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第23章 植物之谜(5)

植物的脉搏

最近,一些植物学家在研究树木增粗速度时惊异地发现,活的植物树干,有类似人类脉搏一胀一缩跳动的现象,而且这种植物“脉搏”还有明显的规律性。每逢晴天丽日,太阳刚从东方升起时,植物的树干就开始收缩,一直延续到夕阳西斜。到了夜间,树干停止了收缩,反过来开始膨胀,直到第二天早晨。植物这种日细夜粗的搏动,每天周而复始,但每一次搏动,膨胀总略大于收缩,于是,树干就这样增粗长大。

有的植物学家在解释这种奇特的脉搏现象时说,植物“脉搏”是植物的正常生理现象,是由植物体内水分运动引起的。当植物根部吸收的水分与叶面蒸腾的水分一样多时,树干几乎不发生粗细变化;如果吸收的水分超过蒸腾的水分,树干就要增粗;相反在缺水时,树干又会收缩。遇到下雨天,树干“脉搏”的收缩几乎完全停止,这时它总是不分昼夜地持续增粗。直到雨后转晴,树干才重新开始收缩,这也许是植物“脉搏”中的一个例外。

也有的植物学家从另一个角度来解释:在夜晚,植物气孔总是关闭着,这就使水分蒸腾大大减少,所以树干增粗;而白天,植物叶片上的大多数气孔都开放,水分蒸腾增加,树干就收缩。

以上的解释似乎很有道理,但是,进一步的深入调查后发现,并不是所有的植物都有典型的“脉搏”现象,这就使植物学家感到某种困惑,为什么有许多植物不产生“脉搏”现象?是否还有其他的原因在影响植物的“脉搏”?

植物免疫之谜

导言:植物有一定的免疫能力,这是植物学家长期研究的结论。但植物免疫的机理是什么?科学家没有搞明白。老鼠和蟑螂有很强的抗药性,所以灭鼠药、灭蟑灵不断升级换代,人们如果掌握了植物的免疫机理,培育出新的粮食作物,相信对人类只有好处,没有坏处,每年仅杀虫剂费用就不知少花多少。植物在地球上已经历了漫长的岁月,不知有多少真菌、病毒、细菌等寄生物侵蚀过植物,但至今地球上的植物仍如此繁多,足以说明植物具有抵御外界病毒侵入的免疫机制。

一个世纪以来,人们对植物应用免疫方法抗病进行了一系列研究。把诱导因子接种在幼植株上,使植物整体产生免疫功能,以达到抗病的目的。方法就是将这些诱导物喷洒在叶子表面、浇灌根部或直接注射进植物体内。对同一种植物来说,诱导因子可以是多种的,诱导产生的抗病性也不局限于一种病原菌,防护具有一定的广谱性。德国人曾用灰葡萄孢浇灌菜豆的根,使植株免疫。美国人用瓜类刺盘孢和烟草坏死病毒诱导黄瓜免疫,使黄瓜对黑茎病、茎腐病、黄瓜花叶病和角斑病等10种病害产生了抗性。单一诱导可使植株免疫4~6周,若再次强化诱导,免疫效应一直可延续到开花坐果期。目前,人们使用免疫诱导已经在烟草、黄瓜、西瓜、甜瓜、菜豆、马铃薯、小麦、苹果等多种作物中获得成功。

免疫诱导可以降低病原菌进入免疫植株的穿入能力。免疫诱导还可使植株形成化学屏障,抑制真菌发育和细菌、病毒的侵入增殖。

免疫植株中的植物抗病毒素明显增多,植物抗毒素可以直接抑制病原菌的生长。

植物免疫有很大潜力,它不仅可以强有力地控制病害,而且有不污染环境的突出优点。由于植物免疫还有许多问题未解决,比如免疫所能控制的只是部分植物部分病害,免疫机理也尚未完全搞清,免疫作用的稳定性和遗传性还有待进一步研究等等,所以目前植物免疫大多还只停留在实验室阶段,极少投入田间应用。但是植物免疫的前景是广阔的,经过科学家们的不断努力,相信它会在不远的将来造福于人类。

植物防御侵害之谜

导言:植物因位处食物链最低端,为了生存,它也具有不同的防御能力。有的浑身是刺,让敌人无处下口;有的皮坚肉厚,让敌人啃不动,咬不烂;有的身藏毒素,让敌人吃一次就不敢尝试第二次……这样拟人化地形容植物,可能高抬了它们的主动意识,但就事实来说,效果却是明显的。全世界已经知道的植物有40万种,几乎在地球的每一个角落都有它们的身影。尽管它们随时面临着微生物、动物和人类的欺凌,却仍然郁郁葱葱、生机勃勃,那是因为植物虽然是一些花草树木,但也有一套保护自己的方法和防御武器。

