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第5章 千奇百怪的植物(5)

木麻黄、梭梭和光棍树等,生活在缺雨的干旱地区。它们与仙人掌等多浆液植物相反,不善于贮存水分,因此植物体内含水量少,显得又干又硬。为了适应这种严酷的环境,它们尽量缩小叶片的表面积,以减少蒸腾,所以叶子退化了,或者干脆消失了,变成光溜溜的枝条。这是少浆液的旱生植物在长期自然选择中的结果。

离不开火的植物

以前,人们对野火根本没有什么好感,认为它只会毁灭生物,就极力去扑灭它。

但近年来许多事实证明,火和温度、阳光、水分一样,不仅是大自然的一个组成部分,而且也是一个重要的生态因子。自然界天然发生的火,对许多植物、动物的生存和演化起着重要作用。

美国生态学家曾研究过野火在美国黄石国家公园的生态作用。在过去的300~400年中,黄石公园北部每隔20~25年就发生一次大火。但近80年来,人们主动地制止了自然火灾的发生,却使黄石公园的动植物发生了变化:山杨树的数量减少,并且老年化,以幼嫩山杨为食的大角鹿也随之减少。人为地减少大角鹿也未能使山杨树增加。可是在自然火灾发生的地段,幼小的山杨树反而生长起来了。美国政府根据这一发现,建立了200万亩的天然火灾自生自灭地段,从而稳定了山杨树和大角鹿的种群数量。

北美洲有一种最珍贵的树种,叫沼泽松,它也是最善于适应火灾的一个树种。这种高大的树有着罕见的浅色树冠,身躯伟岸挺拔,不仅生长在低洼的地方,而且也生长在干爽的山麓。它木质坚硬,红润有光,色泽非常悦目。正是这种树,似乎是专等发生火灾才成长壮大呢!当它的幼苗长到几十厘米高的时候,在五至七年内就完全停止再往上长,这时它全力发展和巩固根部。幼苗的针叶含有很多水分,而且长得很长,这些针叶紧紧聚拢在一起把未来的新枝保护在它们中间。在此阶段,火灾丝毫损害不了它,即使是烈火把潮湿的针叶全部燎净。然而它周围的其他树木、灌木和草一下被大火吞噬而光,它的幼苗此时就得以见到阳光。大火之后,沼泽松迅猛生长,并长出一层很厚的树皮以便更好地保护自己,避免新的火灾危害。正因为这样,现在栽植沼泽松的时候,往往故意烧一烧松树地段,为它们的生长创造最好的条件。

号称“世界爷”的红杉,也是不怕火的。这种被称为活化石的古生植物非常珍贵,现在已经很少见到了。生长在北美一些国家公园里的红杉数目是屈指可数的,人们把它们作为稀世珍宝来加以保护,自然不让火灾在红杉林中发生。可是事与愿违,这种罕见的树木却不愿意繁衍子孙,而且行将绝种了。原来,在它的树冠之下,生长着许多冷杉幼树,冷杉生长过程中争夺了红杉的养分。要使现有的“世界爷”森林得以更新,就必须定期进行火烧。红杉树不怕火烧,因为它的木质犹如钢铁一般,是燃烧不起来的,而且它的纤维质树皮又厚又结实,严严地保护着它那坚实的树干。当然,大火可以把红杉的叶子和树冠烧着,可是老的叶子烧掉了之后,新的叶子很快就生长出来了。

大火之后,红杉树不但获得了广阔的生活空间而开始迅猛向上和向周围生长,同时也给红杉树的种子清扫了地盘。因为红杉树的种子只有在没有草木、被火烧透而且深深覆盖着草木灰的土壤上,才能发芽。红杉幼苗需要大量的光和热,只有在充足阳光和无“人”与它们争抢的空间中,才可能迅速生长。

如此说来,森林火灾到底是有利还是有害呢?科学家经过详细的全面计算之后,断然肯定,害远远大于利。虽然火灾可以对某一些树种的自然恢复和森林以后的发展起促进作用,然而,这种个别有利后果却远不能补偿火灾给人类的经济活动造成的巨大损失。森林火灾是国民经济的一大害,应该千方百计把森林火灾减少到最低限度。

