第三章植物揭秘2
揭開植物防身術之謎
到野外郊遊的時候,你可能會隨手摘一片樹葉,采一朵野花。此時此刻,樹不能走開,花無法躲避;假如你在青青的草地上奔跑跳躍,青草也隻能由你踩踏。在生物界,看來植物最缺乏保衛自己的本領,隻有逆來順受了。
實際情況當然不是如此。雖說植物相對比較弱小,易受人和動物的攻擊,但它仍然有著種種自衛能力。
有些植物為了防禦敵害,采取隱藏躲避的方法。例如,青藏高原上的雪蓮,幹脆在冰天雪地的時候才開花,人和動物一般不會在這嚴酷條件下去傷害它,這就便於它的生存了。蓮藕、荸薺、芋頭等植物的根莖隱藏地下,露在地麵的隻是一些葉子即使被吃掉,也無傷大局,也不會影響它們的生存。
植物的物理武器有相當威力。玫瑰、薔薇、大薊、小薊和仙人掌等滿身長有尖刺,使得人和動物不敢隨便碰它,麵對它們的尖刺武器,常常就隻好退而避之、手下留情了。
在非洲中部的森林裏,長著一種堅硬有刺的樹木,當地人稱之為“箭樹”,箭樹含有劇毒,人獸如被它刺中,便會立即致死。我國西雙版納的箭毒木,樹皮裏白色乳汁毒性極大,且有刺鼻氣味。如果誤入人眼,馬上使人雙目失明。人吃了,一刻鍾就可使心跳停止。它的原名叫加獨,我國植物學家譯為見血封喉,可謂名副其實。
南美洲的熱帶森林裏,有一種叫馬勃菌的植物,狀似地雷,每個重量達10000多克。如果不小心踩著或觸動了它,就會發出地雷爆炸般的“轟隆”巨響,同時還會散發出強烈的刺激性氣味,使人噴嚏不斷,涕淚縱橫,眼睛刺痛。人們管它叫植物地雷。
有些植物在進化中形成了獨特的形態,這些形態就成了它們的防身術。例如,我國喜馬拉雅山麓有種眼鏡草,它的樣子很像高昂著頭的眼鏡蛇,使得敵害不敢接近它。斯裏蘭卡生長的舞草,能不停地在空中舞動,食草動物不知這是什麼玩意,於是幹脆避開它。
美國研究人員發現,北美黃花受到角蟬侵害後,它的日子反會過得好些。因為角蟬的蜜是螞蟻愛吃之物。為了要吃角蟬蜜,螞蟻就主動充當北美黃花的衛士,不讓別的害蟲來傷害北美黃花。這可說是一種借賊防盜的辦法。
不過,製造不利於敵人的化學物質則是植物最多見的自衛方法。萵苣能散發出一種刺激性的苦味,能使菜粉蝶、菜青蟲不敢靠近它。艾葉分泌的特異氣味,則有驅蟲防鼠功能。苦楝子中含有一種昆蟲拒食劑,蟲子不肯去吃它,即使吃了也會死。
不少植物受到微生物的病菌的侵犯時,還能迅速分泌出植物防禦素,這種黏性的抗菌物質可以使病菌失去繼續入侵的能力。有的樹木還能製造假氨基酸,使害蟲誤以為它是營養物質,其實它是有害的蛋白質,反可置害蟲於死地。科學家認為,植物從生至死都能分泌這樣或那樣的防禦物質,需要時可在幾小時內迅速合成。
可見,植物雖沒有手腳和牙齒,為了生存,它也是擁有種種防身之術的。否則,在天敵眾多的世界裏,幾十萬種植物又怎能生生不息、代代相傳呢?
