章節10
太空植物
在《西遊記》中,天宮被描繪成極樂勝境,那兒有延年益壽的蟠桃和各種各樣的奇花異草。但這一切僅僅是人類的美好願望,今天的科學已經證實,月亮和地球周圍的星球上實際是一片荒涼,看不到任何生命的蹤跡。
植物能不能在太空生長呢?太空具備地球無法實現的優越條件,那就是一天24小時都有充沛的陽光照射,從理論上說,太空可以長出產量、質量遠勝於地球的超級植物。為了實現這個激動人心的目標,科學家著手的第一步,就是利用宇宙飛船把地球植物送入太空,觀察植物的生長情況。
1975年,前蘇聯“禮炮—4”宇宙飛船上的宇航員在飛船內播下小麥種子。一開始情況良好,小麥的出芽和生長速度比在地球上快得多,但後來不僅沒有抽穗結實,反而毫無方向地散亂生長,最後枯萎死亡。同樣,豆角、黃瓜等植物的栽培實驗也失敗了。
科學家經過反複研究,發現是失重的結果。我們知道,任何物體進入太空都會產生失重,植物在宇宙飛船失重的情況下,往往隻能存活幾個星期。為什麼植物對重力那麼“依戀”?原來,長期生活在地球上的植物因為有重力作用,形成了一種獨特的生理功能,植物體內的生長激素總是彙集在莖的彎曲部位,有效地控製植物向空間的生長方向。可是當植物處於失重環境中,生長素不能彙集到莖的彎曲部位,結果使莖找不到正確生長方向,隻好雜亂無章地伸展,這樣植物便自行死亡。
為了克服失重問題,科學家采用電刺激方法,結果獲得成功。進入20世紀80年代後,許多種蔬菜和糧食作物,已能在宇宙飛船內開花結果,這給生活在完全密閉係統中的宇航員帶來了福音。不論在空間站還是在宇宙飛船中,栽培了綠色植物,宇航員就能吃到新鮮的蔬菜瓜果,而且由於植物的光合作用,在飛船小環境中還會有取之不盡的新鮮氧氣。更重要的是,太空培育植物的成功,使長距離的星際載人飛行有了可能。
今天,在宇航員的餐桌上已擺上了自己栽培的新鮮蔥頭。但科學家並沒有滿足,他們準備栽種更多的蔬菜,為宇航員向月球和更遙遠的其他星球飛行創造條件。人與植物
植物幾乎到處可見,你也許習以為常,然而你可曾想過,如果沒有這個綠色世界,人也就不能生存了。
人與植物的關係確實息息相關。
首先,人必須依靠植物提供氧氣,隻有植物能製造氧氣。如果說一個人幾天不吃飯、幾天不喝水且有一息尚存的話,幾分鍾不呼吸就可能性命難保,氧氣可是人生命活動的第一需要呀!一個成年人每天呼吸約2萬多次,吸入氧氣0.75千克,呼出二氧化碳0.9千克。此外,動物與植物的呼吸,物質的燃燒,也都要消耗氧氣,釋放二氧化碳。這樣一來,空氣中的氧氣不就一天天減少,二氧化碳一天天增加麼?不!天地間所以沒有產生過這種危機,就是因為植物既是天然氧氣“製造廠”,又是二氧化碳的“廣闊市場”。有人做過統計,1公頃闊葉林,在生長季節每天能製造氧氣750千克,吃掉二氧化碳1000千克。所以算起來,隻要有10平方米的林木,就可以供給一個人氧氣的需要量,並把呼出的二氧化碳吸收掉。因為有植物源源不斷地補充氧氣,空氣中的氧氣才能保持基本恒定。相反,如果沒有植物,地球上的氧氣隻要500年左右的時間即可用完。所以,人能夠得到生命活動所需要的氧氣,必須歸功於綠色植物。
其次,人的食、衣、住、用,件件離不開植物。在遠古時代,人類由於沒有學會栽種糧食,在200多萬年的漫長歲月裏,為了找尋食物,不得不過著遊牧生活。今天,人類生活雖然安定了,但人與植物的關係也還是生命攸關。試想,我們吃的糧食、蔬菜、油料、水果,哪一樣不是植物?肉類、蛋品、奶類、魚類這些人類不可缺少的營養品,乍看起來並不是植物,但是所有牲畜、家禽吃的草和飼料也還是植物,沒有植物,當然也不可能有雞、鴨、魚、肉、蛋。人們的衣著來自植物的纖維,人們治病的藥物有一部分從植物中獲得。植物界中的木材,那更是“多才多藝”,造房屋、架橋梁、鋪枕木、作礦柱,沒有木材不行;家具沒有木材不行……許多植物是不可缺少的工業原料。有些東西好像與植物無關,其實不然,例如煤,也是從古代植物變來的,即使煉鋼,也不能沒有這種動力。總之一句話,人的食、衣、住、用不論是直接或間接都得依賴於植物,沒有植物,人和其他生物都無法生存,地球就將成為一個沒有生命的寂靜世界。
