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5章 植物的秘密(5)

各种各样的花儿睡眠,姿态也各不相同。蒲公英在入睡时,所有的花瓣都向上竖起来闭合,看上去好像一个黄色的鸡毛帚;胡萝卜的花,垂下头来,则像正在打磕睡的小老头。更有趣的是,有些植物的花白天睡觉,夜晚开放。如晚香玉的花,不但在晚上盛开,而且格外芳香,以此来引诱夜间活动的蛾子来替它传授花粉。还有,我们平时当蔬菜吃的瓠子,也是夜间开花,白天睡觉的,所以人们把它俗称为“夜开花”。

植物睡眠,的确是一种有趣的现象,它在植物生理学中被称为睡眠运动。那么也许会有人问,植物的睡眠运动会对植物本身带来什么好处呢?这也是科学家们最关心的问题,尤其最近几十年,他们围绕着睡眠运动的问题,展开了广泛的研究和讨论。

最早发现植物睡眠运动的人,是英国著名的生物学家达尔文。他在一百多年前就发现,不少植物的叶片始终处在运动状态之中,如果用强迫的手段迫使叶片停止运动,长时间保持在某一个固定的位置,结果叶片很容易遭受到冻害或寒害。达尔文为什么会提出这个论点呢?原来,他在研究植物生长行为的过程中,曾对69种植物的夜间活动进行了长期观察,发现一些积满露水的叶片,因为承受到水珠的重量而运动不便,往往比其他能自由自在运动的叶片容易冻伤。后来他又用人为的方法把叶片固定住,也得到相类似的结果。在当时,达尔文虽然无法直接测量叶片的温度,但他仍然断定,叶片的睡眠运动对植物生长极有好处,也许主要是为了保护叶片抵御夜晚的寒冷。

这种说法似乎有一定道理,可是它缺乏足够的实验证据,所以一直没引起人们的重视。直到本世纪的60年代,随着植物生理学的高速度发展,科学家们才开始深入研究植物的睡眠运动,并提出了不少解释它的理论。

起初,解释睡眠运动最流行的是“月光理论”。提出这个论点的科学家认为,叶子的睡眠运动能使植物尽量少遭受月光的侵害,因为过多的月光照射,可能干扰植物正常的光周期感官机制,损害植物对昼夜长短的适应。然而使人们感到迷惑不解的是,为什么许多没有光周期现象的热带植物,同样也会出现睡眠运动,这一点用“月光理论”无法解释。

后来科学家们又发现,有些植物的睡眠运动并不受温度和光强度的控制,而是由叶柄基部中一些细胞的膨压变化引起的。例如合欢树、酢浆草、红三叶草等,通过叶子在夜间的闭合,可以减少热量的损失和水分的蒸腾,起到保温保湿作用。尤其是合欢树,叶子不仅仅在夜晚会关闭睡眠,在遭到大风大雨袭击时,也会渐渐合拢,以防柔嫩的叶片受到暴风雨的摧残。这种保护性的反应是对环境的一种适应,与含羞草很相似,只不过反应没有含羞草那样灵敏。

随着研究的日益深入,又提出了种种理论观点,但都不能圆满解释植物的睡眠运动。正当科学家们感到困惑的时候,美国科学家思瑞特进行了一系列有趣的实验,提出了一个新的解释。他用一根灵敏的温度探测针,在夜间测量多花菜豆叶片的温度,结果发现,呈水平方向(不进行睡眠运动)的叶子温度,总比垂直方向(进行睡眠运动)叶子的温度要低1℃左右。恩瑞特认为,正是这仅仅1℃的微小温度差异,已成为阻止或减缓叶子生长的重要因素。因此,在相同的环境中,能进行睡眠运动的植物生长速度较快,与那些不能进行睡眠运动的植物相比,它们具有更强的生存竞争能力。

今天,植物睡眠运动的本质已不断被揭示,但还远远不够,科学家们正在这个令人着迷的研究领域中,进行着新的探索,新的努力,以求获得新的发现。

植物防身术

在地球上,各种各样的病菌、昆虫和高等动物,无时无刻不在向植物侵袭,但有意思的是,地球上的绿色植物仍然占绝对优势。这里面有什么奥妙?原来,在千百万年的生物进化历程中,许多植物为了能在自然界生存,演化出种种奇特的“防身”方法。有的植物还具备了厉害的杀伤武器,只要贪食的动物胆敢前来侵犯,它们就会毫不客气地给予回击。

第一,以毒克敌。植物体内的毒素,是它们最有效的防身武器,当植物被动物咬啮时,这些毒素就会发挥作用。有趣的是,许多植物的毒素并不是遍布全身的,而常常集中在叶、果实、花等一些容易受到动物侵袭的部位。植物毒素大多是生物碱、树脂类有机化合物,能使中毒动物带来各种痛苦,连人类也不例外。比如,常青藤分泌的有毒生物碱,会引起动物皮疹,浑身上下又红又肿,奇痒难忍。某些野生植物体内,有一种叫氢氰酸的毒素,毒性很大,动物吞食后,几分钟之内就会被毒死。

