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第16章 灵动的植物生命(1)

植物的生命活动通常都是较为安静地进行的,所以人们常常会不自觉地忽略了植物生命的灵动性。其实,植物也有属于自己的感觉器官和神经,有喜怒哀乐的外在表现。

植物的视觉

很多植物都具有很强的趋光性,仿佛长了眼睛能够同人类一样辨识日升日落一般。那么植物真的有眼睛吗?它们的视觉器官是什么呢?

植物学家曾经对植物细胞进行了研究,发现几乎所有植物的细胞中都有一种非常独特的色素——视觉色素。这是一种带染色体的蛋白质分子,虽然在植物细胞中含量甚微,却具有吸收光的能力。它不像一般色素如叶绿素把光作为能源,只对一定波长的光作出反应,它可以把光作为信息源,对不同波长的光作出反应。也就是说,它们使每一个细胞都成为一个光感受器,这些光感受器不仅能“看见”光,还能识别光的强度和光照时间的长短。吸收到清晨淡黄色的光时显得活跃,犹如植物睁开眼睛;吸收到黄昏暗红色的光就变得迟钝,就像植物闭上了眼睛。根据色素分子结构的细微变化,植物就能知道是旭日东升、还是夜幕降临了。

植物的这些“眼睛”不仅可以辨识是否有光,还能够对植物体做出准确、及时地指示,例如花开花闭等,令植物可以随时把自己调整到适于生长繁衍的最佳位置。

虽然人们已经发现了植物的“眼睛”,但对其认识并不深。更为细致的东西还有待生物学家们不懈的探索总结。

植物的触觉

虽然与动物相比,植物看上去有些“木讷”,但是同动物一样,植物也是具有触觉的。

最为典型的例子就是食肉植物捕蝇草,这种草的“触觉”非常的灵敏,一旦有昆虫掠过它的“触须”时,它的“下巴”就会合上,将昆虫收入囊中。达尔文就曾针对捕蝇草的这种行为做出过描述,认为其是模仿了动物的神经系统反应的学者之一。

触觉非常灵敏的植物还有我们非常熟悉的含羞草。当人们碰触到含羞草的叶子的时候,它会立刻做出反应,将叶子合拢缩成一团。

在植物家族中,触觉敏感的成员还有很多。植物学家们通过不断的实验和观察,发现大约有17个不同科的千余种植物是有触觉的。

植物对触摸作出的反应,实际上是一种自我保护。

北卡罗来纳州韦克福雷斯特大学的植物研究者们曾经通过实验发现,每天只要对植物的茎进行几秒钟的抚摸和敲击就可以使植物枝干的密度加强。这就说明,植物“觉得”它必须提高强度来抵御外力的伤害。

植物的味觉

“品尝”营养物质的能力对于大部分植物都是至关重要的。

一些植物学研究者发现,植物体内有一种特殊的基因,可以使它们的根部生来就有“品尝”土壤的能力,并向营养物质和植物用来固氮的铵盐最丰富的地方移动。

植物的味觉还有助于其对外界的伤害做出及时的防御。

美国农业部的詹姆斯·图姆林森先生曾进行研究并得出结论,当甜菜夜蛾毛虫开始蚕食玉米、甜菜和棉花叶时,植物能“尝”出幼虫唾液中一种特殊的物质,并快速制造一种挥发性化合物,用此引来雌性寡毛土蜂。寄生的寡毛土蜂在甜菜夜蛾毛虫体内产卵,当幼蜂孵化时,就会把甜菜夜蛾毛虫活活吃掉。

植物的体温

我们知道,人和许多动物都有一个大致稳定的体温,那么植物也具有体温吗?

