的花色。
  花儿为什么这样红?最后还要归功于人工选择。自然选择进程缓慢,需要经过很长的时间才能显示它的作用。人工选择大大加快了它的进程,能够在较短的时间内取得显著成果。例如牡丹,由自然选择了亿万年造成的野生原种,花是单瓣的,花色也只有粉红的一种。经过人工栽培,仅就北宋中叶(11世纪)那一个时期来说吧,几十年工夫,就创造出多叶、千叶(重瓣)、楼子(花心突起)、并蒂等深红、肉红、紫色、墨紫、黄色、白色等几十个品种。再如大丽花,原产墨西哥,只有八个红色花瓣。自从美洲发现以后,才开始人工栽培,现在已有上千种形状、颜色不同的品种。又如虞美人,经过培养,已有红、黄、橙、白各种颜色,却从来没有出现过蓝色。上一世纪末,美国的著名园艺育种家蒲班克,发现一株花瓣上好似有一层烟雾的虞美人,特意培养,到本世纪初,便育成了各种深浅不同的蓝色虞美人,为花卉园艺增添了新的品种。