漫谈根茎
根与茎,是植物不可缺少的组成部分,可以这样说,没有根与茎,就没有姹紫嫣红的鲜花,就没有刚劲挺拔的大树,也不可能出现芸芸众生、繁茂昌盛的植物世界。
如果你喜欢养花,在翻盆时,可看到很密密麻麻缠作一团。你知道在自然情况下,它们有多少吗?一年生苹果树苗的根,大约有38000多条;一株8片叶子的玉米,不定根有8000~10000条;一株黑麦上所有的根连接起来,其长度可达几十千米。
根系在土壤中的分布直径比地上部分的直径大两三倍。大多数草本植物的根,分布在靠近土表层2米左右的土层,木本植物的根可深达10~12米。有的植物根的入土深度,比地上部分还长。一株棉花在沃土中,根深可达3米以上,而生长在干旱沙漠中的骆驼刺,可深达20米。植物利用强大的根系深入土壤的角落,汲取水和养料,并且支持着地上的那部分。而人们则常利用根来固定堤坝,防止水冲走泥土,还用它固定沙漠,防止风刮走沙粒。
有些植物的根膨大起来,可作为贮存养料的仓库,我们熟悉的有萝卜、胡萝卜、红薯等。
根一般都长在地下,可你知道吗?还有一些根是长在地面上的呢!其实,这种情况在玉米和高粱中就能看见,在靠近土壤的茎上会长出几层根来,向下伸入土中,起到帮助稳固茎杆的作用。还有一些地上的根就更奇妙了。
俗话说“独木不成林”,可是在我国的南方可以看到的榕树,却可以形成独木成林的奇观。榕树在树干和枝条上长出一条条树枝状的东西,有的随风摇曳,有的还钻入土中,这实际是一种根,称做气生根。它能吸收空气中的水分,还有呼吸作用;钻入土中的还有支持作用。因此,榕树的树冠非常发达。在孟加拉国的吉索尔地区有一棵榕树,树冠广及3公顷,大大小小的支持根,俨然就是一片树林,可堪称世界之最了。
有几位植物专家到海南岛考察曾看到海边的一片淤泥地上,长着一棵树,附近有一根根柱子状的突起物。这是什么呢?大家纷纷猜测。有的说这里曾是一片树林,这些是树桩;有的说这里以前可能是码头,这些是木桩。可是出乎意料,这些竟是那棵树的根的一部分,它们朝天生长,露出地面。那棵树叫海桑,它长的地方涨潮时被海水淹没,呼吸困难,一旦这些柱子状的根露出水面,就靠它来呼吸,真是一种奇妙的根!
常春藤在地面上的根则是另一种类型:在茎上常有一撮一撮刷子状的根,它们在幼嫩时能分泌一种类似胶水的物质,因此根能粘在树干、岩石上面。常春藤就靠这种根边粘边长,可以上树,可以攀上悬崖峭壁。现在许多庭园里都栽有这种植物,用它来绿化墙头、假山。
你知道除了寄生虫之外,还有寄生植物吗?菟丝子就是其中一种。它的幼苗只要一碰上豆科和菊科的植物,就会缠绕上去,同时,地下的根就会死亡,而茎上长出新的根来。这种新的根能深入被缠植物的茎和叶的表皮里,吮吸现成的营养物质,过着不劳而获的寄生生活。
植物的茎是另一种重要的器官,它决定了大大小小的植物的形态。在它上面生着其他器官,如叶、花和果实等;它还是根与这些器官物质交流的渠道。可是你能说出它的特征吗?比如一棵竹子,竹竿就是它的茎,我们可以看到有节和节间,在节上长有枝条和叶。但有些植物茎就很难看出节在哪儿,比如松树、杨柳等。但是只要你仔细地观察一下,就可发现叶子在枝条上总是有规律地排列着,而且小枝条总是从叶腋中长出。原来,这长叶子的地方,就是植物的节。
人们常用“节外生枝”这个成语来比喻故意设置障碍,使问题不能顺利解决。可是,世界上偏偏就有这种怪事,龙葵的花枝和果枝恰恰是生在节外的。当然这种情形在整个植物界中只是少数。
说到大树,有的同学会说,美洲的巨杉(世界爷)是世界上最高大的树。的确,巨杉高达100米以上,树洞里能穿行载重汽车。其实,在澳大利亚还有一种巨树,它是桉树的一种,据说最高可达155米,直径有10多米。这种按树生得高大无比,可是它的种子却小得出奇,只有1~2毫米长,像芝麻一样。
最硬的树可能要算长在北温带的铁桦树了,它的木质坚硬,子弹都难以打进去;它又很重,木纹细密,不能浮在水面上。可是,即使它长期浸在水中,水也不渗透进去,内部仍能保持干燥。
茎的样子,有时也是千奇百怪的。
竹节蓼绿色的茎扁平如带,节上偶尔出现几片叶子。假叶树就更妙,它那绿色的小枝条变成扁卵形,完全就像一张叶片。而天门冬、文竹一类的植物,植物体上有许多绿色刚毛状的东西,人们常误以为是叶,其实,这也是茎的变态。它真正的叶则变成小鳞片状,白色而不明显。这类植物多半长在干旱的地区,叶子退化,茎成扁平状,代替叶进行光合作用。
仙人掌类的植物,它们的叶退化成针状,肥厚的茎富含水分,这也是对干旱气候的适应。仙人掌的老家在雨量很少的地区,一旦下雨,它就大量吸水,贮藏在茎中,供干旱时享用。贮水最多的要算是南美洲的巨型仙人掌。圆柱形的茎高达数米,砍断枝条,可用手捧里面的水喝,是旅行者理想的茶水站。
前面说到常春藤的根会粘着物体,使茎可以爬墙攀树。爬山虎则是借助茎的特殊构造来完成登高的。爬山虎节上的小枝条,长有许多分枝,分枝顶端有个吸盘,它可以牢牢地吸住物体,达到固定植株的目的。
还有些茎长在地下,像芦苇、竹子,人们常把它们和根混淆,称之为芦根、竹根。但它们有明显的节和节间,节上有退化的叶,还可长出地上枝来,所以它们是茎,叫“根状茎”。与之相似的还有很多,如茅草、狗牙根、藕等。这些地下茎喜欢横走四方,所以常常成片生长。
有一类长在地下的茎是球形的,称为“球茎”,如荸荠、慈姑、芋头等。拿它们和一般的茎相比,除了长成球形外,其他都一样,有明显的节和节间,节上有退化的叶,里面有芽,顶上还有顶芽。
百合的地下部分有个雪白的如同莲花般的东西,这是变态的叶。如果我们把叶片去掉,里面可看见一个圆盘状的东西,这是一个缩短的茎,叫做鳞茎。洋葱、葱、蒜、水仙、百枝莲等也有鳞茎。
土豆,你一定不陌生,它到底是根还是茎呢?如果你仔细观察,就会发现它的表面有许多梭子形的小凹窝,里面有芽,还有像膜一样的退化叶,所以它也是茎,称为“块茎”。天麻、菊芋(洋姜)也是块茎。
根和茎的形态都千变万化,有的根长到地面上,有的茎却长到地面下,但不管怎么变,在茎上总可以找到节和节间、芽,有时还有叶或叶痕。这是区别茎和根的主要依据。
植物细胞与动物细胞的不同
一切生物,不管庞大与微小,都是由细胞构成的。那么,安静的植物的细胞与活泼的动物的细胞相同吗?
