书城科普读物破译奥秘大世界丛书:破译神奇生物之谜
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第28章 植物之谜(4)

胡老查得这一古树标本与日本古植物教授山木茂于1941年根据日本的两种植物化石所命名的水杉属形态相同。经反复比较研究,便认为我国的这份标本就是山木茂所研究的化石新属中的一种。郑万钧教授仔细分析了文献,也确认它是这个古植物属中的现代种。其后,又确定了它在植物进化系统上的位置,便正式定名为“水杉”。1948年胡郑二位教授联名在《静生汇报》上发表了这一重大发现。

1948年后,科学家认为既然能在这里发现一棵古水杉,这一带一定还会有活水杉。于是科学家纷纷来到这一地区进行考察找寻,结果又在该处毗邻的湖北利川县一带,发现了这种植物1000多株,人们为这一珍稀树种的担心终于松了口气。

长期以来人们认为水杉早已从地球上消失,当1948年在中国发现了活水杉的消息公布于世之后,引起了中外学者的极大重视,成为轰动一时的世界珍闻。

美国加利福尼亚大学古植物学家钱耐,曾把美国第三纪地层中的水杉化石,误认为美国的红杉化石种,当他得知中国发现活水杉的消息后,立即专程来中国实地考察,亲眼见了古水杉后,方确信无疑。许多中外植物学家和古植物学家,不远万里来到水杉的故乡,看望这亿万年前遗存的“活化石”。

揭开千古之谜

水杉的发现,为研究古代植物的起源、分布、发展以及植物分类等方面的问题提供了重要的科学依据。

由于水杉既见之于上白垩纪,又见之于现代,故对地层的划分、地层地质年代的鉴定以及世界气候的变迁都具有重要意义。

水杉仅在我国川、鄂、湘接壤的山林地区发现,这就证明了这一地区在第四纪冰期不像欧洲、北美那样为大陆冰川所覆盖,而是处于分散的山岳冰川环境,因此在研究古地理方面也有重大意义。

水杉在植物分类学上所占的位置比较特殊,恰好处在杉科和柏科中间,是植物界由杉科植物向柏科植物进化的是中间桥梁。这一发现,有助于人们去探索松柏类植物的演化历程,因此,在植物进化的研究上占有重要的位置。

古老水杉重现风采

水杉为我国所特有,它的形态似松非松,似杉非杉,似柏非柏。其侧枝呈东西方向和南北方向并替着生茎上,上短下长的枝干恰好构成高耸入云的宝塔形状,枝叶扶疏,姿态秀美,线形而扁平的叶子,分左右两例生长在小枝之上,活像一柄柄妇女梳头妆用的篦子,又似小巧玲珑的羽毛,柔韧飘逸。春夏碧绿,秋后金黄,初冬棕红,秀美异常。

水杉不仅树姿壮丽,叶色多变,是众口推崇的珍贵风景树,而且树于通直圆满,一年中可长高1米多,木材轻软细密,又是难得的速生用材树种。

水杉这种古老的道树种发现至今,表现出了极大的生命力和适应性。

水杉在我国各地广为引种栽植,现除青藏高原外,几乎都有它的足迹。它已被列为国家一级保护植物。现在它已漂洋过海,在世界50多个国家和地区安家落户。

抗美援朝时期,朝鲜的金日成将军就亲自用花钵培育水杉。

1978年邓小平到尼泊尔王国访问时,在比斯塔首相的陪同下,把从中国引进的水杉树苗种植在尼泊尔皇家植物园。

美国前总统尼克松把他心爱的游艇命名为“水杉号”。

水杉好似友好的使者,把中国人民的友谊传播到了世界各地。

“巨人”蕨之谜

在人们心目中,蕨类植物不开花、不结果,默默无闻地生活在山坡下、沟渠边,全是些貌不惊人的小草。其实,这只是一种误解,因为多达12000种的蕨类植物中,还有“巨人”呢!