身份不明者

花草树木都属于植物,虫鱼鸟兽都属于动物,植物、动物各成一界,泾渭分明,互不混淆,这似乎是一个人人都知道的常识。然而世界上却有一种名叫眼虫藻的生物。植物学家将它定为植物,归属植物界的裸藻植物门;动物学家又把它定为动物,归属动物界的原生动物门。眼虫藻为什么既是植物又是动物呢?是不是动物学家和植物学家中,有一方判断错误呢?要弄清这个问题,就需要先了解眼虫藻的身体结构和营养方式。

眼虫藻生活在淡水中,池塘、水沟和流速缓慢的溪水里,都有它的分布。在温暖季节,常常大量繁殖,使水变成绿色。眼虫藻身体微小,体长仅有60微米(1微米等于千分之一毫米),人们只能凭借显微镜才能看到它的真面目。

在显微镜下,可以看到眼虫藻的身体由1个细胞组成,形状像个织布的梭子,前端钝,后端尖。它的体表没有细胞包被,而由细胞的质膜直接与外界接触。身体前端有一个胞口,从胞口中伸出一条鞭毛,鞭毛是一种运动胞器,眼虫藻主要依靠鞭毛的摆动在水中自由运动。胞口下方连接胞咽,胞咽末端膨大成储蓄胞,储蓄胞周围有伸缩泡,储蓄胞和伸缩泡能收集和排出细胞中多余水分和代谢废物。在细胞质中分散着大量卵圆形的叶绿体(质体的一种),叶绿体是眼虫藻进行光合作用制造有机养料的场所。在靠近胞咽处还生有一个红色眼点,眼点是一种感觉胞器,眼虫藻用它感受光线的刺激,趋向适宜的光线,以利于光合作用的进行。在眼虫藻细胞中没有液泡。

眼虫藻这种身体结构,既有动物特征,又有植物特征。我们知道,动植物细胞在结构方面,重要区别有3点,这就是植物细胞有细胞壁、液泡和质体(质体包含叶绿体、白色体和杂色体),而动物细胞则没有这3种结构。眼虫藻的细胞中有质体,但没有细胞壁和液泡。在身体的其他结构方面,眼虫藻有储蓄胞和伸缩泡,而这两种结构只在原生动物细胞中存在,植物细胞中从没发现过。

不仅眼虫藻的身体结构具有两重性,它的营养方式也同样具有动植物两方面的特征。一方面,它依靠自己体内的叶绿体,吸收光能,进行光合作用,制造有机养料。另一方面,它又依靠自己身体的渗透作用,直接从水中吸收现成的有机物质,而且它还用胞口和胞咽,吞吃周围环境中的颗粒状有机物。不言而喻,前一种营养方式是植物的营养方式,而后一种则属于动物的营养方式了。

眼虫藻的这些两重性的特点,在历史上曾引起了植物学家和动物学家的争论,植物学家们根据眼虫藻具有叶绿体,能进行光合作用,而且叶绿体的色素成分和绿藻相同,都由叶绿素a、叶绿素b、β-胡萝卜素和叶黄素组成,因而坚持认为它是植物,不同意它是动物,并根据它没有细胞壁,原生质裸露的特点,将它命名为棵藻。动物学家则根据眼虫藻没有细胞壁和液泡,具有胞口、胞咽、储蓄胞、伸缩泡等结构,具有动物性营养方式,因而坚持认为它是动物,否认它是植物,并根据具有眼点的特点,命名为眼虫。真是公说公有理,婆说婆有据,使眼虫藻成了脚踩两只船的生物,出现了动物学和植物学都讲它的奇怪现象。