我们到野外旅游的时候,进入灌木丛或草地时,要小心一点,因为草丛或灌木丛中有长刺的植物,被它们扎一下,滋味可不好受。北方山区酸枣树长的刺就挺厉害。一般来说,植物长刺是为了保护自己,免遭动物的侵害。就拿仙人掌或仙人球来说吧,它们生长在沙漠里,为了适应干旱少雨的天气,叶子退化成尖刺,以减少水分蒸发,这样身体里贮存了很多水分,而它的刺也起到了保护自己的作用。如果没有这些刺,它们会随时遭到沙漠里动物们的袭击,有了这些硬刺,动物们即便口渴,也不敢碰它们。田里的庄稼也是这样,稻谷成熟的时候,它的芒刺就会变得更加坚硬、锋利,即使麻雀闻到稻香也不敢轻易地啄它一口,连满身披甲的甲虫也只能望食兴叹。

植物的刺长得最繁密的地方,往往是身体最强壮的部分,昆虫大量繁殖之前,植物就已经预备好了武器,随时准备抵御昆虫的危害。抗虫小麦和红叶棉身上的刚毛,让害虫寸步难行,无法进入花蕾掠夺。在非洲的卡拉哈利沙漠地带,生长着一种带刺的南瓜,一旦动物侵犯它,就会被刺得体无完肤。因此许多飞禽走兽见到它,都绕道而不来招惹。

植物身上长着刺在各种防御武器中,只能算是小儿科。比起它们来,蝎子草的武器就更厉害了。蝎子草是一种荨麻科植物,经常长在比较潮湿和阴凉的地方。蝎子草长着一种特殊的空心刺,它里面有一种毒液,如果它受到侵犯,刺就会自动断裂,把毒液注入人或动物的皮肤里,引起皮肤发炎或瘙痒。这样一来,野生动物就不敢侵犯它们了。

植物体内的有毒物质,是植物世界最厉害的防御武器。龙舌兰属植物含有一种有毒物质类固醇,会使动物红血球破裂,动物吃了它就会死于非命。夹竹桃子里有一种肌肉松弛剂,别说昆虫和鸟吃了它,即使人畜吃了也性命难保。毒芹是一种伞形科植物,它的种子里含有生物碱,这种物质会使动物在几小时以内暴死。另外,乌头的嫩叶,蔡芦的嫩叶,也有很大毒性,如果牛羊吃了,也会中毒而死,因此,牛羊见了它们就躲得远远的。巴豆的全身都有毒,尤其是种子中的毒性更大,吃了以后会引起呕吐、拉肚子,甚至休克。有一种叫“红杉”的土豆,含有毒素,叶蜂咬上一口,就会丧命。有的植物虽然也含有生物碱,但不至致人死命,只是味道不好吃,尝过苦头的食草动物就不再吃它了。这类植物使用的是威力轻微的化学武器,是纯防御性质的。

除了刺、毒素之外,一些植物长出了各种奇妙的器官,用以抵挡侵害,保护自己。比如番茄和苹果,它们的角质层长得很厚,能有效抵抗细菌的侵害;小麦的叶片表面长出一层蜡质,锈菌就危害不了它了。玉米抗虫的武器更先进,它的苞叶能紧紧裹住果实,这样就形成了关门打狗之势,让害虫互相残杀,弱肉强食,或者把害虫赶到花丝上,让它们服毒自尽。

有的植物还拥有更先进的生物化学武器。它们体内有各种特殊的生化物质,像蜕皮激素、抗蜕皮激素、抗保幼激素、性激素什么的。昆虫吃了以后,就会发育异常,不该蜕皮的,蜕了皮;该蜕皮的,却蜕不了皮;有的干脆失去了繁殖能力。

20多年来,科学家们对植物的生物武器非常感兴趣,进行了大量研究,发现有200多种植物含有蜕皮激素。

古代人为了抵御敌人进攻,保护城市,就在城外挖一条护城河。有一种叫“续断”的植物,居然也知道使用这种防御办法。

它的叶子是对生的,但叶基部分相连,这样一来,两片叶子相接的地方会形成一条沟,下雨的时候,里面可以存一些水,有了一条自己的“护城河”,如果害虫想要吃它的叶子,就会被淹死,从而保护了上部的花和果。

在非致命武器中,有一种特殊的粘胶剂。这种粘胶剂用处很大,撒在机场上,敌人的飞机就无法起飞;撒在铁路上,敌人的火车就寸步难行;撒在公路上,敌人的坦克和各种军车就空有四轮,无法驱动,兵不血刃,就可以赢得胜利。

让人惊奇的是有一种叫翟麦的植物,也会使用这种先进武器。这种特别像石竹花的植物,在它的节间表面,能分泌出一种黏液,茎上像上了胶水一样,黏糊糊的,虫子想要吃它的叶和花,爬到有黏液的地方,就被粘得动弹不了,寸步难移,不少害虫还丧了命,这样便可以保护它上部的叶和花了。