核桃沟里寻怪树

本世纪70年代,一批植物学家到我国四川雅安一带考察。一天,他们来到离雅安约25千米的一个名叫核桃沟的地方。核桃沟属草坝合龙乡管辖,人迹罕至,植被繁茂,风景极为优美。可是,科学家无心欣赏美景,他们来此的目的,是为了寻找一种名叫“牛尾巴树”的植物的。“牛尾巴树”不找到,做什么都没有心思。牛尾巴树本来只是一种很平常的树,在核桃沟遍地皆是。可是,不知怎么的,一根牛尾巴树的树枝到了植物学家的手里,竟然引起了小小的震动。植物学家仔细看着手中这根黑黝黝的并不起眼的枝条,眼前不觉一亮。他看着尖尖的、基部与枝条浑然一体的小叶,再看着叶片背面隆起的一个个黄褐色小疙瘩。脑海中蓦地闪过一个念头:这种植物好奇怪!羽状复叶,孢子囊,这不正是蕨类植物的特征吗?但再打量手中2米长的枝条,心中不觉又有些迟疑,根据叶子判断,整个植株的高度在10米以上!可是,据以往记载,在我国,那么高大的藏类植物只生活在海南省和云南省的一些热带雨林里,如今,在四川雅安竟然也出现了貌似蕨类植物的牛尾巴树,这究竟是怎么一回事呢?

发现怪树的消息不胫而走,终于引起了有关方面的注意。于是,在一个风和日丽的日子里,大批考察队员来到核桃沟。他们在那里考察每一棵植物,终于找到了大片大片的牛尾巴树。科学家对它们作了详细的分析,发现这些牛尾巴树大都树干笔直,并无分枝,“树皮”表面布满了六角形的斑纹。它们的叶子全部长在茎的顶端,叶柄很长,上面密密麻麻长满了许多小刺,每片叶子都有2~3米长,总叶柄的两侧长出许多分叉,每一个分叉的两侧再生出许多羽毛状、具有深裂的小叶片。数一数,小叶的数目竟有17~20对。乍一看去,牛尾巴树的叶子很像婆娑的棕榈树叶。

然而,走近一看就能发现这叶子远不如棕榈叶坚挺,它背面还有许多小疙瘩。

“牛尾”原是巨人蕨

植物学家解剖了牛尾巴树,发现了那叶子背面的小疙瘩里竟然藏着无数的孢子。切开树干一看,里面既找不到能使茎加粗的形成层,也找不到明显的木质部和韧皮部。总之一句话,这树绝对不是种子植物。那么,不是种子植物,又能是什么植物呢?

谜底终于揭开了。原来,自古以来生长在核桃沟的牛尾巴树,并不是普通的植物,而是一种被称作桫椤的高大的蕨类植物。这种藻类植物与生活在新西兰和南太平洋诸岛上的树蕨有着相当近的亲缘关系。植物学家还弄明白了,生活在核桃沟的这种桫椤叶柄上多刺,故被称作刺桫椤,它的拉丁名种名Spinuiosa,就是多刺的意思。在所有的桫椤中,刺桫椤的名气最响,也最珍贵,目前已被列为国家一级保护植物。

刺桫椤的外形十分高大,一般可长到五六米高,最高的可达10米以上。如此高大的植物,又没有木质部和韧皮部,它们靠什么来支撑自身呢?

说来难以置信,刺桫椤靠的是简单而又有效的“编织法”。刺桫椤的茎本身并不坚固,但它的根却极其发达。它们里三层,外三层,你缠我绕,或仅仅钻进岩石缝隙中,或厚厚覆在茎的下部。这样,既增加了茎的体积,也提高了茎的牢度。

刺桫椤的根,再生能力特别强。砍了会再生,生了再砍,生生不息,韧劲十足,有力地保证了茎干能及时得到支撑。

在矮小的蕨类世界中,刺桫椤的身材是很引人注目的,这种蕨类植物中的“巨人”,虽然个子长到10多米高,但其生活方式尚未脱离原始的状态。刺桫椤叶子背面的突起称为孢子囊群,成熟时散发出大量的孢子,据粗略统计,每一棵刺桫椤能散发出上百万粒孢子,孢于萌发以后,长成一小片绿色的心脏形原叶体。以后,原叶体上再长出能产生精子的精子器和能产生卵细胞的颈卵器。

