书城科普读物科普知识百科全书——《植物知识篇》(上)
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第4章 植物的秘密(4)

1694年,另一个叫卡美拉鲁斯的人经过深入研究,发现如果雌桑树周围没有雄树生长,就只能形成败育的种子。他又用其他植物作进一步实验,最后得出结论:花药是植物的雄性器官,而柱头、花柱、子房是雌性器官。至此,人类对植物性别的科学认识,才算是真正拉开序幕。

随着科学的发展,人类对植物性别的认识有了愈来愈深入的了解。花作为树木的生殖器官,有两性花和单性花之分。两性花的雌蕊和雄蕊长在同一朵花里,如苹果、桃、李、栋、椴、槐、桉树等。单性花是指只有雌蕊或只有雄蕊的花。有些树木的雌花和雄花是长在同一植株上的,这样的树木是无性别之分的。它的雄花长在枝条的基部,而雌花则长在枝条的端部,如柏、杉、胡桃、榛、桦、椰子等均属此类。雌雄器官都长在同一植株上的,称为雌雄同株。其中具有两性花的称为雌雄同株同花;具有单性花的称为雌雄同株异花。而有些树木其雌花和雄花分别长在不同的植株上,我们称为雌雄异株,如杨、柳、杜仲、月桂、羽叶槭、黄连木等。有时单性花和两性花同时生于一个植株上,有时又分开生于不同的植株上,我们称为杂性花。深入了解树木性别是极其重要的,为了提高坐果率,得到饱满的种子,就需要采取措施。确保树木有性生殖过程的顺利进行。

绿叶王国

我们常见的花草树木,除了它那美丽多姿的花朵外,千万别忽视那些碧绿可爱的叶子。千千万万种叶子,组成了一个奇妙的绿叶王国,只有当我们真正踏进它的大门,才能发现,普普通通的叶子也蕴含着丰富的学问。

不同植物长着不同形状的叶子,即使同一种植物,生长在不同环境中,叶子也会发生变化。在这奇妙的绿叶王国中,叶子的形状真是千姿百态,无奇不有。就拿我们最常见的一些植物来说,松树的叶子好像一簇簇碧绿的细针,而苍劲扭曲的柏树叶子却像无数绿色的鱼鳞排列在一起。还有我国独有的古老化石植物银杏,它的一片片树叶,犹如一把把打开的小折扇,在微风中摇曳摆动。

植物的叶子在特殊环境中,形状就更奇怪了。例如北美洲的沼泽地上,经常能见到一种会吃动物的植物——捕蝇草。它的叶形有趣而又别致,好像两片打开的蚌壳,边缘和表面还长着一些细毛。这些细毛具有灵敏的感觉,如果有小虫子落到叶片身上,不当心碰到那些毛,就等于触动了警报器,打开的叶片会立即合拢,将小虫紧紧夹住,然后消化掉。

王莲

叶子不仅在形状上千差百异,大小的差别也很明显,小的犹如米粒、芝麻,大的可长达20米。在南美洲亚马逊河流域中,有一种叶子巨大的植物——王莲。它的叶子漂浮在水面上又大又圆,直径2~3米,四周边缘朝上卷起,活像一只巨大的平底盘。它的两面颜色不同,向阳一面淡绿色,非常光滑;而背面则是鲜艳的深红色,密布着粗粗的叶脉,仿佛有无数钢筋骨架支撑着,使叶片显得结实而又坚固。

在叶子的背面和边缘,又长满了长长的刺毛,它们像保护叶子的忠实卫兵,防止水中的小动物前来侵扰。有人把巨大的王莲叶比作小船,因为它的载重量大极了,一张叶子上可以坐两个小孩,或者铺75千克重的沙子,依然不会下沉。

1959年,王莲被移种到北京植物园,因为它只能在温水中生长,植物园还特意为它盖了一个温室,王莲在那儿生长得可好哩。

一粒小小的种子长成一棵参天大树,体重增加了成千上万倍,它那茂密的枝叶和粗壮的树干,究竟是由什么东西变成的?在很久以前,人们一直以为植物生长完全依靠吸收“土壤汁”。直到1648年,荷兰科学家海尔蒙特做了个有趣的实验,才把以往根深蒂固的观念打破。实验很简单,他把一棵2.2千克重的柳树苗栽种到一个木桶里,桶里盛着事先称过重量的土壤。打这以后,他只用纯净的雨水浇灌树苗。为了防止灰尘落入,他还专门制作了桶盖。经过5年的时光,柳树逐渐长大,海尔蒙特称了一下,结果使他大吃一惊,柳树的重量增加了70多千克,而桶内的土壤仅仅减少了60多克。这个实验可以证明一点:树木并不全是由“土壤汁”变化而来的。海尔蒙特认为,水分是植物体建造自身的原料,可惜,他当时并没有考虑到空气和阳光。