最近科学家还发现,奶牛吃了一种白蛇根草的植物后,会得一种奇怪的病症:肌肉松弛,全身不停地颤抖;更奇怪的是奶牛这种病症还能传染给人。原来,这种毒素可以溶解在牛奶中,人们喝了含毒素的牛奶,也会战栗不止。这种病被叫做“牛奶病”,就是由植物毒素引起的。

荞麦和金丝桃等植物,还会分泌一种奇特的“光敏毒素”,动物误食了这类植物后,在遮荫处不会有什么反应,可一到强烈的阳光下,立即会感到十分难受,甚至在痛苦中死去。植物的毒素多数是自己制造的,可也有些植物本身并不制造毒素,但能从土壤中吸收,如紫云英就依靠自己的根系,从页岩中吸取毒性很大的硒元素,人和动物误食了,会引起急性硒中毒。

第二,怪味驱敌。

有的植物本身没有毒,或毒性不大,但它体内含有难以入口的刺激性物质,有时还会发出难闻的恶臭。这也是植物的一种驱敌办法。有些植物的味道又苦又涩,动物吃过后,就牢牢记住这种难吃的味道,再也不吃第二次。

味道和气味关系密切,植物释放出各种难闻气味,动物一闻,还没吃就已经认为这不好吃。具有怪味的植物有茴香、烟草、水毒芹等。在印度尼西亚苏门答腊岛原始森林中,有一种花朵最大的植物——大花草。它散发出一种类似尸体腐烂的恶臭味,人和大动物闻到后,都纷纷躲避,但这种臭味却能吸引小昆虫前来传授花粉。这样,大花草的恶臭味既抵御了敌人,又帮助传播了花粉,真是一举两得。

第三,利刺伤敌。

有些植物用锐利的刺、荆棘作为防身武器,使动物不敢贸然接近。这类植物中,最有名的要算仙人掌了。仙人掌的叶子变成一根根尖硬的针刺,动物只要一碰上就会被扎着。

利刺伤敌

刺也像植物毒素一样,并不都是均匀分布在植物体表,而是在一些容易受到动物侵害的部位,刺常常长得特别粗而尖利,分布也特别集中。光长刺的植物还不算厉害,有些植物还会把针刺和毒素结合起来用。蝎子草就是典型的例子,它的刺像皮下注射器一样,能扎进动物的皮肤中,同时放出毒素。如果谁不小心碰到了蝎子草,螫人的毛刺就会牢牢扎在皮肤上,与此同时,贮藏在毛刺基部的甲酸物质很快就注入皮肤,真比刺毛虫螫人还厉害呢。

第四,拟态惑敌。

有些植物身上没有防卫“武器”,没有杀伤动物的本事,可它们也不听任食草动物的宰割,采用“打不过就躲”的策略,利用变幻莫测的拟态躲避食草动物。

植物拟态惑敌的例子举不胜举,有时它们会把自己的外貌变得酷似另一种植物。例如死荨麻,它的外貌与可怕的蝎子草一模一样,虽然没有蝎子草那种厉害的螫人本领,但就凭着这副尊容,谁都不敢去招惹它。另一种有出色拟态本领的植物就是生石花。生石花主要生长在南非的浅溪中,样子极像鹅卵石,如果你不是一位专门的植物学家,不亲手去摸一摸,很难发现脚下那些圆圆的“石头”,竟是一株株植物。

第五,环境御敌。

还有许多植物既无防卫武器,也无拟态本领,为了躲避食草动物的侵害,它们不得不迁居到极其恶劣的环境中去生活。在十分干旱的地区,气候条件极差,食草动物稀少,可耐旱植物却能在那样艰苦的环境中生活,因为它们早已锻炼出一套对付干旱的本领。对它们来说,食草动物比恶劣的气候更可怕。

植物的演化道路是从水生到陆生,但有些植物在登上陆地后又重新返回水域,这是什么缘故呢?一是陆上植物的生存竞争相当激烈,它们作为弱者不得不退避三舍。二来也许是为了躲开陆上种类繁多的食草动物,在水域中生活要比陆地生活安全得多。利用水来御敌的方法还启发了园林工人,它们常常用水围住一些名贵植物,或者把盆栽植物放到一个盛有水的大盆中,使它免遭不会飞也不会游水的小动物的伤害。

除此之外,植物还有许多意想不到的御敌方法。

大多数食草动物,都讨厌叶片上带有水珠的植物。于是,有些植物就发展出一套独特的本领,能够长时间保持叶面上由露水形成的水珠,例如不少菊科植物,就具备这种巧妙的防御手段。