刺桫椤孢子的萌发以及精子和卵细胞的结合都离不开水。所以,这就注定了它只能一辈子生活在如核桃为这样阴暗潮湿的环境里,永远没有抛头露面的机会了。

身价倍增

其实,刺桫椤也曾有过辉煌的过去。距今大约3亿多年以前,高大的蕨类植物成了地球的统治者。当时,在温暖湿润的环境中,鳞木、封印木、芦木和种子蕨等一些几十米高的蕨类植物组成了蔚为壮观的原始大森林。进入中生代以后,桫椤类植物代替了那些古老的蕨类植物,它们的个子也有20多米高,依然是地球的主宰。

然而,曾几何时,地壳的变化使得原先温湿的气候变得干燥了,由于种种原因,大部分蕨类植物灭绝了,只有极少数蕨类植物死里逃生,苟延残喘到今天,刺桫椤就是这些“幸运儿”中的一员。

植物学家告诉我们,由于气候原因,在南太平洋岛屿的热带雨林中,高达25米的蕨类植物比比皆是,但在我国,桫椤等高大的蕨类植物却仅仅分布在四川、贵州、云南、海南、台湾、福建、浙江等地,海拔100~800米的山林中和溪沟边。

桫椤的茎含有大量的淀粉,这种淀粉俗称“山粉”,可以制作各种富有营养的食品。桫椤的树形极为美观,可供作庭观赏树木。

在医学上,桫椤的茎有医治肺痨,抵抗风湿的作用。可是,这些作用与桫椤用于科研的作用相比,是微不足道的。植物学家认为,在蕨类植物的进化史上,桫椤的地位是很关键的。正因为有了桫椤,很多生物进化上的难题,才得以迎刃而解。

随着人类的活动范围的扩大,桫椤的生存受到越来越大的威胁。就拿刺桫椤来说,在人们认识它们的价值以前,只不过是土生土长的“牛尾巴树”,而一旦受到重视以后,就成为谋取暴利者争夺的对象。这种不分青红皂白的掠夺,使得桫椤面临绝种的危险。

为了抢救这些行将灭绝的珍宝,有关方面在位于贵州省西北部的赤水县设立了桫椤自然保护区。在保护区内,桫椤得到了很好的保护。目前,在一些桫椤分布较为集中的地方,人们正在筹建新的桫椤自然保护区。

1984年,我国成都生物研究所的专家们利用组织培养的方法成功地培养出“试管桫椤”。

冬虫夏草之谜

如果有人问,“植物王国”里最令人难以捉摸的植物是什么?我想除了冬虫夏草之外,其他植物是排不上号了。

冬虫夏草,也叫“虫草”,属于囊菌纲,麦角菌科植物,多产于我国四川、云南、甘肃、青海、西藏等地,在中医药中是味珍贵的药材。冬虫夏草,正像它的古怪名字一样,形状生长得奇特:说它是动物,它的根又深扎在泥土里,头上还长着一根草;说它像植物,它的根部又是一条虫子,长有头和嘴,还有8对整齐的足。冬虫夏草为什么会生长这般怪模样呢?

原来,有一种叫做“蝙蝠蛾”的昆虫,每当春天来临,它便把虫卵产在土壤里,然后静静地死去。这虫卵在土壤里经过1个月的孵化,一条白胖白胖的幼虫便破土而出。有一种真菌即草虫已在此静候多时,一遇到这白胖鲜美的幼虫,便一股脑儿往幼虫体内钻,然后在里边吮吸着虫体内的营养,过着无忧无虑的寄生生活。冬天幼虫躲在泥土中,由于体内的寄生菌大量繁殖,这虫子不等爬出地面便死去了。等到气候温暖了,这种真菌便破土而出,在幼虫壳体的头部长出一根长约10厘米,顶端呈椭球体的棒。所以,它才长得既像虫,又像草的怪模样。人们根据这副怪样子给它起了个“冬虫夏草”的怪名字。

冬虫夏草,长得虽然古怪,它的药用价值可高了!对补肺益。肾,治疗虚劳咳嗽、痰中带血、气喘、腰痛等病,有大用处呢!