不相同。有三个标志可以区分:细胞壁、液泡和叶绿体是植物细胞的显著特征,这也正是它与动物细胞不同的地方。
细胞壁,一听这名字就知道指的是细胞的“墙壁”,可是它非常薄,因为它仅是植物细胞分泌的纤维纱,包在细胞外面。细胞慢慢长大了,细胞壁也慢慢变厚了,否则它就不能完成保护和支持细胞的“任务”了。农田里有些农作物成熟的时候,尽管茎秆很细,仍然那么昂首挺拔,这就是因细胞壁在起作用。
液泡,听这名字,似乎是一个装满液体的软泡泡,实际上也就是这么回事。
植物每天要吸收大量的水分,一部分从叶子里“飞”出去了,另一部分全都存在液泡里。所以,如果你忘记给花浇水,那可怜的花就瘪了,因为液泡这个小“水库”里的水都快没了。这时,给花浇浇水,液泡一鼓起来,你的花又会昂首挺胸了。
液泡里的“水”营养可丰富了!咬一口西红柿、西瓜,那又酸又甜的汁水就流进嘴里了,实际上,是你咬破了人家的液泡,汁液就流出来了呗!
另外,大多数植物都是绿色的,这是因为在植物细胞里有叶绿体。植物就靠它为自己制造口粮——进行光合作用。动物很少有通身绿色的,因为它们的细胞里没有叶绿体,所以动物不能自己制造口粮,而只好去吃植物或者别的动物了!
植物的“血管”和“神经”
动物和人的血管在生物体内起着担负血液循环流动的作用,血管大大小小,成了一个密密的网,什么地方血管堵塞了,什么地方就坏死,若是脑中的、心脏里的血管堵住了,那可是危及生命的大问题!
植物也有“血管”,一般的植物有两种“血管”。一种叫“导管”,另一种叫“筛管”。当然,它们运送的“血液”是植物生长必需的水分和养分。导管四通八达,从叶、芽、花到果等器官里都有它。导管非常纤细,据测,茎中的导管直径只有200~400微米,叶脉中的导管直径有100微米。
组成导管的细胞是一切死了的木质化的细胞,茎和叶的活细胞包围着导管的上端,根的活细胞包围着导管的下端。当庞大的根毛进入土壤里吸收来水分和养分的时候,根部活细胞有一种压力,就把水分与养分压进了导管。而茎和叶的细胞十分干渴,它们的吸水力就很强,它们都向旁边的细胞吸水,一个挨一个的细胞会不断地吸水,于是形成了一条吸水柱,从而把导管里的水吸了上来。
筛管长在韧皮部里,它专门负责运输“粮食”。叶子进行光合作用之后所制造的养分不断地通过筛管送到植物各器官,供植物生长发育,秋天,开花结果的时节,筛管工作量非常大,要把茎叶里的养分统统送到果实和种子里去贮藏起来。最忙碌的季节里,棉花、玉米的筛管运输速度每小时达40—100厘米,白天送输的速度是晚上的4倍,否则,养分就会“积压”起来的了。
人们通过实验得出了植物有一种类似神经的系统。当植物根部无水而干渴得快死的时候,叶子就不再制造“粮食”,也就是停止光合作用了。这时若向根部浇水,要隔很长时间,水才能传到叶子上,可是叶子几乎在浇水的同时就又开始工作——进行光合作用了。是谁把信号通知得这么快?多次实验后证明,在植物体内存在着一种类似动物神经的网络,它可以极迅速地把信号从一个部分传向另一个部分。
植物的千千万万个奥秘,实在是值得我们好好探索、研究。
植物的血型
大家都知道人的血型有O、A、B、AB四种主要类型。大概没有听说过没有血液的植物有血型。
日本的一位植物学家在检验过的植物中,发现有十分之一的植物也有血型,虽然植物体内没有血液,但却流通着与人体血液同样起作用的液体。他对150种蔬菜;水果作了测定,发现有19种血型。例:海带、苹果、南瓜等是O型,咖啡、李子为AB型,也有的植物测不出血型,如大麦、土豆等。
植物血型的区别非常有助于植物的分类,希望小朋友长大后也研究,发现植物更多的秘密。
植物的味道
说起酸味的植物来,真是不胜枚举。酸杏、酸梅、西红柿,还有能把人牙都酸倒的柠檬。
植物这么酸,是因为有许多种酸类存在植物体内。如醋酸、苹果酸、酒石酸,琥珀酸、柠檬酸,这些酸类没有一个不酸的,所以吃含酸量大的植物时,我们会被酸得睁不开眼睛。
甜,是人们最爱的味道。西瓜、哈密瓜、甘蔗,吃起来真是甜在嘴里,喜在心里。许多水果、蔬菜里都含有葡萄糖、麦芽糖、果糖、蔗糖。有些糖类本身并不甜,但是一遇到唾液中的酶,就会被分解成有甜味的麦芽糖与葡萄糖,我们吃起这些含糖的植物就会感到甜滋滋的。
怕的是苦味。生病的时候吃的药差不多都很苦。比如黄连素药片,因为它太苦了,所以外面才包上了一层糖衣。而这非常苦的黄连素正是从植物黄连中提取出来的,因为黄连中含有黄连碱。金鸡纳树皮能提炼治疟疾的金鸡纳霜,也非常苦,因为金鸡纳树皮含有金鸡纳碱。苦味,是因为植物中含生物碱的缘故。
辣,莫过于辣椒。辣椒之所以辣,是因为它含有辣椒素;萝卜皮很辣,是因为它含有芥子油。
谁都爱吃柿子,又都不敢吃生柿子,因为它太涩!这是因为生柿子里含有许多鞣酸。其他有涩味的植物,像梨、茶叶,也都是含鞣酸的缘故。
能改变性别的植物
有趣,植物难道自己能改变自己的性别吗?它们是怎么变的?
菠菜是雌雄异株的植物。人们发现,在高温影响下,雌株菠菜竟都变成了雄株菠菜。而在低温影响下,番木瓜的雌花在不断地增多,雄花却在减少。
在干旱的土地里,雌雄本同株的小麦、栎树和槭树越来越多地走向雄化,黄瓜种在湿度为80%的土壤里,要比种在湿度为40%的土壤产量提高好几倍,说明在水分充足的时候,雌花生得就多。
甚至,外伤也能改变植物的性别。如果番木瓜的幼苗被无意中砍伤,它就会开雌花;有些植物开出的花和刚结出的小果子被人摘了去,它反而会多开雌花。
这说明什么呢?
在自然条件下,像温度、水分等等诸多环境状况比较优越的情况下,就会出现植物雌性化的现象;而当环境条件比较恶劣的情况下,植物就会更多地出现雄性化的现象。
植物身体里有一种宝贵的东西,叫激素。在正常情况下,激素是可以保证植物的性别的。可是,环境条件一不正常,比如干旱、日照变化、植物受到损伤等等,激素就“乱了方寸”,不是多分泌,就是少分泌,这样也会导致植物的性别发生变化。
可以帮助人们寻找矿藏的植物
植物是可以帮助人们寻找宝贵的矿藏的。从一种亚麻中,人们提取了大量的铝。科学家从某地种植玉米灰烬中,提取了若干克黄金。一位探矿家通过野草,竟发现了一个丰富的铜矿。
植物体内为什么含有金属呢?
有些植物生长的地方蕴藏着丰富的矿藏;有些植物需要微量金属,它们的根都深深地扎进地下,在很深的地下吸收了微量金属,这些微量金属会随着水分和营养被运输到植物全身,所以在植株的茎、叶子、花朵和果实里也都含有了金属。
人们又是怎样从植物身上找到并识别矿藏呢?
金属会“给”植物染色。
人们曾经看到一种奇异的蔚蓝色的野玫瑰,科学家分析了这种玫瑰,发现它体内含有丰富的铜。从此人们发现,铜矿石总会“给”植物染上蓝色或者蔚蓝色。镍则会使植物失去所有的色泽,而锰把所有的花都涂得红红的。
逐渐地聪明的人类总结出了一定的规律:海州香薷生长在什么地方,什么地方就有可能有铜矿,所以人们又管它叫铜草;如果高大的蒿草在某地变矮小,那土壤中会含有硼;三色堇的色彩如果特别艳丽,那土壤中很可能含锌;羽扇豆生长茂盛的地方很有可能含锰……
现在人们还在不断地发现,挖掘。大自然里一定还会有许多植物会告诉人们更多的矿藏。
植物也能预报地震
大地震,对于人类来说简直就是毁灭。无怪乎人们谈起地震就有谈虎色变之感。一次7级地震相当于20多颗两万吨级原子弹的威力,全世界每年大约发生500万次地震,其中能让人感到的约有5万次,破坏性极强的约有两三百次。
面对这可怕的自然灾害,人类的感觉远远不如动物。比如震前,老鼠会满街窜,牲口不肯进窝,鸡也飞上了树等等。那么既不能开口出声又不能拔腿就跑的植物能帮助人们预报地震吗?