還有,隨著人們生活水平的提高,多麼需要一個綠樹成蔭、百花爭豔的環境呀!試想,如果人們長期生活在一個沒有樹木花草,沒有綠色植物的一片灰蒙蒙的環境裏,將會是什麼滋味?森林——“地球之肺”
人們常說,森林是天然的蓄水庫、是氣候的調節器,也是保持水土的衛士。
有了森林,地麵就不怕風吹水衝,水土不易流失。大風遇到防護林帶,就被大大減弱;暴雨碰到了森林,力量也大大減弱,等雨水沿著樹幹慢慢地流到地上,被枯枝落葉、草根樹皮所堵截,就容易滲透到地下去,而不會迅速流走。在少雨的季節裏,這些儲藏在地下的水,一部分彙成清流,流出林地,滋養農田,一部分經過樹根的吸收、樹葉的蒸騰,回到空中,又變成雨,再落下來。據計算,每15畝森林,在一晝夜間輸送到空中的水汽,約為幾千至1萬千克。所以,林區的空氣濕度一般比無林區要高,雨量也比無林區豐富些。
森林還能使氣溫不致太高,也不致太低。當地麵有森林覆蓋的時候,地麵就不會受到太陽的暴曬,而且大量水分的蒸騰,吸收周圍的熱量,更可降低氣溫,所以,森林中夏季的氣溫一般要比當地城市低好幾度;而林內地麵的溫度更比馬路表麵低十幾度之多。又因為森林像頂傘一樣遮蓋著下麵的土地,使森林裏的熱量不會一下子散發到空中去而迅速地降低溫度,所以,當無林區很冷的時候,森林裏仍然很暖和。
森林還是二氧化碳的吸收器和製造氧氣的工廠,並且能夠滯留空氣中的粉塵和消除煙霧,使空氣清新。此外,森林還有消除噪聲和隔音的作用。有的樹種還能減輕大氣的汙染。
許多國家的實踐表明,當一個國家森林覆蓋占全國總麵積的30%以上,而且分布均勻時,就不會發生較大的風沙旱澇等災害。
森林能夠調節氣候,也能保持水土,所以,植樹造林是一項很重要的任務;而且,還要護林,如果任意破壞森林,必然會遭到大自然的懲罰。1998年夏季,我國發生長江整個流域的特大洪水,除了特殊的氣候以外,在長江上遊亂砍亂伐森林也是很重要的原因。DNA和遺傳密碼
孟德爾發現了生物的遺傳規律,摩爾根證明了控製生物遺傳和變異的基因是存在於染色體上的,遺傳學到這裏是不是發展到頂點了呢?當然不是,隨著人類科學技術的進步和研究手段的改進,科學家們又有了新的發現。
科學家們發現,染色體是由蛋白質和核酸(主要是被稱為“DNA"的脫氧核糖核酸)組成的,那麼,究竟是在蛋白質上攜帶著遺傳信息呢,還是在DNA上攜帶著遺傳信息呢?這個問題難倒了不少科學家。最終,還是一位名叫艾沃瑞的科學家把這個問題解決了。
為了解決這個問題,艾沃瑞設計了一個巧妙的實驗,叫做肺炎球菌轉化實驗,肺炎球菌能夠引起人的肺炎和小鼠的敗血病。肺炎球菌有很多種菌株,但是隻有光滑型的菌株可以致病,這是因為它們外麵包有一層保護性莢膜,可以防止它們被宿主的自身保護機構所破壞。艾沃瑞和他的同事們將能致病的光滑型菌株的DNA、蛋白質、莢膜分別分離出來,然後再分別同不能致病的粗糙型菌株一起注射到小鼠體內:他們發現,在這三組實驗中,隻有注射了含有DNA組分的菌株才會使小鼠得病死亡,而其他兩組均不能使小鼠得病,注射以後的小鼠仍然能夠正常存活,體內也監測不到有光滑型的致病菌株的存在。這個實驗說明,隻有DNA才能將粗糙型菌株變為能致病的光滑型菌株,從而使小鼠得病死亡。為了更進一步驗證這個結論,他們還把光滑型菌的DNA用特殊的酶處理,將DNA破壞掉,再同粗糙型不能致病的菌一同注射到小鼠體內,小鼠也能正常生活,這兩個實驗充分說明,DNA才是真正的遺傳物質,遺傳信息也攜帶在DNA上。