时隔一百多年,英国科学家普利斯特利做了一个实验。

他把老鼠放在一个用水隔离的大气钟罩里,里面还放一盆植物,几天后,老鼠活了下来。而另一只老鼠被投进没有植物的隔离钟罩中,很快就被活活闷死。这个发现说明,绿色植物能释放氧气。后来,又经过许多科学家的研究,植物的光合作用现象终于被人发现了。

光合作用是一个很复杂的过程,树叶好像一座座绿色工厂,里面充满了细小的叶绿体,当太阳光照射到树叶上,叶绿体就开始了繁忙的工作。它们捕捉阳光充当能量来源,然后把水和二氧化碳制造成有机营养物,送往身体的各个部分,同时还释放出氧气。也正是由于绿叶的光合作用,才保证了动植物所必需的食物、有机营养和氧气,形成了自然界的物质平衡。绿色的叶子,为整个地球做出了不可缺少的贡献。

如果有人问,树叶是什么颜色?我们会毫不犹豫地回答说:“绿色”。但这个答案不够完整。虽然生长旺盛的叶子绝大多数都呈绿色,但到了衰老阶段,它们就会变为桔黄。除此以外,黄栌和枫树的绿叶,秋天还会变成红色,而鸭跖草的叶子一年四季都是紫红色。同样都是叶子,为什么会有这么多的颜色变化呢?

原来,叶子除了含有绿色的叶绿素外,还有一些其他的色素,如橙黄色的胡罗卜素和黄色的叶黄素。平时,叶子中的叶绿素含量最多,其他色素较少,各种颜色完全被叶绿素遮盖住了,因此,呈现在我们眼前的就是绿色。

不过,叶绿素有个弱点,就是特别害怕低温寒冷,每当秋风四起,气温逐渐下降时,叶子中的叶绿素就开始分解消失,数量越来越少。而胡罗卜素和叶黄素却不怕低温,等到叶绿素大量消失后,它们便“重见天日”,显示出自己的本色。秋天叶子变黄,就是这个原因。

那么红叶又究竟是怎么回事呢?红叶的典型代表是枫树,它的叶子有一项独特的本领:每当气温下降,叶绿素分解消失时,枫叶里面的糖分大量地转变成红色的花青素,使叶子变得红艳可爱。而鸭跖草又与枫树不同,它叶子里面的花青素,不管春夏秋冬,始终占据着优势地位,将其他色素完全遮盖,所以常年都是紫红色的。

现在我们已经知道,叶子颜色的操纵者是色素,它就像奇妙的化妆师,给树叶涂上种种漂亮的色彩,把大自然打扮得五光十色。园林学家对这方面最感兴趣,他们巧妙地利用色素的特点,精心设计各种图案,种植各种树木,美化公园,美化城市。

情感植物

人有感情,许多动物也有感情,可植物是否也有感情呢?这的确是一个十分有趣的问题,在过去,从来没有人去考虑过这个问题,直到二十多年前的一个偶然机会,才使科学家们对植物的感情问题,产生了浓厚的兴趣。

那是在1966年2月的一天上午,有位名叫巴克斯特的情报专家,正在给庭院花草浇水时,脑子里突然出现了一个古怪的念头,也许是经常与间谍、情报打交道的原因,他竟异想天开地把测谎仪器的电极,绑到一株天南星植物的叶片上,想测试一下,水从根部到叶子上升的速度究竟有多快。结果他惊奇地发现,当水从根部徐徐上升时,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。难道植物也有情绪?如果有,它又是怎样表达自己的情绪呢?这个推测太大胆了,但它也有可能成为科学上的待解之谜。于是,巴克斯特决心通过进一步研究来寻求答案。

巴克斯特做的第一步,就是改装了一台记录测量仪,并将它与植物相连。接着,他想用火去烧叶子,就在他刚刚划着火柴的一瞬间,记录仪上出现了明显的变化。手持火柴的巴克斯特还没有靠近植物,记录仪的指针便产生剧烈摆动,甚至超出了记录纸的边缘。毫无疑问,这表明植物已出现了恐惧心理。后来他又重复多次划着火柴,但都没有真正去烧灼植物,结果十分有趣,植物仿佛有所感觉到,这仅仅是空洞的威胁,对自己不会有伤害,用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也变得越来越平稳。

后来,巴克斯特又设计了另一个实验,他将几只活海虾丢入沸腾的开水中,这时,植物马上陷入到极度的刺激之中,试验多次,每次都得到同样的反应。

巴克斯特是个非常谨慎细心的人,他为了排除实验中可能发生的人为干扰,用一种新设计的仪器,不按事先规定的时间,会自动把海虾投入沸水。同时,他在三间房子里各安放一株植物,让它们与仪器的电极相连,然后锁上门,不允许任何人进入。到第二天,他去看试验结果,每当海虾被投入沸水6~7秒钟后,植物的活动曲线便急剧上升。根据这些,巴克斯特尔提出,海虾的死亡引起植物的剧烈曲线反应,决不是偶然现象,几乎可以肯定,植物之间能够有交往,植物和其他生物之间也能发生交往。