答案是肯定的。例如日本科学家对敏感的含羞草进行了研究。发现,在正常情况下,含羞草的小叶片在白天平展地张开,夜里闭合起来;而在震前的时间里,含羞草一反常态,白天合闭起来,夜晚反而半开着。这样的反常,定是与不久即将到来的地震有关系。
在我国,人们对地震前植物的异常反应也有记载。
1970年,宁夏西吉发生5.1级地震前一个月,隆德县的蒲公英在初冬竟开了花;1976年,唐山发生7.8级强烈地震前,唐山地区的竹子开花,果树结了果又重新开花等等。
震前的植物为什么会这么异常呢?
地震本身有一个孕育过程,在这个过程中地温、地下水、大地电位等等都会发生一系列的变化,植物也就产生相应变化,当大面积土地上许多植物反应异常时,就是在向人们发出警惕地震的信号。
地震现象很复杂,但是通过科学家的长期资料积累和研究,观察植物的异常是准确预报地震的一个手段。
植物间的“相亲”和“相克”
如果和邻居相处不和睦,那么,生活一定都很别扭,谁也不快活。植物虽然不会说话,但像人一样,对不喜欢的“邻居”反映也很强烈。
如果让接骨木做松树的邻居,那么松树就会长不好,好不容易结出一些小松籽还会慢慢地烂掉。
栎树的身旁如果生长出来一棵榆树,高大的栎树就会非常不高兴,它的枝条会赶紧背向榆树生长,惟恐避之不及。
把西红柿和黄瓜同种在一个温室里,西红柿不再挂起红灯笼,黄瓜也不再有喜人碧绿,它们像一对赌气的敌人,谁也不肯好好生长,结果是双双减产。
这难道是因为植物个性很强吗?其中蕴含着什么道理呢?
原来,许多植物都从体内向外分泌一种气味或汁水,例如挥发油、有机酸,正是这些东西抑制了其他植物的生长。
譬如,把月桂种在葡萄旁边,月桂就忍受不了葡萄所分泌的“葡萄醌”,最终会生场大病,而无法健康成长。
有相克,就有相亲。
大白菜和大蒜就是一对好朋友。大白菜最容易患上软腐病,软腐病实际上是细菌在捣乱,若把大蒜种在大白菜旁边,大蒜所分泌的大蒜素就会杀死细菌,使大白菜白白胖胖保丰收。
玉米和大豆更是一对亲密朋友。大豆的根瘤菌有个特殊本领,能把空中的氮素固定在土壤里,而大豆本身并不需要多少。可是玉米就喜欢氮素,它们俩在一起,和睦极了!
植物间的相克与相亲的现象还很普遍,我们人类了解了各种植物的“个性”,为它们选好邻居,就能使它们茁壮成长,来年喜获丰收了!
连生植物
一走进北京故宫御花园的大门,就可以看到一株连理树。它本是两棵树,但这两棵树枝干紧紧相依,合生在一起。
在我国许多著名寺院都有这形态奇特的连理树,它们或者是树干或者是根连生在一起,被人们称为“握手树”、“友谊树”和“亲家树”。它们是怎样长到一起?长在一起关系“和睦”吗?
以杨树为例吧!杨树的树皮下有一层有特殊作用的细胞层——形成层,形成层不断分裂新“伙伴”——新的细胞,使树木越来越粗壮。当相邻的两棵树枝干交插时,在风力的推动下,它们不断摩擦碰撞对方,露出了形成层。当风平静了,两棵杨树的形成层都产生了新细胞愈合在一起,于是,它们就只好连腰长在一起了。
在大森林里,树木连生在一起的现象屡见不鲜。有些树木在泥土下就开始“手拉手”了。两棵相邻树木的根并行生长,它们不断扩充自己的势力,越长越大,最后互相挤压,根皮被挤破了,根也就愈合在一起,形成连理根了。
它们长在一起,关系“和睦”吗?连理对于粗壮、生命力强的植物有很大好处,因为它强壮,所以它能获得更多的营养物质,害得有些弱小的连枝树发育不良甚至地上部分死亡。这样,弱小那一棵等于把根系送给了强壮者,使得它生长得更强壮了。
藏红花
藏红花是鸢尾科的多年生草本植物。它的叶子纤细碧绿,像松针,地上没有茎,茎“藏”在地下,样子活像个独头蒜。秋天,茎上长出叶片,11月,就会开出一种淡黄色的小花。花有6片花被。雌蕊长得奇特,深红色,柱头呈三叉状,像只小茸。
藏红花非常名贵。在中药里,它是一味能活血通经、养血祛瘀、消肿止痛的特效名药。但它的名贵更因为它来之不易。
藏红花的小小柱头才是药用的红花。所以,产量非常低。一棵苗一般开1~10朵花,那么5万朵花的花柱才能产一斤商品。按理想的数字计算,每棵苗都开上它10朵花,5000棵苗才能得到一斤花。如此稀少,自然就贵上加贵了。
藏红花的柱里都含有类胡萝卜素、藏红花素、顺藏红花酸二甲酯等等有效成分。一根红柱头放在一杯清水里,满杯水都会变成漂亮的红色。
因为藏红花名字太响亮了,人们一直以为藏红花产自西藏。其实不然。藏红花产在遥远的南欧和西亚。很早以前,藏红花通过陆路来到中国,要风尘仆仆经过西班牙、希腊、伊朗、印度,再通过喜马拉雅山脉进入西藏,然后由西藏转销到内地广大地区,内地人只知此花来自西藏,所以就把红花前加上一个藏字。
近年,我国已从欧洲成功地引种了藏红花,不久的将来,我们将在市场上见到藏红花。
会跳舞的植物
人们在广西发现了一种会跳舞的植物,它叫舞草或者风流草。是豆科的多年生的小灌木,开紫红色的花。
舞草有三出复叶,还有一对侧小叶。侧小叶只有2厘米长,然而它却能做出300度的大回环,或是怡然自得地上下摆动。虽然它们有时动作快,有时动作慢,但总是那样富有节奏感。妙的是,有时一只侧小叶轻轻向上,另一只侧小叶轻轻向下,宛若优美的舞蹈动作。有时两只小叶同时向上合拢,然后又慢慢平分开来,好似蝴蝶轻展双翅。如果许多侧小叶同时起舞的话,山谷里小叶此起彼伏,令人惊叹不已!舞草不需要像含羞草那样,要有外界刺激才能合拢,而是不需要任何刺激就能在那里自由自在地舞动起来,煞是招人喜爱。
夜晚,舞草休息了。它的小叶子垂下来,就像一把合起来的小刀。它为什么要采取这种姿态呢?因为白天为了进行光合作用要维持增大面积,展开叶片的姿态,这要消耗能量。夜晚采用这种姿态就可以减少一些能量的消耗了。
不过,即使是在夜间睡觉,舞草仍不忘记跳舞。只是速度慢多了。
舞草为什么要跳舞,至今是个谜。人们目前只是处于猜想阶段。
200多年前,人们就发现舞草,在我国华南、西南,以及印度、缅甸、越南、菲律宾等国都有分布。
舞草还是草药,它能舒筋活络,还能祛痰,“特长”还不少呢!
“吃”虫的猪笼草
难道草也会像青蛙那样张开大嘴去吃虫子吗?
