提起跳舞草,人们一定觉得很奇怪,人会跳舞,动物会跳舞,难道植物也会跳舞吗?会的。
在我国南方,有一种草叫长叶舞草,是多年生草本植物,属豆科山蚂蟥属,有一尺多高,在奇数的复叶上有三枚叶片,前面的一张大,后面的两张小。这种植物对阳光特别敏感,当受到阳光照射时,后面的两枚叶片就会马上像羽毛似的飘荡起来。在强烈的阳光下尤其明显,大约30秒钟就要重复一次。因此,人们又把这种草叫“风流草”和“鸡毛草”。
长叶舞草还有一位“姐妹”,叫圆叶舞草,它的舞姿更加敏捷动人。这种草分布在印度、东南亚和我国南方山区的坡地上。
除跳舞草之外,还有会跳舞的树。在西双版纳的原始森林里,有一种小树,能随着音乐节奏摇曳摆动,翩翩起舞。当有优美动听的乐曲传来时,小树的舞蹈动作就婀娜多姿;当音乐强烈嘈杂时,小树就停止了跳舞。更有趣的是,当人们在小村旁轻轻交谈时,它也会舞动,如果大声吵闹,它就不动了。
这种草跳舞的奥秘是什么?这一直是植物学家探讨的问题。对这种现象,科学家们有各种不同的解释。有人认为这是由于植物体内生长素的转移;从而引起植物细胞的生长速度的变化造成的。
也有人认为是由于植物体内微弱的生物电流的强度与方向变化引起的。这都是从植物内部找原因,也有人从外部找原因。有人认为,因为这种草生长在热带,怕自己体内的水分蒸发掉,所以当它受到阳光照射时,两枚叶片就会不停地舞动起来,极力躲避醅热的阳光,以便继续生存下去。这是它们为了适应环境,谋求生存所锻炼出的一种特殊本领。也有人认为这是它们自卫的一种方式,以阻止一些愚笨的动物和昆虫的接近。
关于这种草跳舞的真正原因是什么,至今还没有一致的意见。
含羞草“害羞”之谜
含羞草是一种豆科草本植物。它白天张开那羽毛一样的叶子,等到晚上就会自动合上。有趣的是,你在白天轻轻碰它一下,它的叶子就像害了羞一样,悄悄合拢起来。你碰得轻,它动得慢,一部分叶子合起来;你碰得重,它动得快,在不到10秒钟的时间里,所有的叶子都会合拢起来,而且叶柄也跟着下垂,就像一个羞羞答答的少女,所以人们管它叫“含羞草”。
含羞草为什么会动呢?
大多数植物学家认为,这全靠它叶子的“膨压作用”。在含羞草叶柄的基部,有一个“水鼓鼓”的薄壁细胞组织,名叫叶枕,里面充满了水分。当你用手触动含羞草,它的叶子一振动,叶枕下部细胞里的水分,就立即向上或两侧流去。这样一来,叶枕下部就像泄了气的皮球一样瘪了下去,上部就像打足了气的皮球一样鼓了起来,叶柄也就下垂、合拢了。在含羞草的叶子受到刺激合拢的同时,会产生一种生物电,把刺激信息很快扩散给其他叶子,其他叶子也就跟着合拢起来。过了一会儿,当这次刺激消失以后,叶枕下部又逐渐充满水分,叶子就会重新张开,恢复了原来的样子。
但也有的科学家认为,含羞草所以会运动,是跟光敏素的作用有关。
含羞草的老家在巴西,那里经常有暴风雨。含羞草的枝干长得非常柔弱,为了适应这种不良环境,它在自然选择中培养了保护自己的本领。每当在风雨到来之前,就把叶子收拢起来,叶柄低垂,这样一来,就不怕暴风雨的摧残了。
有趣的是,含羞草还是相当灵敏的“晴雨计”。人们利用它的这种怪脾气和本能,预测未来的晴雨。
“含羞草害‘羞’,天将阴雨”这句谚语告诉我们,如果含羞草的叶片自然下垂、合拢,或半开半闭,舒展无力,出现“害羞”现象,就预兆着将有阴雨天气。
在正常天气里,含羞草一般不会自己“害羞”,即使有人碰它的叶片,叶片也会很快地合拢,恢复原状。这是晴天的征兆。
当天气发生变化,含羞草本身对湿度反应很灵敏,加上小昆虫因为空气湿度大,只能贴近地面低飞,容易碰到含羞草的叶子上,含羞草也会作出反应。这时候,用手指去碰它的叶片,叶片也会回拢,但恢复原状相当慢,反应迟钝,这预兆着在一两天以内,天气将转阴有雨。
含羞草是一种奇妙的植物,它的身上还有不少奥秘没有被揭开。
植物“出汗”之谜
夏天的早晨,你到野外去走走,可以看到很多植物叶子的尖端或边缘,有一滴滴的水珠淌下来,好像在流汗似的。有人说这是露水吧!