为了防御,许多植物的叶子边缘长有锯齿似的刺,这能刺痛动物的嘴巴。有些植物虽然没有锯齿叶。但叶片中充满二氧化硅沉积物,像许多禾草类植物那样,叶子又粗又硬,薄而坚硬的叶缘,锋利程度可以和刀刃相比。动物的嘴巴碰上它,常被割得“唇破血流”。还有,桃树的桃胶又软又粘,一团团地聚在树干上,能把爬上来的昆虫牢牢粘住。

在我们了解了这么多植物的自卫本领后,必须牢牢记住:植物的种种奇妙防御手段,是在极漫长的演化岁月中,通过遗传变异,由自然选择而逐步形成的。

植物的邻居

十多年前,在我国南方的一个城市中,举办了一次颇具规模的花卉展览,展览厅中,几百种花卉争奇斗艳,琳琅满目。其中,一些被称为“凌波仙子”的珍贵水仙花品种,在这花的海洋中显得秀丽芬芳,超尘脱俗,别具一格,深受参观者的喜爱。几天后,由于展览场地需要调整,工作人员把铃兰花搬到水仙花附近,想不到这一下却闯了大祸。这两种花卉原先都长得好好的,自从一成为隔壁邻居,情况就变了。一开始,它们的花朵发生凋谢,接着叶片萎蔫,最后双双死去。工作人员急得不知所措,但又弄不懂其中原因,后来还是植物学家解开了这个谜团。原来,水仙花和铃兰花是一对天生的冤家,它们只要碰在一起,就会进行一场“激烈战斗”,使用的武器是各自散发出的花香味,里面含有一些特殊化学物质,以达到“熏”倒对方的目的,但结果往往是两败俱伤。

在丰富多彩的植物世界中,有些植物常常利用特有的“化学武器”,用来对付自己的植物邻居,互相之间经常发生一场场无声的“化学战”。除了水仙和铃兰之外,这方面的例子还有很多很多。

在善于使用“化学武器”的植物中,苦苣菜属于相当厉害的角色。它虽然是一种个头不大的野生杂草,貌不惊人,可千万不能小看。它在田野中经常称王称霸,竟敢欺侮比它高大得多的高粱和玉米。许多北方的农民都知道,如果高粱地或玉米地中,出现了成群成片的苦苣菜,用不了多久,高粱、玉米就会被这种植物小霸王置于死地。但是,苦苣菜的“化学武器”与水仙的不同,并不通过花朵香气,而是在它的根部会分泌一种毒素,这种毒素在土壤中四下扩散,杀死它周围的植物。

在葡萄园周围如果种上榆树,葡萄就会遭殃。在它们中间,榆树是强者,葡萄是弱者,双方只要碰在一起,蛮横的榆树便使出它的“化学武器”,不停地向葡萄袭击,双方距离越近,榆树分泌物的杀伤力就越大,最后使葡萄叶片枯萎,果实稀稀拉拉,甚至彻底死去。你如果有兴趣的话可以亲自观察一下,生长在榆树附近的葡萄,枝条总是背着榆树而长,尽量躲得远远的。

果园中的核桃树和苹果树,也是一对“冤家对头”。核桃树的叶子不停地向外分泌“核桃醌”,这种化学物质随着雨水流进土壤,对苹果树的根有很大破坏作用,致使在它附近的苹果树无法正常生长。

植物之间的化学战,也发生在蔬菜之中。例如芹菜与甘蓝,是一对势均力敌的敌人,它们的根部都会分泌出特殊物质,如果把它们种在一起,结果常双双枯萎。还有,苦芹菜的根系分泌物对其他植物没有直接毒害,但它却能促成一种真菌的大量繁殖,这种真菌又会使马铃薯发生疫病。

除了苦芹菜外,西红柿、南瓜、黄瓜、苹果、樱桃和向日葵,也是马铃薯的冤家,容易使马铃薯生病减产。

小麦对大麻、芝麻、芹菜起明显的抑制作用,不适宜一起生活。种过荞麦的地里别种玉米,在高粱附近也不要种芝麻。烟草和桑树是死对头,它对桑树几乎有毁灭性的危害。

在莽莽苍苍的大森林中,植物之间的冤家也比比皆是。

松树不能与接骨木和平共处,接骨木不仅强烈抑制松树的生长,而且使落在它前面的松籽不能发芽。松树还与白蜡树、云杉、栎树和白桦发生直接对抗,但结局总是很不幸,松树经常被它们排挤出外。

从这么多的例子可以看出,植物之间的“战争”都是使用“化学武器”,也就是它们各自特有的化学分泌物质。最近,科学家们对植物分泌物进行了认真研究,把它运用到农业生产实践中。他们开始利用植物的化学物质,来防治病虫害和消灭田间杂草,让各种植物合理地搭配在一起,彼此取长补短,互助互利,达到增加产量的效果。