是的!这种草叫猪笼草,它的故乡就在我国广东南部以及云南等地。
猪笼草足有3米多高,是一种常绿半木质藤本小灌木。它长相最奇特的是它的叶子,叶子的底部是绿颜色的,样子扁平,很像一般植物的叶子,中间却是一根像绳索一样的细藤,可以卷在或者挂在其他植物身上,顶部最奇特,从细藤上竟长出一个花花绿绿的小瓶子来,这瓶子上小下大,也像个袋子,它的样子很像我国南方人运猪用的笼子,所以得名“猪笼草”。这种草有大约70个品种,所以瓶子的形状和颜色也变化多端,有圆筒状的,壶形的,甚至漏斗形的;有的小巧玲珑,不过3.3厘米长,大的足有40厘米。这些瓶子把自己打扮得非常漂亮,金黄、紫红,甚至有精美的花纹,凭借一身华服,就可以把那些小虫子们吸引过来了。
猪笼草吃虫的秘密就在这个瓶子里。
瓶子上面有个小盖子,盖子下面布满了蜜腺,能分泌出香甜诱人的蜜汁,可是瓶口却有点倾斜,瓶子的内壁上的蜡质,极为光滑,内壁的下部,有许多凸出的消化腺,能分泌出许多消化力极强的消化液。
在风和日丽的晴天里,贪吃的虫子闻到香甜的蜜汁味,便飞到猪笼草的瓶子上大吃特吃,可是由于那有点倾斜的瓶口,它一不留神,就失足滑了下去。一直滑到瓶底,一下子被瓶底的消化液牢牢粘住,那光滑的内壁使虫子根本爬不出来,瓶子的盖子也很快地盖上了。那具有强消化能力的消化液不一会儿就麻醉了小虫子,使猪笼草大饱口福了。
消化液的成分相当复杂,其中一种化学物质是胺,它能使昆虫麻痹,另一种是毒芹碱,能使昆虫中毒死亡。植物学家曾观察过猪笼草怎样吃掉蜈蚣,那条蜈蚣浸在消化液中,很快被腐蚀成白色。如果摘下小瓶子仔细看,里面有许多小昆虫,有的还在挣扎,有的已死去,有的早腐烂了。
猪笼草就是靠吸收这些腐烂昆虫的汁液来生活的。
能净化污水的水葫芦
在城市和郊区,越来越多的河流、湖泊受到工厂排放的污水、居民生活污水的破坏,清澈变为浑浊,洁净变成肮脏,鱼类死掉了,小鸟飞走了。
而植物具有真正的净化污水的本领。水葫芦就是其中出色的一位。
水葫芦的样子充满生机,油亮亮的碧绿色叶子密密挨挨挤满水面,淡紫色的花朵非常好看,叶柄的中下部忽然膨大起来,圆鼓鼓的就像只水中的葫芦,这里面其实是一种像海绵一样的组织,含有大量空气,就能使整个植物像只小船似地在水上轻快地漂浮着,它的根长长的,就像一大把胡须。它的故乡是拉丁美洲的委内瑞拉,不过,现在水葫芦已经漂游了五十几个国家了。
水葫芦喜欢在水流缓慢的地方安安静静地生长。它生命力非常强,而且令人惊讶的是在自然环境里,没有能伤害水葫芦的病、虫和天敌。只要环境适宜,仅仅十棵水葫芦在八个月内竟能繁殖到60万棵!亩产20万斤以上。肥效相当于2000~4000斤化肥。是紫云英、花苜蓿等绿肥的三四十倍。多么可观的数字呀!
水葫芦对水中的有害物质酚、铬和镉的去除率比一般水生植物高16%、25%和8%。而且,水葫芦的绝妙功夫是能对酚、氰加以分解,降低了它们的毒害作用。
在水葫芦生长的地方,能污染水体的直藻、硅藻和颤藻的数量大大减少了,而鱼类的食品——浮游的数量却显著增加了,所以,鱼类迅速生长,产量明显提高,青蛙、乌龟都喜欢到这里来生活,连小鸟也飞回来了。
另外,水葫芦能从水体中吸取金属物质。一亩水葫芦每四天就在采矿废水中吸取75克银,对金、汞、铅、镍等金属的吸取效果也近似。用它清除江河和工业废水中的有毒物质,经济又有效。
水葫芦还能很有效地吸收含在水中的氮和磷,在水葫芦茂密的地方,每平方米水面上的水葫芦每天能从水体中摄取2.4克的氮素,每吨叶子可摄取2.45公斤的氮素,每吨根可摄取3.28公斤的氮素。
水葫芦对砷也有一定的吸收和积累能力。另一试验表明每公斤水葫芦在七天内可去除258毫克的有机污泥。
很多国家都在大量繁殖水葫芦,因为它是最经济的天然净化污水的“宝葫芦”。
能报晴雨的查理曼蓟菊
查理曼蓟菊的故乡在意大利,它的拉丁名为Carlinaa-caulis。这个名字历史悠久,名字的前半部分是它的属名,是从查理曼大帝的姓氏而来的,曾用这种草来医治创伤。名字的后半部分为“无茎的”意思。
查理曼蓟菊真的无茎吗?不,它有茎,但长在地下。它的叶子挺长,上面有刺,样子像个莲花底座。开花时节,从叶丛中伸出一个大花葶,在花葶的顶端,长出一朵大花来。最奇妙,的是,这花是个准确无误的“天气预报员”,它会报告人们天气是晴朗还是有雨。
当天气晴朗时,大花舒舒展层,露出圆盘状的花序。好像在晒太阳。当空中出现乌云,马上要下雨时,查理曼蓟菊花序外面的许多片苞片就自动向上、向里靠拢起来,慢慢地紧紧合抱在一起。一朵怒放的大花就成了一个待放的“花蕾”了。天晴之后,查理曼蓟菊就又舒展开了。
正是查理蔓蓟菊这种对空气湿度极为敏感的特点,使它成为人们观测天气的助手。
会“指南”的植物
有一些菊科莴苣属的植物有一种特殊的本领——“会”指南。
这些植物的叶子很有趣,好像深受地心引力的吸引似的,直直地垂向地面,而不是像其他植物的叶子那样开展地伸开叶面,垂直接受阳光的抚照。它们叶面的方向总是平行于南北,因此人们都称它们是“指南针植物”。它们为什么这么长呢?
美国两位植物学家对它们进行了研究。他们发现,当把这些植物种在温度适宜、舒服的大温室里的时候,叶片就奇怪地不再“指南”了;而在室外,就是把它们种在凉爽的大树荫下,它们也不会“指南”了!
由此,两位科学家断定:叶片会“指南”,和地心引力没有任何关系,而是因为——阳光!
“指南针植物”的故乡是夏季极为炎热、干旱的大草原。怎么适应这里的环境而更好地生存下去呢?通过仪器测量,植物学家发现叶片的“指南”对植物的生长发育真是最好不过了。中午,阳光强烈地直射着地面,叶片也垂直地面,阳光稠叶面平行,叶面接受的阳光少。想想看,如果此时叶片与阳光垂直,整个叶面都接受阳光的强烈直射,那会使叶面温度很高,白白“飞”掉多少水分!
清晨和傍晚,叶片因为这种位置,又可以在不浪费水“资源”的情况下获得更高的效益!
大自然中,有许多植物都在不断改变叶片的位置,以适应环境。植物也只有适应环境才不会被大自然无情地淘汰掉。
会“下雨”的桉树
在森林里,有许多奇怪的事情。有时圆圆的月亮高高地挂在天空,可是桉树林里竟然悄悄地下起雨来。小朋友你知道这是为什么吗?
在森林里,不仅桉树会“下雨”,别的茂密树林也会“下雨”。这是因为树的根从土壤里吸收水分,又通过叶子散发在体外。它们不断的吸收,又不断的散发,这样就增加了树林内外的空气湿度。当夜里气温低时,被散发到空气中的水蒸气就凝成水滴,落在树木的枝叶上。当水滴多了,枝叶挂不住了,就滴下来。这样大片的桉树林和茂密的树林就悄悄地下起雨来。
罕见的铁树开花
我们有时会看到这样的电视新闻:某个地方的铁树开花了。
大自然里,无论哪个季节。都会有不同的花种竞相开放怎么铁树开花就这么稀罕,以至于还走进了电视新闻里?