滴下来的真是露水吗?让我们来细心地观察一番,研究研究。你看,那亮晶晶的水珠慢慢地从植物叶片尖端冒出来,逐渐增大,最后掉落下来;接着,叶尖又重新冒出水珠,慢慢增大,最后掉落下来:接着。
叶尖又重新冒出水珠,慢慢增大,以后又掉了下来……一滴一滴地连续不断。显然,这不是露水,因为露水应该满布叶面。那么,这些水珠无疑是从植物体内跑出来的了。
这是怎么回事呢?原来,在植物叶片的尖端或边缘有一种小孔,叫做水孔,和植物体内运输水分和无机盐的导管相通,植物体内的水分可以不断地通过水孔排出体外。平常,当外界的温度高,气候比较干燥的时候,从水孔排出的水分就很快蒸发散失了,所以我们看不到叶尖上有水珠积聚起来。如果外界的温度很高,湿度又大,高温使根的吸收作用旺盛,湿度过大抑制了水分从气孔中蒸散出去,这样,水分只好直接从水孔中流出来。在植物生理学上,这种现象叫做“吐水现象”。吐水现象在盛夏的清晨最容易看到,因为白天的高温使根部的吸水作用变得异常旺盛,而夜间蒸腾作用减弱,湿度又大。
植物的吐水现象,在稻、麦、玉米等禾谷类植物中经常发生。芋艿、金莲花等植物上也很显著。芋艿在吐水最旺盛的时候,每分钟可滴下190多滴水珠,一个夜晚可以流出10~100毫升的清水哩!
木本植物的吐水现象就更奇特了。在热带森林中,有一种树,在吐水时,滴滴答答,好像在哭泣似的,当地居民干脆把它叫做“哭泣树”。中美洲多米尼加的雨蕉也是会“哭泣”的。雨蕉在温度高、湿度大、水蒸气接近饱和及无风的情况下,体内的水分就从水孔溢泌出来,一滴滴地从叶片上降落下来,当地人把雨蕉的这种吐水现象当作下雨的预兆。“要知天下雨,先看雨蕉哭不哭?”因此,他们都喜欢在自己的住家附近种上一棵雨蕉,作为预报晴雨之用。自然界中的这些奇妙现象是多么有趣啊!
植物耐寒之谜
当严寒到来,许多动物都加厚了它们的“皮袍子”,深居简出,或者干脆钻到温暖的地下深处去“睡觉”的时候,不少植物却依旧精神抖擞地屹然不动,若无其事地伸出它那绿油油的叶子,好像并没有“感觉”到严寒的来临。
难道植物当真“麻木不仁”,对寒冷完全无动于衷吗?不!过度的寒冷一样可以将植物“冻死”。比如,当植物细胞中的水分一旦结成冰晶后,植物的许多生理活动就会无法进行;更要命的是,冰晶会将细胞壁胀破,使植物遭致“杀身之祸”。经过霜冻的青菜、萝卜,吃起来不是又甜又软吗?甜是因为它们将一部分淀粉转化成了糖,而软就是细胞组织已被破坏的缘故。
不过要使植物体内的水分结冻,并不太容易。比如娇嫩的白菜,要在—15℃才会结冰,萝卜等可以经受20℃而不结冰,许多常绿树木,甚至在摄氏零下四五十度还依然不会结冰,秘密何在呢?
