植物學家對這樣的事情是不能無動於衷的。英國植物學家厄金·豪克裏亞通過觀察發現白樺樹被昆蟲咬傷後,樹葉中的化學物質酚就會增加,影響了葉子對昆蟲的營養價值。酚在樺樹葉子中生成很快,一般在昆蟲咬食後的幾小時,最多幾天內就會形成,這樣便有效地抵製了昆蟲的進攻。酚在樺樹葉子裏存在的時間是短暫的,危害解除,酚也隨之減少。還有一些科學家通過對楓樹、柳樹以及其他植物葉子的觀察研究,也都發現了酚醛、樹脂等抵抗害蟲的化學物質。
以上種種現象聽起來就夠離奇的了,接下來植物學家的發現聽起來就更像是天方夜譚了。美國華盛頓大學的植物學家戴維·羅茲和達特默思學院的學者伊恩·鮑德溫都發現,有些植物在受到害蟲襲擊時,不但自己起而自衛,還會向周圍的夥伴發出警報,讓它們也做好自衛的準備。羅茲發現,當柳樹受到毛蟲攻擊時,不但柳樹本身會產生抵抗物質,而且3米以外的柳樹雖然沒有受到攻擊,也會產生抵抗物質,進行集體自衛。糖槭也是這樣,受攻擊的樹還會產生揮發性化學物質,通過空氣四處傳播,通知其他糖槭樹有敵人入侵,要做好準備。
這一切都好像是有意識進行的。因此有些植物學家對此持否定態度。他們認為,植物沒有神經係統,沒有意識,怎麼能進行自衛呢?這些還都是謎,科學家們還沒有做出令人滿意的解釋。
植物登陸之謎
大家知道,地球上最早的生命是在海洋裏,後來逐漸登上了陸地,陸地上才有了植物。可是,是哪一種植物最先登陸的呢?
有人認為最先登陸的是裸蕨類植物。其理由是這種植物有維管束,它可以把水分輸送到植物體的各個部位,供葉片進行光合作用和蒸騰作用。他們把有無維管束作為判斷是不是陸地植物的標準。持這種觀點的科學家認為,自從裸蕨出世500萬年以後,便朝著兩個方向發展。一類是工蕨屬挺水植物,在長期進化過程中,把光禿無葉的枝莖表麵細胞突出體外,像突起的鱗片,逐漸變成小型葉的石鬆類植物和楔葉類植物。萊尼屬植物是生長在沼澤地中的半陸生植物,逐漸朝著大葉型方向演化,最後形成直蕨類植物和種子植物。
有人認為最早的陸生植物應該是苔蘚。持這種觀點的人認為,因為陸地上最早的植物比較原始,不一定非有維管束不可。盡管苔蘚類植物的體內結構比較簡單,輸導組織不發育或不甚發育,但是,植物界從苔蘚開始已出現頸卵器與精子器。這是一種保護生殖細胞的複雜的有性生殖器官。尤其是在頸卵器中能發育成幼態植物——胚,胚才是陸生植物特有的象征。
有人認為最早登陸的植物是藻類。持這種觀點的人著眼於植物的光合作用。科學家們從藻類中已經發現葉綠素、岩藻黃素、藻紅素和藻藍素等多種光合色素,其中綠藻門類植物所含的色素種類及組成比例與陸地植物的光合色素比較一致,而且細胞內的貯藏物質也都是澱粉。由此推論,最先登陸的植物應該是綠藻門類。
以上種種假說,還都有不能自圓其說的地方,要想揭開最先登陸植物之謎,還需要有力的證據。
植物睡眠之謎
植物是需要睡眠的,有些植物的睡眠很容易就能觀察到。比如合歡樹,每到夜晚,就會把鐮刀樣的小葉子成雙成對地合抱在一起,進入了“夢鄉”。這時,花生的葉子也全都向上關閉著,小枝都有氣無力地耷拉下來,顯然,它已經熟睡了。睡蓮也是這樣,白天怒放的花朵,這時也都全部閉攏起來。第二天清晨,當太陽升起來的時候,睡了一夜的合歡葉子、花生葉子又都舒展開來,睡蓮也慢慢張開了花瓣。