到底应怎样看待眼虫藻这一系列的双重特征呢?正确的作法是应该用达尔文的进化论观点来看待和分析这个问题。

达尔文的进化论认为,现今地球上200万种动、植物,都是由一种或几种原始生物,经过长期演化逐渐形成的,各种动、植物当中,有相当多的种类,形态和结构上存在着“狮身人面”现象。因此,在植物界和动物界之间,一定存在着既像植物又像动物的一类生物,眼虫藻正是这类跨界生物,它的存在证明了动、植物之间的统一性和亲缘关系。

由上述内容可知,眼虫藻身跨两界,看上去奇怪,实质上却很正常。植物学家将它定为植物,动物学家又将它定为动物,都没有错。如果有错误,那就是不应该指责对方的命名和归类。世间的事物是错综复杂的,我们看问题,不能用“一刀切”的办法,对待生物学方面的问题,更应如此。

未来的宇宙植物

随着宇航技术的飞速发展,人类进行星际旅行的时代很快就会到来。可是,要进行遥远的太空旅行,就必须由宇宙飞船自己制造食物和氧气。这就需要在飞船中栽种植物。能在飞船中栽种的植物必须是身体小而轻,繁殖迅速,既能提供食物,又能提供氧气。科学工作者经过研究,发现小球藻是充当这个角色最理想的植物。

小球藻是一种单细胞的藻类植物,浑身发绿,属于藻类中的绿藻。它生在水中,分布极为广泛。从热带到温带,凡是有水的地方,都可以找到它。有时,在郊外的池塘中或者在庭院的水缸里,可以看到一汪绿水,绿水中除了少数其他绿藻外,多数是小球藻。但是我们不能用肉眼看到它们。因为小球藻的身体直径只有3~5微米,用显微镜放大到600多倍,才有一个小米粒那么大。在显微镜下面,人们观察到小球藻的身体只有1个细胞,也就是1个细胞组成1个小球藻,结构极为简单。它的细胞圆圆的,像个小圆球,在细胞中,有1个很大的叶绿体,所以它能进行光合作用。

小球藻通过自身的光合作用,能制造大量的营养物质,营养价值极高。

人们经过分析,在小球藻的干粉中,含有40%~50%的蛋白质、10%~30%的脂肪,还含有糖类、矿物质和11种维生素。小球藻的蛋白质中,有40%左右的氨基酸是人体需要、而人体本身又不能合成的。它含有的脂肪是大量的不饱和脂肪酸,在常温下呈液体状态。它含有的糖类中,有葡萄糖和果糖,很适合作人类的食品,因此,它获得了“植物肉”的美称。营养价值大大超过鸡蛋、牛肉和大豆等高蛋白食物,这种食物对宇航员来说,是再好不过的了。

小球藻的光合作用十分强烈,它的光合效率超过陆生植物的10倍。我们知道,植物在光合作用中吸收二氧化碳、放出氧气。有人计算过,1克小球藻在1天当中,可以放出1~1.5克氧气。这样,小球藻在光合作用中放出的大量氧气,就能充分供应宇航员呼吸的需要,而宇航员呼出的二氧化碳,又能很快的被它的光合作用所利用。所以小球藻不仅是宇航员的理想食物,还是飞船中的“空气净化器”,而且这种活的“空气净化器”可以循环使用。

小球藻的繁殖能力也是非常强的。人们发现,它主要是靠分身法产生孢子来繁殖后代。一个小球藻,可以一分为二,然后是两个变四个,四个变八个,如果环境优越,1个小球藻的细胞内,可分出8~16个孢子。这些小小的孢子,长得很像它们的“母亲”。以后,孢子们慢慢长大,挣破母亲的肚皮,一个个散放出来,开始过独立生活。这时,身体长得和“母亲”模样相同、大小一样了。于是一个小球藻,经过分身法,就变成了8~16个小球藻。在环境条件适宜时,小球藻在一昼夜之间,可以产生两三代,数量能增加好几十倍。小球藻不但繁殖快,生长也很迅速,最快时,一天当中,体重能增长100倍。有人做过实验,培养小球藻的水田,每亩年产量可以达到3吨,等于同面积的大米收获量的10倍,产量是多大啊!小球藻属于低等植物,身体渺小,构造简单,但却能充当宇宙航行中的理想食品和“空气净化器”,这说明小球藻是具有很重大的潜在价值的。