如果说,粗大的树木可以用寒气不易侵入来解释,那么,细小的树枝和树叶,娇嫩的蔬菜,何以也不易结冰呢?白菜、萝卜、香薯等遇上寒冷时,会将贮存的部分淀粉转化为糖分,植物体内的水中溶有糖后,水就不易结冰,这也确是事实。但如果我们仔细一算,就知道这并不是植物耐寒的主要理由。要知道,1千克水中溶解180克葡萄糖后,水的结冰温度才会下降1.86℃,即使这些糖溶液浓到像糖浆一样,也只能使结冰温度下降七至八度。可见一定另有原因。
原来植物体内的水分有两种,一种为普通水,还有一种叫“结合水”。所谓“结合水”,按它的化学组成而言,和普通水并无两样,只是普通水的分子排列比较凌乱,可以到处流动,而结合水的分子,却以十分整齐的“队形”排列在植物组织周围,和植物组织亲密地“结合”在一起,不肯轻易分开,因此被叫做结合水。有趣的是,化学家发现结合水的“脾气”,和普通水大不相同,比如普通水在100℃沸腾,比摄氏零度低得多的温度才结冰。冬天,植物体内的普通水减少了,结合水所占的比例就相对地增加。由于结合水要在比摄氏零度低得多的温度才结冰,植物当然也就比较耐寒了。
树干圆柱形之谜
只要你平常对周围的树木稍加注意,就会知道不同各类的树木,它们的树冠、叶子、果实的形状变化多端,几乎不可能找出它们的共同形状来。有时就是在同一种类中也有很大的变异。可是,当你把视线转移到树干和枝条上去时,马上就会发现;几乎所有树木树干都是圆的。奇怪!树干为什么大都是圆柱形的,而不是别的形状呢?为什么形形色色的树木在这一点上能够“统一”起来呢?
让我们来看一看圆柱形的树干到底有哪些好处吧!
几何学告诉我们,圆的面积比其他任何形状的面积要大,因此,如果有同样数量的材料,希望做成容积最大的东西,显然,圆形是最合适的形状了。怪不得人们把用以输送煤气的煤气管,用以输送自来水的水管,都做成圆管状的,实际上这是对自然现象的一种仿造。其次,圆柱形有最大的支持力。树木高大的树冠,它的重量全靠一根主干支持,有些丰产的果树结果时,树上还要挂上成百上千斤的果实,如果不是强有力的树干支持,哪能吃得消呢?
树木结果的年龄往往比较迟,有些果树,如核桃、银杏等常需要生长十多年,甚至几十年才开始结第一次果实。在这一段漫长的时间里,它们主要的任务,首先是建造自己的躯体,这需要耗费大量的养分,如果不是采用消耗材料最省而功能最大的结构,就会造成浪费,使结果年龄推迟,树木本身繁衍后代的时间也拉长了,这对树木来说是不利的。
再说,圆柱形结构的树干对防止外来伤害也有许多好处。树干如果是正方形或是长方形或是圆以外的其他形状,那么,它们必定存在着棱角和平面。有棱角的存在是最容易被动物啃掉的,也极容易摩擦碰伤。果园中的果树,假如树干是四方的,可以想像它就容易被耕牛或其他机械损伤。我们知道,树木的皮层是树木输送营养物质的通道,皮层一旦中断,树木就要死亡。而四方茎干遭害的机会又这么多,岂不危险吗?好在树干是圆柱形的,就是机械碰伤或摩擦损伤了树皮,也可能是局部地方而已。
另外,树木是多年生植物,在它的一生中不免要遭到风暴的袭击,由于树干是圆柱形的,所以,不管任何方向吹来的大风,很容易沿着圆面的切线方向掠过,受影响的就仅一小部分了。你可以设想,如果树干是具有平面的任何其他形状,不待说,平面比之圆面上的一点受风力不是就大大增加了吗?这样,树就会被风刮歪,严重时还会使树倒毙呢!