我们在电视中看到的铁树是栽在木制的大花盆里的。它显得又矮又小,个头跟个十岁的孩子差不离儿,墨绿色的叶子像巨大的羽毛,非常坚硬,四季常绿。它的叶子分工很明确,像羽毛的叫营养叶,它的任务就是为铁树制造粮食进行光合作用。另一部分长在茎干顶部的中心,保护新的生长点,样子像乌贼的触手,毛绒绒的,它叫保护叶。
铁树的花容实在与众不同。雄花极像个巨大的玉米棒子,金黄色;雌花像个毛绒绒的大球,成熟之后就都变成褐色的了。不熟悉它的人会把花误认成它的果实。
花成熟之后,铁树开始了结籽。它的果实又圆又红,被人喜爱地称作“凤凰蛋”。
据说,铁树将枯萎时,在根部加些铁屑就能使它复苏,所以又名苏铁。
苏铁的故乡在热带,在那里它能长成二十余米的高个子呢!只要长过十岁,它就会年年开花。带着从故乡培养出来的脾气——怕冷,它来到我们中国。中国地处北半球,大部分地区属于温带或接近寒带的气候,苏铁难以在这种“寒冷”气候里舒展地生长,连个头儿都长不高,开花就更是稀少的事了。
在长江以南的地方,气候相对温暖一些,如果一旦有几楞树在这里开了花,那实在是稀罕事,自然就走进了电视新闻。
在重庆北温泉有一棵百年以上的老铁树,1929年以来,年年开花,从未间断。这实在是个有待研究的特殊现象。
秋天变红的树叶
秋天的北京香山,沉浸在美丽的红叶的怀抱里,引来众多游人。
叶子为什么总在秋天变红呢?
叶子在春天和夏天总是绿绿的,那是因为叶子里含有一种叫叶绿素的东西。叶绿素的作用可大啦!它盲S把太阳光加工成“粮食”。所以,不断有新生产出来的叶绿素代替老了的叶绿素。
秋天一到,秋风四起,温度骤然下降。叶子抵抗不住寒冷与干燥的气候,它慢慢丧失了生产叶绿素的能力,叶绿素慢慢老了,死掉了,叶子的绿色也随之褪掉了。可是叶子里还存有大量的类胡萝卜素,一听这名儿,你就能猜出来,它的颜色就像胡萝卜那样黄,所以,秋天里的许多叶子是黄色的。
而有些叶子在绿色褪掉后,却产生了大量的红色花青素。结果可想而知,叶子变成了红色的了。
留心观察一下秋天里香山的叶子,有橙色的、有黄色的、也有红色的。
山上的叶子总比山下的叶子红得早。这是因为,山上昼夜温度差异大,叶子里的糖分就积累的多一些,产生的红色花青素就比较多,所以山上的叶子比山下的红得早一些。
植物落叶的科学解释
植物通过落叶可以缩小蒸腾和散热的面积,减少体内水分散失,以适应低温、干旱等不良环境条件。叶片落人土壤后,即被分解,养分重新被植物利用。其有机物质还可改善表层土壤的理化性状,提高保水、保肥能力。近来,有人对植物落叶现象提出了新的解释。他们把落叶看成是植物的排泄和竞争的过程。这一点常被已往的研究忽视。沃曼等人于1980年发现,生活在富含金属土壤中的植物,生长着的叶片含铝量很低,但已脱落的叶片中却含有高浓度的铝。他们分析了生长在不同条件下的21种多年生植物的各种离子的含量,大多数植物脱落叶片中钙含量高于生长的叶。镁和钠没有明显的规律性。而铅、锌、铁、铝等元素,则几乎在所有被测脱落叶片均高于生长活叶。各种元素含量变化的幅度也很悬殊。高浓度的重金属对任何植物来说都是有害的。把重金属离子积累于老叶,并随落叶而脱落植物体,无疑具有积极的作用。从这个意义上来说,落叶就是植物的排泄过程。落叶还有提高植物竞争的能力。有些植物的落叶可释放出种间抑制剂,阻碍其他植物的生长。在森林中,永久性的落叶层能减少林下草的生长量。有人在果园中铲除果树周围的杂草,使果树增产,起到与落叶层类似的作用。落叶层还为树木的种子提供发芽和幼苗生长的温床,有利于种的繁衍。显然,这些特性都在生存竞争中起到积极的作用。在漫长的进化史中,植物经受了来自多方面的选择压力,叶片结构愈见复杂,功能日趋完善。落叶的排泄和竞争作用有利于整个植物和物种的生存发展。
海底生长的树
在四季如春的海南岛,那里有许多珍贵、稀有的动植物。最有趣的是那些生长在海底的树——红树,它们终日泡在又苦又咸的海水中。那里环境恶劣,日复一日地受波浪冲击,脚下是沙子一样的土地,又稀又软的泥。可是它们却顽强地“活”下来,长成粗壮的大树。小朋友们,你们知道为什么海底能长树吗?
红树能在海底“安家落户”,多亏了它那又粗又多、盘根错节像蘑菇一样扣在地上的根,紧紧抓住地下,从远处看分辨不出是树根还是树干。红树不怕咸水,它身上有负责排盐的叶子。叶子上的白点,就是颗颗盐粒。它的根上含有许多气孔,有的在水中,吸水中的氧气,有的在半空中吸收空气。这样红树就不怕水淹和海水的侵蚀了。
别的树都是结种子,传播种子,再长新苗。可是红树却是大树生小树,小树苗在大树妈妈身上长成后,就自己飘落而下,根朝下,芽朝上,任海水把它送往各个角落,哪里合适就在哪里扎根。
人们都说红树是海南岛千里海岸线的“绿色长城”。小朋友你有机会到这天涯海角来看看它。
树木为什么需要水
没有水就没有生命,这是人所共知的事实。水是决定植物生长的重要条件,这是自然现象。水对树木个体和森林群体的作用又有什么特殊意义?这是大自然的秘密,复杂而有趣。
水和生命是紧密联系在一起的。在生理活动旺盛的细胞中,原生质的含水量是很高的。当细胞含水量减少时,原生质的胶体由流动的流胶状变成了半固态的凝胶状,因此,细胞中各种生理活动也随之减弱。树木体内的含水量一般是幼龄树高;于成年树。通常叶子的含水量为80~90%;根尖、嫩梢及幼苗的含水量高达90%;休眠芽为40%;休眠的干种子只有12%;树干的含水量为50%左右。从不同器官含水量差异可以看出:凡是生理活动旺盛的部分,都具有较高的水分含量。
在干燥的土壤中播种,种子是不能发芽的,更不会长成小苗。必须有适量水分、适宜的温度和良好的通气条件,种子才能发芽、成长。这些条件首要是水分。因为干藏的树木种子,针叶树的含水量只有10%左右,而阔叶树种子的含水量也只有30%左右,当种子吸水膨胀后,种皮软化破裂,有利于氧:气进入,促进种子呼吸。水分是参与呼吸化学反应的重要物质之一,而呼吸放出的能量则为种子进行生理变化提供了动力。种子内大分子贮藏物质必须被水解为简单的有机物质,才能供发芽之用。种子吸水后,各种酶的催化活性增强了,种子中大分子物质在水分饱和的状态下进行水解反应,种胚在水分饱和下经过细胞分裂、伸长和分化,使得胚根和胚芽正常生长。
无性繁殖,保证水分充足和适量是关键,要保持活细胞正常生理活动必须有充足的水分。苗木对水的需求仍是十分重要的,因为在叶子进行光合作用中水分参与生理活动;光合作用产物要在水溶液中运输;叶绿素的形成必须有充足水分;矿物质养料通过土壤溶液被根系吸收,并输送到植物体各部分;树木生长是在细胞内原生质含水量相当高的情况下进行的,水分不足会抑制细胞的分裂和伸长。水分过多对树木生长也是不利的,它使根系呼吸减弱,呼吸功能衰退,被迫进行缺氧呼吸,产生乙醇、乙醛、乳酸等有害物质。
水既是构成树木的必要成分,又是树木赖以生存的必不可少的生活条件,所以只有在一定水分条件下,树木才能健康生长。
年轮
人们都有这样的常识:要想知道大树的岁数,只要看看大树横断面有多少圈圈就行了,那圈圈儿叫做——年轮。
年轮长在树中间,要想知道年轮,就要把大树砍断,那有多可惜啊!实际上,聪明的人们已经发明了一种专门的钻具,可以从树皮一直钻到树心,取出一个有全部年轮的薄片,就不用为了计算年轮而砍倒大树了。
一年轮既然代表一岁,那么它一定是在一年中形成的,那么大树是怎样在一年的四季里形成这圈年轮的呢?