有趣的是,在这场植物与动物的战争中,植物虽然抵御有方,然而,动物也想出了对付的办法,它们发展了自己的解毒能力,避免让自己饿死。像有些昆虫,就能毫无顾忌地大吃一些有毒植物。当昆虫的抗毒能力增强了的时候,又会促使植物发展威力更强的化学武器。植物是怎样知道制造、使用和发展自己的防御武器的?它们又是怎样合成的呢?目前还没有一个定论。探索和揭开这里面的奥秘,对于我们人类是非常有意义的。

植物的情绪之谜

导言:情绪是动物特有的“七情六欲”之一。一个偶然的机会,科学家无意中发现植物也有“情绪”反应,于是这一领域的研究开展起来。以科学家渊博的知识,他们不会不知道情绪和条件反射不是一回事,那么植物的“情绪”从何而来呢?1966年2月的一天上午,有位名叫巴克斯特的情报专家,正在给庭院的花草浇水,这时他脑子里突然出现了一个古怪的念头,想测试一下水从根部到叶子上升的速度究竟有多快。于是他把测谎仪器的电极绑到一株天南星植物的叶片上,结果,当水从根部徐徐上升时,他惊奇地发现,测谎仪上显示出的曲线图形,居然与人在激动时测到的曲线图形很相似。职业的敏感使他立刻觉得:难道植物也有情绪?如果真的有,那么它又是怎样表达自己的情绪呢?巴克斯特暗暗下决心,想通过认真的研究来寻求答案。

尽管这似乎有些异想天开,但巴克斯特还是开始了他的研究工作。巴克斯特做的第一步,就是改装了一台记录测量仪,并把它与植物相互连接起来。接着,他想用火去烧叶子,看看植物有什么反应。他刚刚划着火柴还没有接触到植物,记录仪的指针已剧烈地摆动,记录纸上出现了起伏很大的曲线图形,曲线甚至超出了记录纸的边缘。显然植物已产生了强烈的反应。后来,他又重复多次类似的实验,仅仅用火“吓”植物,但并不真正烧到叶子。结果很有趣,植物似乎很聪明,它好像渐渐意识到这仅仅是威胁,自己并不会真正受到伤害。于是,时间长了,同样的方法再也不能使植物感到恐惧了,记录仪上反映出的曲线变得越来越平稳。

后来,巴克斯特又设计了另一个实验。他把几百只海虾丢入沸腾的开水中,这时,旁边的植物马上会受到强烈刺激,反应很大,植物的活动曲线不断上升,每次实验都有同样的反应。他认为,海虾死亡引起了植物的剧烈反应,植物之间肯定能够交往,植物与其他生物之间也能交往。植物会思考,会体察人的各种感情。

事情变得越来越不可思议,巴克斯特也越来越感到兴奋。有了成果,却开始怀疑实验是否正确严谨。

为了排除任何可能的人为干扰,保证实验绝对真实,他设计了一种新仪器,可以不按事先规定的时间,自动把海虾投入沸水中,并用精确到1/10秒的记录仪记下结果。巴克斯特在三间房子里做了实验,每间房里都有一株植物,它们与仪器的电极相连,记录仪记下了明显的曲线图形,尤其是海虾被投入沸水后的6~7秒后,植物的反应最强烈,曲线急剧上升。根据这些,巴克斯特指出,海虾死亡引起了植物的剧烈反应。这并不是偶然现象,似乎可以肯定,植物之间能够交往,而且,植物和其他生物之间也能交往。

巴克斯特的发现引起了植物学界的巨大反响。但有很多人认为这是天方夜谭,植物不能动也不能说话,怎么进行交流呢?这种研究简直有点荒诞可笑。其中反对最激烈的是麦克博士,为了寻找反驳的可靠证据,他也做了很多实验。有趣的是,当他做完实验后,态度一下子来了个180°的大转变,变成了巴克斯特的有力支持者。他在实验中发现,当植物被撕下一片叶子或受伤时,会产生明显的反应。于是,麦克大胆地提出,植物具备心理活动,也有“七情六欲”,会思考,也会体察人的各种感情。他甚至认为,可以按照性格和敏感性对不同的植物进行分类,就像心理学家对人进行的分类一样。

植物预测地震之谜

导言:科学家们注意到:在地震到来之前,不但动物有异常反应,植物也有不寻常的表现。能不能用植物的这一特性来预测地震呢?如果能做到这一点,则对人类来说,善莫大焉。这些植物能感知地震到来之前周围世界的哪些变化呢?科学家正不遗余力地探索着。植物在地震前是否也会有异常反应?植物能帮助人们预测地震吗?

20世纪70年代,中国的一些学者首先调查记录了在地震前植物的异常反应。

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