研究植物的自衛能力,就是為了更好地利用和發展植物的自衛能力,就是為了更好地減輕植物的病蟲害。
植物間的親善和鬥爭
佛教創始人釋迦牟尼曾經向他的弟子發問:“一滴水怎樣才能不幹涸?”弟子們回答不出來。
釋迦牟尼說:“把它放到大海裏去。”的確,一滴水隻有彙入浩瀚的海洋,它的“生命”才能長久存在,永不幹涸。
一滴水是如此,人和動植物也是如此。
到過森林裏的人就會知道,那裏濃蔭蔽日,因為樹木都相距不遠。如果是在杉樹林,它們就更是相互緊挨著,全都縮手縮腳地筆直站在那裏。它們擠在一起不是為了暖和,而是為了大家都能快快活活地成長,這叫做共生效應。共生效應的結果是共同繁榮,對大家都有好處。
同種的植物可以有共生效應,不同種的植物也有共生效應。生物學上所說的共生含義,主要是指不同種的兩個個體在生活中彼此相互依賴的現象。例如,有一種植物名叫地衣,可它並不是單一的植物,而是由藻類和真菌共同組成的複合體。藻類進行光合作用製造有機養料,菌類則從中吸收水分和無機鹽,並為藻類進行光合作用時提供原料,同時使藻類保持一定的濕度。
不過,正如達爾文所說的,大自然在表麵看來,似乎和諧而喜悅,實際上卻到處都在發生搏鬥。實際情況也確實如此,大魚吃小魚,弱肉強食的現象無處不在。植物為了自身的生存,它們之間的鬥爭也是非常激烈的。如果說親善是植物之間相互生存手段的話,那麼,鬥爭就是植物最常使用的求生辦法了。
下小雨的時候,從紫雲英的葉麵流下水滴,然而流下的已不是天上的雨水,紫雲英葉上的大量的硒被溶進了水滴裏,周圍的植物接觸到有硒的水滴,就被毒害而死。這是紫雲英為獨占地盤而慣用的手法。
有一種名叫鈴蘭的花卉,若同丁香花放在一起,丁香花就會因經不住鈴蘭的毒氣進攻而很快凋謝。要是玫瑰花與木樨草相遇,玫瑰花便拚命排斥木樨草。木樨草則在凋謝前後放出一種特殊的化學物質,使玫瑰花中氣而死,結果是同歸於盡。
既然植物間有親善和鬥爭,我們不妨利用這一點,以達到趨利避害的目的。例如,棉花的害蟲棉蚜蟲害怕大蒜的氣味,將棉花與大蒜間作,可使棉花增產。棉田裏配種小麥、綠豆等作物,也有防治蟲害,促進棉花增產的作用。
卷心菜易得根腐病,要是讓卷心菜與韭菜做鄰居,那甘藍的根腐病就會大大減輕,要是葡萄園裏種甘藍,葡萄就會遭殃了。如果甘藍卷心菜與芹菜同長在一起,由於它們有相克作用,則會兩敗俱傷的。同樣的道理,讓蘋果與櫻桃一起生長,可以共生共榮,若在蘋果園裏種燕麥或苜蓿,對兩方都不會有利。
是誰操縱植物的生長方向
植物對周圍環境的反應,最奇妙的莫過於它的生長方向,比如從一粒小小的植物種子萌發開始,它就知道根應該往地下生長,而莖幹則伸向天空。
這是一個極為普通的現象,然而植物為什麼要這樣呢?它是怎樣懂得上和下的概念呢?又是由什麼力量促使它選擇根朝下,莖朝上的生長方向呢?怎樣解釋這種生理機製?
科學家們首先想到的是重力,他們從物理學想到,地球的引力一定是影響植物生長方向的重要因素。當時,進化論的鼻祖達爾文曾觀察到,植物的芽和根在改變生長方向時,各部分細胞的生長速度不同,但這一切又是由誰來決定的呢?達爾文無法作出更進一步的解釋。
至1926年,美國植物生理學家溫特做了一個這樣的實驗。他使植物的胚芽鞘一麵受光照,另一麵對著無光的黑暗處。結果胚芽鞘的生長發生了有趣的變化,漸漸朝著有光的方向彎曲。
後來溫特從胚芽鞘中分離出一種化合物,即植物生長素,它具有促使植物生長的功能。當胚芽鞘受到光照時,生長素就聚集到遮陰的一側,而生長素的積累使遮陰部分生長加快,受光部分則由於缺少生長素而生長較慢,結果導致彎曲發生。
於是溫特認為,植物莖或葉片的彎曲是由於生長素在組織內的不對稱分布而形成的。當植物受到重力刺激時,在植物組織下部的生長素含量會大大增加,於是就使植物的根朝下生長,而莖則朝上生長了。
自從溫特發現植物生長素的秘密後,很多科學家投入到這一研究領域。他們發現植物根總是朝著地心引力的方向生長,這同樣通過生長調節劑在根細胞裏不同的分布來實現,於是這些學者們提出,也許有一種被稱為平衡麵的重力感應物流向根細胞的底部,從而影響生長調節劑在細胞中的分布。
水平放置的根,其上麵比下麵生長快,致使根向下生長,可是這種平衡麵究竟屬於何物?又是如何起作用的呢?學者們一時無法知曉。
不久前,美國俄亥俄州立大學的植物學家們,提出了一個嶄新的理論:無機鈣對於植物的生長方向起著舉足輕重的作用。因為他們在研究中發現,植物的彎曲生長過程中,無論是根冠下側部位還是芽的上側部位,都存在著高含量的無機鈣那麼無機鈣又是如何使植物辨別方向的呢?