在树皮和木质部之间有一层细胞。这层细胞排列得整整歹齐,不断地分裂出新细胞来。这样,年复一年,大树越长越粗壮。这层细胞叫做形成层。
春天,阳光普照大地,雨水滋润着一切,树木舒枝展叶这时,形成层分裂细胞极为旺盛,新分出的细胞又多又大,因此,这时形成的木材就显得疏松,颜色也浅。
等到人秋以后,天气变冷了,雨水也少了,这时,形成层分裂细胞的速度就减慢了,分裂出来的细胞个头小,颜色深质地细密。一个年轮就形成了。
年复一年,年轮不停地扩大着,小树也渐渐长成历尽沧桑的老树了。
年轮是树木对大自然千变万化的最真实的记载,人类若想研究,改造大自然,年轮提供的记载将是最宝贵的第一手资料。
英国有一张古时传下来的珍贵的大圆桌,为了鉴定它的确切年代,考古学家根据木材的加工技术来确定,可惜没有满意结果;历史学家翻开一页页资料,也没找到它的出处;甚至动用物理学家用放射性碳同位素来确定,仍无确切结果,最后还是植物学家根据桌面纹理,就是年轮,结合碳同位素测定资料,令人信服地确定出此桌制于1336年。
在气候学方面,年轮更加大显身手。
美国科学家根据年轮的变化,发现美国西部草原每隔11年发生一次干旱。根据这个规律,他们准确地预报了1976年的大旱。
我国气象工作者根据对祁连山一棵古圆柏的年轮的研究,竟推算出我国近千年来的气候以寒冷为主,17世纪20年代到19世纪70年代是千年来最寒冷的时期,历时250年。看!多么了不起的成果。
年轮对于地方病的成因,环境被污染的历史,地震的时间和强度都有着精确的记录;在浩瀚的大海中沉睡的历代沉没的船只,史学家根据木船的花纹等诸因素就可以确定出沉船遇难的年代等,因为这种种原因,我们要去认识年轮,在科学的诸多领域中,年轮将会对人类提供更多的帮助!
树木的性别
树木有性别吗?这对不少人来说还是个谜。其实,我们平常所说的树木间的传粉现象,就是植物性生活的表现。而热心的风大姐和繁忙的蜂蝶等昆虫,则是植物界“男婚女嫁”的“媒人”。
人类真正对树木性别有科学的认识,是在17世纪显微镜发明以后。1682年,一个叫格罗的人第一次明确指出:植物的雄蕊是花中的雄性器官,花粉落在柱头上能促进果实的生长。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。
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。
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。
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。
在这方面,最常见的例子是玉米和大豆,它们是一对关系良好的“亲家”。因为玉米需要氮肥,而大豆的根瘤菌就是一个小小的氮肥工厂,把空气中的氮固定在土壤里,玉米可以随时吸收,要多少,有多少,它们生活在一起,没有你死我活的斗争,而是彼此照顾的好“邻居”。
通过长期的生产实践,蔬菜专家发现,有些植物的“化学武器”对付害虫十分有效,只要合理加以利用,效果比喷洒农药可就强多啦。例如菜粉蝶害怕西红柿和莴苣的气味,于是人们便把它们与甘蓝种在一起,这样菜粉蝶就不敢贸然靠近,甘蓝可以免受其害。在大豆地里种一些蓖麻,蓖麻的气味会使危害大豆的金龟子退避三舍。还有,大白菜容易得根腐病,而韭菜根分泌的杀菌素,恰巧能杀死根腐病病菌,让它长在大白菜身边,充当大白菜的“保健大夫”,是再合适不过了。
在我国南方有一种重要的油料植物——油茶,很容易患烟煤病,大大影响产油量。可是当它与山苍子相伴生长时,就不会得这种病,其中的秘密在哪里呢?原来,山苍子的叶子和果实经常散发芳香油,芳香油中的柠檬醛具备杀死烟煤病菌的能力,所以,山苍子也就成了专为油菜驱魔治病的大夫。
以上的种种例子说明,植物邻里之间的相生相克关系,微妙而又复杂,它是在自然选择中的规律性表现。人类只要彻底摸清它们之间的奥秘,对于发展农林业生产,合理选种植物,减少农药用量,保护环境卫生等,都有重要的意义。
植物的“四大系统”
植物体内有什么样的“神经”?植物能否预测灾祸?植物具备辨别方位的定向系统吗?有些植物为什么能追踪太阳光?这些有趣而新奇的问题,属于现代植物行为学的范畴,它是一个奥秘无穷的研究领域,吸引了许多植物学家前去追寻探索,设法解开其中的谜团。
第一,会受麻醉的“神经系统”。谁都知道,病人动手术之前要进行药物麻醉,使神经系统失去应有的敏感性,这样开刀时就不会感到痛苦。最近科学家们发现,植物也有“神经系统”,既然如此,用在人体中的麻药,是否也会使它失去感觉呢?
为了解开这个谜团,法国和德国的几位生理学家,选用乙醚和氯仿等普通麻醉药,对含羞草进行麻醉实验。结果那些“服用”麻醉药的含羞草,不论怎样用手触摸,那原来很敏感的叶片,这时却像着了魔似地无动于衷。过了一段时间后,也许是麻药效果消失,它才重新恢复敏感性。看来植物也会被麻醉,而且在麻醉剂的浓度、麻醉起作用和消退的时间方面,与动物的反应很相似。
后来科学家又发现,许多其他植物也有类似情况。比如一种小蘖属植物的雄蕊有敏感的“触觉”,但经过吗啡处理后,就会变得麻木不仁。还有众所周知的食虫植物捕蝇草,经过乙醚麻醉药的喷洒,虽然知道可口的小虫子已进入自己巧设的陷阶,但却无力合拢“牢门”,只能眼睁睁地瞧着美味佳肴在眼皮下逃生。
植物是怎样被麻醉的呢?植物麻醉过程与动物很相似,它们都是通过细胞膜的离子来传递电冲动。当植物受到麻醉后,细胞膜结构被破坏,“神经”传递就被阻断了。
目前,有关植物麻醉还有许多谜没解开,特别令人不可思议的是,本身充满麻醉剂的罂粟(制造鸦片的植物),为什么不被自己的麻醉剂所麻醉呢?