一切生物都在进化的道路上前进着,它们躯体的特点总是朝着对环境最有适应性的方向发展。圆柱形树干可能也是对环境适应的结果。
森林里树木都很直之谜
如果请你画一棵树,你一定会画得枝干纵横,叶子稠密,树冠团团地像个宝塔,也许还长条拂地,迎风摇曳哩。
的确画得不坏,随便到哪里去看看,树木不是都长得这样吗?
倘使有人也画树,但他画的树又高又直,没有纵横的枝条,只在顶上有那么一小段长着树枝和树叶,看去仿佛在一根电线杆顶上扎了一把伞。你可能会看得哈哈大笑,这还像树吗?
可是别笑,有这样的树哩。要是只有云杉、红松、杉树、松树等组成的原始的纯针叶林,那么,在你眼前的,就只有一根根粗大的木柱子,非要你仰起头来,才能看到枝叶,而这些树木的枝叶,就只有小小的一簇,盘踞在高高的树顶上,跟你看见要笑的那张画上的怪树一样。
这是怎么一回事呢?是谁把它们的枝条砍得那么光光的呢?
其实谁也没有来砍过这些树的枝条,这些枝条是树木本身落掉的。
原来,树木的生长,首先必须依靠阳光。哪一棵树能够在没有阳光的照射下,长久地生存下去呢?许多树木挤在一起生长时,得到阳光的机会,自然比单独生长的树木少,但是生存是一切生物的第一要著,于是树术都争先恐后地向上长,都想多得一些阳光。然而在一定面积上,阳光给予的能量是有限制的,就使得树木不得不改变它的生长状况,以适应自然环境。
在众树密处的森林里,大量的枝叶既影响通风,又得不到充足的阳光,因而不能给树身制造养料,在消耗了枝叶本身的养料以后,就自然而然地枯死了,掉落了。这种现象叫做森林的自然整枝。
可是树顶部分的枝叶,在同其他树木作了竞争以后,大家均匀地长到相差不多的高度,在那样的高处,有着充足的阳光照射,根部又源源不断地送来水分与无机盐,使它紧张地制造着整棵树所需要的养料,因此这一部分生命力强,长得很好。
一定的自然环境,往往会赋予各种植物以一定的外形(生活型)。森林里的树木,大都长得很直,而且只有树梢一段有树枝和树叶,也是森林的自然环境造成的,如果让它享有充分的阳光,有足够发展的空间,它就决不会是那样了。
树木过冬之谜
大自然里有许多现象是十分引人深思的。例如,同样从地上长出来的植物,为什么有的怕冻,有的不怕冻?更奇怪的是松柏、冬青一类树木,即使在滴水成冰的冬天里,依然苍翠夺目,经受得住严寒的考验。
其实,不仅各式各样的植物抗冻力不同,就是同一株植物,冬天和夏天抗冻力也不一样。北方的梨树,在—20℃~—30℃能平安越冬,可是在春天却抵挡不住微寒的袭击。松树的针叶,冬天能耐30℃严寒,在夏天如果人为地降温到一8℃就会冻死。
什么原因使冬天的树木特别变得抗冻呢?这确实是个有趣的问题。
最早国外一些学者说,这可能与温血动物一样,树木本身也会产生热量,它由导热系数低的树皮组织加以保护的缘故。以后,另一些科学家说,主要是冬天树木组织含水量少,所以在冰点以下也不易引起细胞结冰而死亡。但是,这些解释都难以令人满意。因为现在人们已清楚地知道,树木本身是不会产生热量的,而在冰点以下的树木组织也并非不能冻结。在北方,柳树的枝条、松树的针叶,冬天不是冻得像玻璃那样发脆吗?然而,它们都依然活着。
那么,秘密究竟何在呢?
原来,树木的这个本领,它们很早就已经锻炼出来了。它们为了适应周围环境的变化,每年都用“沉睡”的妙法来对付冬季的严寒。