巴克斯特的发现引起了植物学界的巨大震动,但有很多人认为,这是不可思议的事情,有的怀疑,有的反对。其中有位坚定的反对者叫麦克,他根本不相信植物会有感情。

他为了寻找反驳和批评的可靠证据,也做了很多实验。可有趣的是,他在得到实验结果后,态度一下子来了个大转变,由怀疑变成了支持。这是因为他在实验中发现,当植物被撕下一片叶子后,会产生明显反应,而且植物还会对他干“坏事”和做“好事”表现不同的反应。于是麦克大胆地提出,植物具备心理活动,也就是说,植物会思考,也会体察人的各种感情,他甚至认为,可以按照不同植物的“性格”对植物进行分类,就像心理学家对人进行分类一样。

不久之后,前苏联科学家维克多又做了一个更有趣的实验。他先用催眠术控制一个人的感情,并在附近放上一盆植物,然后用一个脑电仪,把人的手与植物叶子连接起来。当所有准备工作就绪后,维克多开始说一些愉快或不愉快的事,让接受试验的人感到高兴或悲伤,结果,有趣的现象发生了。植物和人不仅在脑电仪上产生类似的图象反应,更使人惊奇的是,当处于睡眠状态的人高兴时,植物便竖起叶子,舞动花瓣;当维克多在描述冬天寒冷,使试验者浑身发抖时,植物的叶片也会索索发抖;如果试验者感情变化为悲伤,植物也出现相应的变化,浑身的叶片沮丧地低头垂下。

一连串神奇的新发现,使科学家们越来越着迷。假如植物确实有丰富的感情,那么它也应该像人类一样,在成长过程中会受到感情的影响。我们知道,精神生活对人的健康密切相关,对于有些病人,精神的安慰,诙谐的笑语,往往比药物起到更有效的作用。科学家由此而得到启发,想试一试精神生活对植物究竟有多少影响。

1973年5月,加拿大生物学博士瓦国勃格,每天对莴苣做10分钟的超声波处理,结果获得了意想不到的高产量。与此同时,美国科学家史密斯,对大豆播放“蓝色狂想曲”音乐,20天后,每天听音乐的大豆苗重量,要比不听音乐的高出四分之一。这些实验证明,植物的确有活跃的“精神生活”,轻松的音乐能使植物感到快乐,促使它们茁壮成长。相反,喧闹的噪音会引起植物的烦恼,生长速度减慢,有些“精神脆弱”的植物,在严重的噪音袭击下,甚至枯萎死去。

在研究植物感情的过程中,科学家们发现了越来越多的有趣问题,于是,一门新兴的学科——植物心理学,便从此诞生了。现在,在这门新学科中,还有无数值得深入了解的未知之谜,等待着科学家们去探索,去揭晓。

植物睡眠

我们每天都要睡觉,经过一天的工作或学习后,只要美美地睡上一觉,疲劳的感觉就全消除啦。提起睡眠,它除了是人类生活中不可缺少的一部分,动物同样也离不开睡眠,这并不奇怪,可如果说植物也要睡眠,也许少年朋友就会感到新鲜和奇怪了。

其实,每逢晴朗的夜晚,我们只要注意观察周围的植物便会发现,一些植物已产生了奇妙的变化。比如公园中常见的合欢树,它的叶子由许多小羽片组合而成,在明媚的阳光下,舒展而又平坦。可一到夜幕降临时,那无数小羽片就成对成对地折合关闭,好像被手碰撞过的含羞草叶子,全部合拢起来,这就是植物睡眠的典型现象。花生也是一种爱睡觉的植物,它的叶子从傍晚开始,便开始慢慢向上关闭,表示白天已经过去,它要睡觉了。有的时候,我们在野外还可以看见一种开紫色小花、长三片小叶的红三叶草,它在白天有阳光时,每个叶柄上的三片小叶都舒展在空中,但到了傍晚,三片小叶就闭合在一起,垂下头来准备睡觉。以上仅仅是一些常见的例子,会睡觉的植物还有很多很多,如酢浆草、白屈菜、含羞草、羊角豆等。

不仅植物的叶子有睡眠要求,就连娇柔艳美的花朵也要睡眠。例如在水面上绽放的睡莲花,每当旭日东升之际,它那美丽的花瓣就慢慢地舒展开来,似乎刚从酣睡中苏醒,而当夕阳西下时,它又闭拢花瓣,重新进入眠眠状态。由于它这种“昼醒晚睡”的规律性特别明显,因此人们就给它起名叫睡莲。