第二,预测灾祸的警报系统。植物生理学家最近发现,有些植物不仅能对外界变化作出相应反应,而且还具有一套预测灾祸降临的独特本领。
有一位名叫鸟山的日本学者,专门研究植物如何预测地震。他选择合欢树作为对象,用高灵敏度的记录仪器,测量合欢树的电位变化。经过几年的努力,他惊奇地发现,在打雷、火山爆发、地震等自然现象发生之前,合欢村内会出现明显的电位变化和突然增强的电流。例如,他所研究的那棵合欢树,1978年6月10日~11日突然出现极强大的电流,结果6月12日下午5点14分,在附近地区发生了7.4级的地震。10多天后余震消失,合欢树的电流才开始恢复正常。1983年5月26日中午,日本海中部发生了7.7级地震,鸟山教授在震前20多小时,又一次观察到合欢树异常电流变化。实验表明,合欢树能预测地震,具有相当的可靠性,这给我们准确预报地震提供了一条新的途径。
第三,辨别方位的定向系统。人和动物知道上下左右,东西南北,植物也不例外,具有相当精确的定向能力。
美国有一种莴苣植物,它的叶面总是和地面垂直,而且几乎无一例外地朝着南北方向,因此人们把它称作“指南针植物”。指南针植物的叶片为什么会有这种独特的习性呢?有两位植物学家发现,指南针植物只要一遮荫,叶片的指南特性就消失了。因此他们断定,叶片指南一定与阳光密切相关。后来他们又进一步发现,叶片的指南特性对植物生长很有利。因为中午阳光最强烈,垂直叶片的受光面积极小,能大大减少水分蒸腾;而在清晨和傍晚,叶片又可以在耗水少的情况下进行较多的光合作用。这样,指南针植物能在干旱的环境条件下,得到较好地生长。
好多年前,曾有人提出一个古怪的问题:植物的根为什么只朝地下生长?这个问题看来很简单,但要仔细回答还真不那么容易。最近,几位美国科学家为了解答这个问题,对玉米、豌豆和莴苣的幼苗进行了专门的研究。他们发现,植物根冠的细胞壁上积累着大量的钙,尤其在根冠的中央区密度最大,因此他们认为,除了地球重力场的影响外,钙对控制植物的根向地面生长,起着至关重要的作用。
关于植物方位定向能力的例子举不胜举,只要留心,你也一定会发现许多这方面的有趣现象。
懂礼貌的娃娃
也许你早已观察到这种现象:花卉、果树等植物的幼苗,在生长过程中受到阳光照射后,会向阳光的方向弯曲,好像给太阳“鞠躬”似的,这是为什么呢?
为了解开这个谜,许多科学家作了大量的实验。有的科学家曾经把幼苗的顶端切掉,或者用纸盒把幼苗的顶端遮住,幼苗就不再向太阳“鞠躬”了。但是,把这切下来的顶端再放回原来的位置,幼苗又可以开始生长,“鞠躬”了。这个实验证明,在幼苗的顶端显然是存在着一种特殊的物质,在光的作用下这种物质跑到幼苗背光的一侧,就引起它弯曲生长。
化学家们从幼苗的顶端提取出了好几种物质,这些物质对植物的生长具有刺激作用,能够使幼苗背太阳一面的细胞分裂生长加速,使幼苗朝太阳的一面“鞠躬”。这些奇妙的物质,被称为“植物生长素”。据分析植物生长素大都是一些复杂的有机化合物。如吲哚乙酸、吲哚乙腈和四氯吲哚乙酸等。
植物生长素促进生长的作用,在于它使细胞壁疏松、增加可塑性、促进细胞的纵向伸长,在植物的根、茎、叶、花、果实、种子和胚芽中都有分布,在生长旺盛的部位较为集中。
高山植物长不高
爬过山的人也许见过这样一种现象,越往高处,树木越是长得矮小。甚至到了很高的山顶,就只有草地了,这是为什么呢?
这主要是从平地到高山山顶气候条件的差异造成的。这种差异主要表现在:温度的差异随着海拔每升高100米,气温要下降0.5~1℃。随山势的上升不仅温度降低而且昼夜温差也较大,白天因为光照强烈,因而温升较高,但是到了夜晚气温通常下降很大甚至在0℃以下,过低的夜温会抑制植物的生长。
湿度的差异随着海拔的升高湿度也跟着增大。湿度的增大影响了植物蒸腾作用的正常进行,影响了根系对水分的吸收,使营养不能及时得到供应从而影响了植物的生长。
光照的差异高山顶上由于大气稀薄云雾少,阳光特别容易透过大气到达这里,因而高山阳光的紫外线比低洼地区要强。低洼地区由于大气层的反射和折射,紫外线较弱,而紫外线能抑制植物体内生长素的形成,从而抑制了植物茎的伸长。
风力的变化由于山顶风多而且大,植物为了防止被风吹断茎枝,从而产生了适应性的变化,长得就要矮小。
以上这些原因的影响,使高山上的树木长得矮小,而且生长缓慢。
种子萌发时的温度和水分
大家知道,要想使种子发芽,首先必须使它有足够的水分。因为干燥的种子含水量很少,仅占种子总重量的5%~10%左右,在这样的条件下很多重要的生命活动都是无法进行的,所以种子萌发的首要条件是充分吸足水分才能使生命活跃起来。
水在种子萌发过程中所起的作用主要为:种子浸水后使种皮膨胀、软化,可以使更多的氧透过种皮进入种子内部,加强细胞呼吸和新陈代谢作用的进行,同时二氧化碳透过种皮排出来。
种子内储藏的有机养料在干燥的状态下无法被细胞吸收,细胞里的酶也无法发挥作用,只有在细胞吸水后各种酶才开始活动,把储藏的养料进行分解,成为溶解状态向胚芽转移以供胚芽利用。
胚和胚乳吸水后增大体积,柔软的种皮在胚和胚乳的挤压下容易破裂,为胚芽、胚根突破种皮向外生长创造了条件。
萌发时的吸水量也因种子不同而不相同,这决定于种子内储藏养料的性质。含蛋白质多的种子吸水量较大;含脂肪多的种子吸水量较少;含淀粉较多的种子吸水量一般不大。一般来讲,种子吸水后要增加重量30%以上,此外种子也能直接吸收大气中的水分以供萌发的需要。
种子萌发水分固然不可缺少,但也并不是有了充足的水分种子就能萌发了。种子萌发是一个强烈的生命活动过程,包括一系列的物质变化;胚乳有机养料的分解;有机物和无机物转化为生命的原生质等,所有这些变化都是在各种酶的作用下进行的。
然而酶的生理功能的正常发挥需要有一定的温度。一般说来,在有限范围内温度的升高可以加速酶的活动,提高催化效率;如果温度降低,酶的作用功能则会降低,若低于最低限度时,酶的活动就会停止。但是过高的温度也会破坏酶的结构,失去催化能力。
因此,种子萌发时温度的要求是在最高温度和最低温度之间的范围,超出这个范围都会使酶失去催化能力,从而使种子失去萌发力。在此温度范围内有一个最合适温度是种子萌发的最理想条件,在这个温度条件下酶的活动力最强,催化能力也就最强。不同种类的植物种子其萌发温度的要求也不相同,是由植物本身特性所决定的,也是植物长期适应环境的结果。
因此,在农业上应结合植物的特性。根据种子的最适合温度选择适当的季节播种,以利于种子的萌发。
植物与音乐
植物没有耳朵怎么能听懂音乐呢?也许你会怀疑这种提法。然而,国外的生物学家的确做过不少的试验。
例如,法国的一位生物学家把耳机套在一只正在成熟的西红柿上,每天为它播放3个小时的音乐,结果这个西红柿长到2公斤重,突破了世界纪录。印度的一位生物学家每天让凤仙花听半个小时优美动听的乐曲,4个月后发现它们要比不听音乐的凤仙花长得快。叶子平均多长10%左右,株高平均增长20%左右。
但是,植物并不喜欢听噪音。美国科学家把20种花卉分别放在安静和喧闹的环境里进行对比观察,结果发现噪音使花卉的生长速度平均减慢50%左右。美国一位生物学家,每天对金盏花播放一次摇滚乐,半个月后金盏花全部死亡。可见植物虽然喜欢音乐,但却厌恶噪音过大的刺激。据研究人员认为,100到200赫兹的低音最能刺激植物生长。
为什么音乐能促进植物生长?科学家认为,音乐是一定频率的声波振动,能对细胞产生共振。原来处于静止休眠状态的分子就会和谐地运动起来,促使植物细胞的活化。
植物与超声波
你听说过植物爱听超声波这件新鲜事吗?的确有这么回事,那也是偶然发现的。在法国国家科研中心声音实验室附近,人们发现那儿的花草长得特别快,甘薯和萝卜也比别处长得大。这个奇妙的现象引起了科学家的注意。经研究才揭开了这里的秘密。原来该实验室正在进行超声波实验,也许这跟超声波有关系。
科学家们从中受到启发,于是建立了一个超声波培植法试验园。通过定时播放超声波,不仅可以使蔬菜长得又快又大还能增产2~3倍,而且栽培出的蔬菜更加鲜嫩可口。
从此以后许多国家也相继开展了类似的试验,竟然培育出了一棵重达2.5公斤的萝卜;一棵6.3公斤重的甜菜;直径达0.6米的巨型蘑菇;如足球般大的甘薯;小麦可增产10%左右;花朵色彩艳丽、花期长等等,多么喜人的成果!