海藻之王

在远航船员中,曾经有过大海蛇的传说,不少人还亲眼看到了大海蛇。那海蛇身长1公里,浑身褐绿,昂首挺身,在海中不停地游动,很吓人。可是,从来也没有人捉到或打死过它。经过人们反复观察,终于查清楚了,这传说中的大海蛇,原来是一种海洋中的巨大藻类,名叫巨藻。

巨藻形似海带,和海带是同宗兄弟,都属于藻类中的褐藻。但它比海带大得多,一般长达100米,大的可达300~400米,甚至500米以上。巨藻身体没有根、茎、叶的分化,但有类似根、茎、叶的结构。它的根,有不少分枝,称作假根。假根不是用来吸收水分和养分,而只是用它固着在海底的岩石上,因此又叫固着器。一棵大的巨藻,假根的直径可达1米左右。在假根上长着又粗又长的柄,这就是巨藻的“茎”。柄上每隔10~15厘米,生着一张扁平的假叶,假叶的基部宽,先端窄,长可达1米左右,宽可达10厘米,在每片假叶的基部都有1个气囊,气囊的直径约有3厘米,里面充满空气,活像打足气的小皮球,巨藻依仗成千上万个这样的气囊,漂浮在海面上。巨藻的柄,开始的部分是直立的,从假叶着生的地方,直到柄的末尾全都漂浮在海面,弯弯曲曲,随浪摆动,活像一条凶恶的海蛇。难怪有人将它误认为是大海蛇了。

巨藻用孢子繁殖后代,它的假叶上,可以生出许许多多的孢子。别看巨藻身体硕大无比,孢子却小得可怜,直径只有几个微米,肉眼根本看不见它。每个孢子都长着两根鞭毛,能在水中自由游动。在它尽情邀游之后,就萌发成丝状体。丝状体有雌雄之分,雄的丝状体产生精子,雌的丝状体产生卵。精子也有两根鞭毛,靠鞭毛游近卵,与卵融合成合子。合子萌发后渐渐长成一棵新的巨藻。

巨藻是一种多年生、冷水性藻类,每年老叶死去,新叶重生。寿命可达12年之久。在太平洋东部和大洋洲附近的浅海里,巨藻常常在海底形成一片气势磅礴的“海底森林”,这些“海底森林”为鱼类和各种海洋动物提供了栖息和繁殖场所。而且,一片片巨藻就像一道道天然的防波堤,护卫着海岸、码头和船只。

巨藻的经济价值很高,据人们分析,巨藻体内含有9.2%的蛋白质、18种氨基酸、多种维生素、还有不少含钾化合物和微量元素,是家畜和鱼类的良好饲料。从巨藻体中可以提取褐藻胶和碘甘露醇等工业原料。其中的褐藻胶,主要用于造纸、纺织和金属加工等方面,价值很高。巨藻还有一项重要用途,就是能产生沼气。人们把巨藻磨碎,经过细菌发酵,沼气就能产生出来。用巨藻提取沼气,成本低而污染少,因而引起人们的极大兴趣。有人估计,在不久的将来,巨藻可能和煤、石油并肩媲美,成为一种新型的绿色能源。

目前,有些国家已经开始利用巨藻。墨西哥的巨藻资源很丰富,年产量为2万吨,最高时曾达到2万9千吨。在美国的加利福尼亚州,每年可收割10万吨。在澳大利亚的塔斯马尼亚岛,每年收获量有35万吨之多。人们利用巨藻时,常常是每隔2~3个月收割一次,由于巨藻的生长速度非常快,每天可长2~3米,再生能力又特别强。所以割去一茬后,又可迅速长出,一年可收割多次,不需要再种植,产量极高。

我国在20世纪70年代,从墨西哥引进巨藻幼苗,把它们定植在北方的浅海里。

现在已经长成为一片海底森林。

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