科学研究表明,植物体和人体一样也有一定温度。但与人体的温度基本维持稳定不同,植物体的温度通常接近于大气温度,且会随环境温度的变化而变化。

当植物温度低于外界环境温度时,它就会吸收大气中的热量或吸收太阳辐射能,使自己的体温升高;当植物体的温度高于气温时,植物就会利用蒸腾作用和对光线的反射来使体温降低。

同时,植物体各部分的温度也是有所差别的。以对温度反应最为敏感的叶片为例:白天因为受太阳的照射,在强烈阳光的照射下,叶温可以高出气温10℃以上;到了夜间,植物的叶片温度就会比气温低,特别是叶缘和叶尖部分,表现得更为明显。而植物的根部温度与其它部分的温度也会略有差别,更接近地温。

植物的血液

人类和动物都有血液,并且血液所占的比例很大,是维系生命所必须。那么植物是否也具有血液呢?

近年来,支持植物具有血液说法的人越来越多,同时有些人还提出了植物具有血型的观点。

英国威尔士有一座公元6世纪建成的古建筑物,它的前院耸立着一株已有700年历史的杉树。这棵树高7米多,它有一种奇怪的现象,长年累月流着一种像血液一样的液体,这种液体是从这株树的一条2米多长的天然裂缝中流出来的。这种奇异的现象,每年都吸引着数以万计的游客。

植物血型的发现在生物界引起了非常大的轰动。植物血型的发现者是日本科学警察研究所的研究室主任山本。他也是在偶然的机会中获得这项发现的。

在山本负责的一个案子中,有一位日本妇女夜间在她的居室中死去。警察一时还无法确定是自杀还是他杀,于是对现场收集到的血迹样本进行了化验。经化验死者的血型为O型,可枕头上的血迹为AB型,于是便怀疑是他杀。可后来一直未找到凶手作案的其他佐证。这时候有人提出,枕头里的荞麦皮会不会是AB型呢?这句话提醒了山本,他取来荞麦皮进行化验,果然发现荞麦皮是AB型。

这件事促进了山本对植物血型的研究。他先后对500多种植物的果实和种子进行了观察、化验。发现植物和动物从生命的起源来看,具有同祖同宗的血型。例如,苹果、草莓、南瓜、山茶、辛夷等60种植物是O型;珊瑚树等24种植物是B型;葡萄、李子、荞麦、单叶枫等是AB型。但是山本并没有找到A型植物。

根据对动物界血型的分析,山本认为,当糖链合成达到一定的长度时,它的尖端就会形成血型物质,然后合成便停止了。也就是说血型物质起了一种信号的作用。正是在这时候,才检验出了植物的血型。山本发现,植物的血型物质除了担任植物能量的贮藏外,由于本身黏性大,似乎还担负着保护植物体的任务。

植物有体液循环,植物体液也担负着运输养料、排出废物的任务,体液细胞膜表面也有不同分子结构的型别,这就是植物也有血型的秘密所在。但植物体内的血型物质是怎样形成的,至今还没有弄清。植物血型对植物生理、生殖及遗传方面的影响,尚有待科学家的进一步探索。

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,活的树干有类似人类脉搏一胀一缩跳动的现象,且具有明显的规律性。

难道植物也同人类和动物一样具有脉搏的跳动吗?

植物学家通过长期的观察研究,给出了确定的答案,认为这是植物的正常生理现象,只不过以前一直没有被人注意到罢了。

科学家还进一步指出,每逢风和日丽的时候,太阳刚从东方升起时树干就开始收缩,一直延续到夕阳西斜。到了夜间,树干就会反过来开始膨胀,直到第二天早晨。树干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,所以树干会随着其生长时间的延长而增粗。

遇到下雨天,树干的“脉搏”就会处在几近停滞的状态,这时它总是不分昼夜地持续增粗。直到雨后转晴,树干才重又开始收缩,这种情况被认为是植物“脉搏”中的一个特例。

植物学家在解释植物奇特的“脉搏”现象时指出,植物“脉搏”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。