科學家研究認為,因為根冠有著極為豐富的含澱粉體的細胞,而澱粉體是一種貯存澱粉和大量無機鈣的大莢膜,在重力的作用下,澱粉體就會把其內部的鈣送到根冠下側。這時,如果用特殊的實驗手段去阻止鈣的移動,植物馬上就會表現不按正常的方式去生長。同樣,植物的芽雖然沒有冠部,但也含有豐富的澱粉體,澱粉體也能將其內部的無機鈣送到上側的細胞中,這顯然說明,無機鈣對植物生長方向有著不可忽視的重要作用。
那麼,澱粉體內有許多無機鈣,而無機鈣又能在植物體內來去自如,除了重力之外,又是哪一種力量使無機鈣如此方便地上下移動呢?美國德克薩斯州立大學的研究人員在研究中發現,這是由於細胞的上端和下端之間的電荷不同,兩端電荷的不一致引起細胞極化。
結果,為數眾多被極化的細胞排列在一起,總電荷就強到足夠吸引任何相反電荷的鈣原子,驅使它們在體內移動。由於細胞的極性帶動鈣的移動,從而導致植物莖幹總是向上生長,而根則朝地下生長。
目前科學家們的研究和爭論不在繼續,看來由推控製植物生長方向依然是一個有待於探索的謎。
花兒是怎樣傳播花粉的
蟲媒花在利用美麗的花被、芳香的氣味、甜美的蜜汁招引昆蟲的同時,在形態結構上也和傳粉的昆蟲形成了互為適應的關係。
如花的大小、結構和蜜腺的位置與昆蟲的大小、體形、結構和行動等都是密切相關的。
如馬兜鈴科的馬兜鈴是一種常見的藥用植物,它的花筒很長,雌蕊、雄蕊和蜜腺都在花筒的基部,花筒上部具有斜向基部的毛。它的雌蕊比雄蕊先兩三天成熟。
當雌蕊成熟時,小蟲順著毛爬進花筒基部去吸蜜等到吸飽蜜汁試圖退出時,因為花筒裏的毛都向下生長,小蟲一時出不來就到處亂爬,這樣一來蟲體上所攜帶的別朵馬兜鈴花的花粉就粘著在這朵花的柱頭上,完成了異花傳粉。
經過兩三天後,雄蕊成熟了,小蟲仍在花中亂鑽,散出的花粉又粘在小蟲身上。有趣的是,這時花筒內的毛萎縮了,被囚禁的小蟲滿載花粉爬了出來,它又飛向另一朵馬兜鈴花裏去,給它傳送花粉。
又如玄參科的金魚草,也叫龍頭花,它是唇形花冠,但是唇形花冠的上下唇老是互相扣緊閉合著。雌蕊、雄蕊和蜜腺都閉鎖在花筒裏麵,在這樣的一種結構下,如果昆蟲太小,就不能撥開下唇,進入花內。如果昆蟲太大,雖然撥開下唇,也不能進入裏麵。隻有像蜜蜂這樣的中等昆蟲,既能撥開下唇,又能進入花冠筒內。
當蜜蜂探身進入花冠筒時,它的背部就接觸到了花藥和柱頭,由於花藥在兩側,柱頭在中央,因此同一朵花的花粉不致被蜜蜂帶到自己的柱頭上,而蜜蜂背部帶來的金魚草花的花粉正好觸在這朵花的柱頭上,從而完成了異花傳粉。