除合歡樹、花生以外,還有紅三葉草、酢漿草、白屈菜、羊角豆等,它們的葉子也都是晚上合閉,白天伸開。晚上睡覺的花朵,除睡蓮外,還有鬱金香、番紅花、蒲公英等。
有些植物睡覺的時間不是在晚上,而是在白天。晚香玉就是這樣,一到晚上就精神十足,白天卻無精打采。煙草花也是白天閉合夜間開放。
隨著季節的變化,當嚴冬到來的時候,植物的葉子就開始枯黃凋落,整植株部進入了休眠狀態,各部分都停止了生長,在酣睡中度過寒冷的冬天。有的植物隻是部分在睡眠,如腋芽。
植物學家把這種現象叫做睡眠運動,很早就引起了科學家的注意。
早在1880年,植物的睡眠運動就引起了著名科學家達爾文的關注。他通過對69種植物的夜間的活動作了觀察和記錄後發現,如果一些葉子因葉片上積聚了露水,或人為地保持葉子在白天的樣子而不能自由運動,比能自由運動的葉片更容易遭受寒露或霜凍的襲擊。他認為,植物葉子在夜間的活動由於減少了自身熱量的散發,有效地抵禦了夜晚的寒冷,因而有助於植物的成長。達爾文的觀點因未得到事實的證明,所以一直未引起科學家應有的注意。
直到20世紀60年代,歐美和日本的一些科學家們才開始研究植物的睡眠運動,對此提出了種種假說。其中有人認為,葉子的睡眠運動能使植物免受月光的侵害,因月光的過多照射,可能幹擾植物的光周期感官機製,損害植物對晝夜長短的適應。這就是一時很流行的“月光理論”。但這一理論對許多現象難以解釋,比如:有些熱帶植物不具有光周期現象,卻也出現了睡眠運動。
前不久,美國加利福尼亞州斯克雷帕斯海洋研究院的行為生理學家恩萊特根據自己的實驗,對植物的睡眠現象提出一種新的解釋,認為植物葉子在夜間的這種姿態能保持其自身的溫度,從而促進葉子的生長。他的這一結果是用靈敏的“熱量探測針”對蠶豆類豆科植物的葉子測量出來的。他發現,保持白天姿態的葉子,它的平均溫度總是比葉片處於垂直狀態的葉子的平均溫度要低1℃。別看溫差這樣小,可對植物的生長卻有著重要的影響。在相同的環境下,具有睡眠活動的植物生長速度較快,而且比不睡眠的植物具有更大的長勢,生長速度可增快20%。
植物睡眠的奧秘一步步被揭開,人們對植物這種現象的認識越來越清楚。但是,還有一些現象用以上理論還難以給予圓滿解釋:有睡眠運動的植物真的比其他沒有睡眠運動植物生長得快嗎?有些白天睡眠的植物也是為了保持溫度嗎?沒有明顯睡眠現象的植物就不睡眠嗎?這些還都是未解之謎。
植物落葉之謎
隨著陣陣蕭瑟的秋風吹來,遍地是各種植物黃色的落葉。人們不禁要問,為什麼植物會落葉?而落葉為什麼多發生在秋天?科學研究認為,影響植物落葉的條件是光而不是溫度。實驗也證明,增加光照可以延緩葉片的衰老和脫落;反過來,縮短光照時間則可以促進落葉。夏季一過,秋天來臨,日照逐漸變短,便會滿地黃葉。但是,仍有許多問題無法解釋,既然影響植物落葉的條件是光照,那麼,光照究竟又是通過什麼機製在控製落葉?另外,常綠植物的落葉又是怎麼回事?相信這些謎底將會隨著科學的不斷發展而被揭示出來。