当然,并不是所有的植物都有典型的“脉搏”现象的,例如竹子等就不具备典型的植物脉动。

仅是推测,应当说,关于植物记忆的问题,在目前还是一个没有被彻底解开的谜。

植物的神经

20世纪60年代以来,许多科学家围绕着一个有趣的问题——植物是否具备神经系统而争论不休。

这场争论的根源起于全世界最著名的进化论者,也是研究食肉植物的最早权威——查尔斯·达尔文。他发现捕蝇草的叶片上有6根特殊的“触发毛”,而且只有当其中一根或几根被弯曲过来时叶片才猛然关闭。于是他提出一个大胆的假设:这种行为的发生,一定是由于某种信号极快地从“触发毛”传到捕蝇草叶内部的运动细胞,快得简直像动物神经中的电脉冲。

为了给这种假说提供证据,伦敦大学的著名生理学教授桑德逊在皇家植物园中对捕蝇草的电特性进行了仔细的观察研究,并在这种植物的叶片上纪录到电脉冲。

与此同时,加拿大卡林登大学的学者雅可布森,也在“触发毛”内检测出一些非常不规则的电信号。

后来,沙特阿拉伯凯尼格·富塞尔大学农业系生物学的富塞尔·阿·塞尔教授经过6个月的研究发现,植物有一个“化学神经系统”,而且当有人想要对其造成伤害的时候,它就会作出防御反应。同时,富塞尔·阿·塞尔教授还指出,植物还有类似动物的感觉,两者惟一的区别是:动物能表达这种感觉,植物的感觉则是由化学反应产生的。这种化学反应,从某种意义讲,与人的神经系统很相似。

最近,美国圣路易州的华盛顿大学组织了一个由著名学者皮卡德领导的专门研究小组,皮卡德和其学生威廉斯以及另一名研究生理的切纳发现:反复轻拂捕蝇草的“触发毛”,除了能记录到电信号外,也能刺激微小的、位于“触发毛”表面的消化腺释放消化液。他们推测,这也许是动作电位在此时起了作用,然而据此仍无法确定植物体内是否具备神经组织。

到目前为止,无数的证据已经表明,所有的植物由于某种原因都会应用电信号,那么能不能说它们已经具备了神经系统呢?对此还是有很多植物学家持反对意见。

看来关于植物神经是否存在的争论,还将持续很久。

植物的记忆

科学家们曾经在一种名叫三叶鬼针草的植物身上,进行了一项有趣的实验。结果证明,有些植物不仅具有接收信息的能力,而且还有一定的记忆能力。

这项实验是法国克累蒙大学的科学家设计的。他们选择了几株刚刚发芽的三叶鬼针草,整个幼小的植株,总共只有两片形状很相似的子叶。

科学家们用4根细细的长针,对右边一片子叶进行穿刺,使植物的对称性受到破坏。数分钟后,他们用锋利的手术刀,把两片子叶全部切除,然后再把失去子叶的植株放到良好的环境条件中,让它们继续生长。

数天之后,意想不到的有趣情况发生了,那些没受过针刺的一边萌发的芽生长很旺盛,而受过针刺一边的芽生长明显缓慢。

这个结果表明,植物依然“记得”以前破坏对称性的针刺,以及其带来的痛苦。

之后,科学家们又反复实验,验证了他们得出的结论,并进一步发现,植物的记忆力大约能保持13天。

植物的睡眠

如果仔细观察你就会发现,合欢树每到夜晚就会把镰刀样的小叶子成双成对地合抱在一起,就像是蜷起身子在睡觉一样。难道说植物也会睡觉么?

的确,植物也有睡眠的,并很多植物的睡眠是很容易就能观察到。例如我们刚刚提到的合欢。另外,花生的叶子也会在夜晚的时候向上关闭,且小枝都有气无力地耷拉下来,显然它已经进入“梦乡“了。

除合欢树、花生以外,会“睡觉”的植物还包括红三叶草、酢浆草、白屈菜、羊角豆等,它们的叶子也都是晚上合闭,白天伸开。

在植物界里还有许多昼伏夜出的“夜猫子”,这些植物睡觉的时间不是在晚上,而是在白天。例如,晚香玉一到晚上就精神十足,白天却无精打采。

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