那么,为什么超声波会对植物起作用呢?有的科学家认为,超声波是一种能量。它能够被植物吸收,使植物细胞膜透性增大从而刺激细胞生长。也有的科学家认为,超声波是一种弹性机械波,在传播中会产生热效应作用,能促进植物的新陈代谢,加速细胞生长。
植物嫩叶发红
春回大地,田野一片葱绿,树木花草纷纷披上绿装,一派欣欣向荣的景象。
可是你是否注意到,许多树木和花草在它们披上绿袍之前,嫩芽、新叶总是带点红色,这是为什么呢?
我们知道,植物之所以有绿的颜色是因为它有着叶绿素的缘故。但是植物的叶绿素并不是和它的枝芽萌动同时产生的,而要比枝芽形成晚些。因为,叶绿素本身也是由许多元素在复杂的条件下才形成的,例如阳光的照射等。
植物的新芽、嫩枝生长的最初时期,需要依靠植物体内其他部分供应养分。到了一定阶段后叶绿素产生了,在阳光照射下进行光合作用,自己开始能制造养料就不再需要依靠其他部分的供应了。但是嫩芽中叶绿素产生得早晚因植物不同而各有所异,产生早嫩叶就绿得快,反之则慢。
那么,植物的枝芽在叶绿素产生之前为什么不是无色而总带红色的呢?
这是因为植物体内存在一种叫花青素的红色色素。它不仅可以把花朵染成各种鲜艳的颜色,而且在叶绿素产生之前也可以把嫩叶、新芽染成红色。因而,新长出来的嫩叶一般总是发红。
植物“翻身”
如果要说动物会自己翻身这是司空见惯的现象。当一只小甲虫背部落地时,它会挣扎着翻身,它用硬鞘翅支着地,撑起身子,靠腿的摆动慢慢地翻过身来。
但若说植物会翻身你可能会不相信。因为,植物自己是不能动的呀。然而的确有一种叫长生草的植物,它也会用类似甲虫的方法翻身。
长生草大多生长在沙岩的斜坡上和松树林里。它的样子很奇特,长得很像观音菩萨坐的“莲座”。这种有趣的绿色“莲座”有时在一处成片地生长着,但很难开花。它是采用在新茎上长出小“莲座”的方式来繁殖的。这些小“莲座”长到一定时候,有的就会自行脱落;或有的被动物碰撞;或被风吹落到地上。当小“莲座”的底部着地时就能长成独立的新植株。当然并不都能那样顺利。有的小“莲座”会侧面着地,有的则底部朝天。在这样的情况下,它就会像甲虫那样缓慢地翻身,当侧面着地时,它那些与地面接触的叶子便迅速生长,支撑着地面,使它翻转成底部着地;当底部朝天时,它就靠根扎进土壤,拉住枝体慢慢地翻过身来。
当然,它的翻身速度比甲虫要缓慢许多,快时一周慢时几周才能翻过身来。
豆类植物制氮肥
如果我们把大豆植株连根拔起,把它根部的泥土抖掉洗净后,就可以看见在它的根上长着许多大小不等的圆形瘤状物。
这是怎么一回事呢?原来在土壤中有许多微生物,其中有一种叫根瘤菌。豆类植物在生长过程中根会不断地向外分泌一些有机物,根瘤菌吸收这些物质后便会侵入根的内部,刺激根内的细胞加速分裂,结果便在根上长出这些根瘤。
根瘤内的细胞受根瘤菌侵入后,便停止分裂,而细胞内的根瘤菌则大量繁殖并形成固氮酶。这种酶在常温常压下能把空气中80%的氮气制造成氮肥供植物利用。因此,根瘤就像一个小化肥厂那样,源源不断地为豆类植物提供氮肥。这就是为什么豆类植物不需要施氮肥照样能长得枝繁叶茂、开花结果、得到好收成的原因所在。
豆类植物则通过吸收的水分和无机盐,不断地供给根瘤菌。这种双方各得其所的关系称作“共生”。只有到豆类植物结荚成熟后根瘤破裂,根瘤菌又重新回到土壤中。
植物“探矿”和“采矿”
据说北美洲有一个神秘的山谷,那里的土壤肥沃,风和日丽。可是到这里居住的人时间不长就会得一种莫名其妙的病:眼睛瞎了、毛发脱落了、最后体力衰竭而死亡。
后来经过地质人员的研究才揭开其中的谜。原来这里的地层中含有大量的硒,植物生长从土壤中吸取了大量的硒。当人们吃了这些含有大量硒的植物后,机体遭受损害便中毒死亡。
人们从这个现象中受到启示:如果土壤中或上面生长的植物某种金属的含量特别高,就可以推测地下可能分布着这种金属矿。后来又发现了利用“指示植物”来寻找矿藏的简便方法。原来有些金属矿区的土壤中,某种金属的含量特别高,这对一般植物来说是有毒的,不能生长便纷纷死去;而有少数植物能够忍受,生长得很正常。这些植物就成为那种金属的“指示植物”。
因此,一看到这种植物的存在便能推测地下含有哪种金属矿。例如,从“海州香薷”大量生长的地方发现了铜矿;生长林堇菜的地方可能找到锌矿;生长针茅的地方可能找到镍矿;生长铃形花的地方可能有磷灰石矿;生长七瓣莲的地方可能找到锡矿……
在地球上有些矿物比较分散,有些矿藏含量太低提炼困难,如要开采代价很大。于是人们就请一些植物来帮助“开采”。
植物能够通过发达的根系从土壤中吸收一些它所“喜欢”的元素集中在体内,人们再从植物中提取这些元素。例如,紫云英能从土壤中吸收大量的硒,积存在植物枝干中。人们可种植大量的紫云英,收割、晒干、烧成灰,再从灰中提取硒,每公顷可以获得2.5公斤的硒。又如,在巴西的缅巴纳山区有一种名叫“铁草”的暗红色小草,它嗜铁如命。利用它发达的根系能从土壤深层中吸取铁元素贮藏在体内。人们采集大量的铁草,经过提炼后就可以得到高质量的铁。水生植物还可以帮助人们从水中“采矿”,从废水中回收重金属。
又如,我们常吃的海带、海藻,它们能从海水中吸收大量的碘元素。水风信子能从废水中吸收镉、汞、铅等重金属;水浮莲能从污水中吸收金、银、汞、铅等重金属。
据研究,问荆或玉米喜欢从土壤中吸收黄金。因此,种植它们还可以帮助人们从土中淘金呢!
植物净化污染
如今城市和郊区的河流、湖泊、由于受到工厂排放的废水和居民生活污水的污染变得又脏又臭,鱼虾早已消声匿迹,影响了环境卫生及人民健康,生态平衡也遭到了破坏。
克服污水对环境的污染,其中最经济有效的措施之一便是植树造林、种草。
森林有净化水源的作用。经科学工作者监测比较,从有林的山坡流下的水中所含污染物质仅为无林山坡流下水的三分之一,细菌数量也减少了二分之一。其次,各种水生和沼生植物对净化污水作用明显。因为植物在生长过程中需要不断地通过根系吸收水分和营养物质,污水中的有害物质也被植物吸收了并与植物分泌出来的物质发生化学作用而变成无害的物质。如凤眼莲、水浮莲、水葫芦、菱角、芦苇和蒲草对砷、汞、镉、镍等物质的吸收能力十分强,对其它有机污染物也有相当大的吸收能力。种植小球藻可以净化污水中所含的氮、磷及其它污染物。水葱吸收污染物质能力特别强,而且水葱还能杀死水中的细菌。
因此说植物是我们人类的卫士,它既能美化环境又能净化污染。植树造林是一项很重要的任务。