令人百思不解的是:一个真菌有何奇功异能,能钻入幼虫的体内,又能在虫体内寄生那么久,直到从虫嘴长出一棵草到地面上来的呢?这是一个未解之谜。

根之奇趣

说到植物的根,人们会想到《水浒传》中的鲁智深。他的力气出奇地大,竟然可以把大相国寺的垂柳连根拔起。

连根拔起垂柳为什么不容易?这是因为植物的根在地下分布得既深又广。根紧紧抓住大地,把植物固着在大地上,同时为植物的生长发育输送水分和养分。根作为植物的一部分,默默无闻地奉献,一般人对它了解不多,其实,它也有不少奇趣呢!

旺盛的生长力

许多年以前,在英国的一个地方长着一棵大柳树。一次,由于某种原因,人们在离地3米处砍断了它。年复一年,柳树的断面上积了厚厚一层尘土。有一天,土中竟然钻出一棵小赤杨来。小赤杨吸收柳树断面上土层中的营养,慢慢长大,终于向地面伸出一条树根来。那树根经历了千辛万苦,最后到达地面,后来扎入地下,争取到了大地的营养。由此可见,根的生命力有多旺盛。

如果有可能到地底一游的话,你会惊奇发现,植物的根竟是如此发达!小麦的根最多可达70000条,总长500米以上;一株才长出8片叶子的玉米,根的数目在8000~10000条!

大多数植物的根都有自己的特征。种子在发育时,胚根最先突出种皮,径直往下生长。这种根又粗又大,入土较深,叫主根。主根上再长出较细的根来,这种根叫侧根。像大豆、棉花和苜蓿,主根和侧根的区别非常明显,它们统称直根系。而像玉米和小麦等,它们的根着上去好像一把胡须,这些根统称须根系。

生活在沙漠地区的骆驼刺,地上的茎充其量不过0.5~0.6米高,地下的根却可长到5~6米,最深可达15米。正因为如此,骆驼刺才得以在沙漠中生存。

对于植物本身来说,根部的吸收功能是不可缺少的。根是怎样吸收水分的呢?它主要通过根毛区的根毛来吸收。将根尖纵切成薄片,做成装片,放在显微镜下观察。你可以发现它是由四部分组成的:根冠、生长点、伸长区和根毛区。在根尖处吸收水分和无机盐能力最强的是根毛区。

根毛区长满了向外突起的根毛。根毛其实是一种特殊的表皮细胞。这种细胞外形像个封口的瓶子,直径约有百分之几毫米,长约0.15~1厘米。

根毛的细胞壁又薄又嫩,细胞液极浓极浓,因此与根毛周围土壤溶液的浓度产生了一个极大的浓度差,这种浓度差保证根毛能贪婪地“大口大口”地“喝”水。在水分进入根毛的时候,溶解在水里的无机盐也一起渗了进去。科学家统计,一株玉米从出苗到结实,竞要消耗200千克水,而长成1吨小麦(种子),竟要耗去1500吨水。

无手“雕刻家”

很久以前,一位叫彼得的植物学家做了这样一个实验:他在地里挖了一个30厘米深的坑,然后将一块光滑的大理石平平地放了进去,上面用土壤盖好,尔后在土中撤下一些芸豆种子。不久,芸豆苗出土了。等到芸豆的茎蔓上长出卷须来,他将土扒开,竟然发现芸豆苗的根紧紧地贴在大理石表面,还不容易拉扯掉呢。彼得用清水反复冲洗大理石面,发现原来光滑的大理石面被根“刻”上了纵横交错的纹路!

芸豆的根为什么能成为“雕刻家”呢?原来,植物的根在呼吸时吐出二氧化碳,这些二氧化碳溶解在土壤溶液中成为碳酸,然后再以离子交换的形式把大理石(主要成份为碳酸钙)分解成氧化钙和二氧化碳,氧化钙溶于水,随水被根毛细胞吸收。天长日久,大理石板表面就这样被“雕”出花纹来。除此以外,植物的根还能分泌柠檬酸、苹果酸和葡萄酸等,这些酸类对于大理石都有腐蚀作用。