书城童书植物谜团
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第13章 植物探索(2)

植物睡眠的优点最近几十年,科学家围绕着睡眠运动的问题,展开了广泛的讨论。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。100多年前,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往往比其他的叶片容易受伤。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。

达尔文的说法似乎有一定道理,可是它缺乏足够的实验证据,所以,一直没有引起人们的重视。直至20世纪60年代,随着植物生理学的高速发展,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理论是月光理论。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,这一点用月光理论是无法解释的。

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,而是由于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,可以减少热量的散失和水分的蒸腾,起到保温保湿的作用。尤其是合欢树,叶子不仅仅在夜晚会关闭睡眠,在遭遇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。

是温度在作怪吗

随着研究的日益深入,各种理论观点一一被提了出来,但都不能圆满地解释植物睡眠之谜。正当科学家们感到困惑的时候,美国科学家恩瑞特在进行了一系列有趣的实验后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,结果发现不进行睡眠运动的叶子温度,总比进行睡眠的叶子温度低一度左右。

恩瑞特认为,正是这仅仅一度的微小温度差异,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,与其他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。

植物午睡的习惯

植物睡眠运动的本质正不断地被揭示。更有意思的是科学家们发现,植物不仅在夜晚睡眠,而且竟与人一样也有午睡的习惯。小麦、甘薯、大豆、毛竹甚至树木,众多的植物都会午睡。

原来,植物的午睡是指中午大约11时至下午14时,叶子的气孔关闭,光合作用明显降低这一现象。这是科学家们在用精密仪器测定叶子的光合作用时观察出来的。科学家们认为,植物午睡主要是由于大气环境的干燥和火热。午睡是植物在长期进化过程中形成的一种抗衡干旱的本能,为的是减少水分散失,以利在不良环境下生存。

由于光合作用降低,午睡会使农作物减产,严重的可达1/3甚至更多。为了提高农作物产量,科学家们把减轻甚至避免植物午睡,作为一个重大课题来研究。

我国科研人员发现,用喷雾方法增加田间空气温度,可以减轻小麦午睡现象。实验结果是小麦的穗重和粒重都明显增加,产量明显提高。可惜喷雾减轻植物午睡的方法,目前在大面积耕地上应用还有不少困难。随着科学技术的迅速发展,将来人们一定会创造出良好的环境,让植物中午也高效率工作,不再午睡。

植物为何能吸尘

工业带来的粉尘时代

粉尘有害人体健康,这是大家都知道的,但是,你知道社会发展至今天空气中的粉尘之多、危害之大吗?你又知道那神奇的“吸尘器”是什么吗?

在古代,空气中的粉尘主要是来自地面上的细小尘土。到了工业不断发展的今天,在空气中的粉尘,除了尘土之外,更多的是各种各样的金属和矿物质的微小颗粒。

特别是工业使用煤和石油燃料在燃烧时放出的烟尘,卷入到空气中的数量大得惊人。

据载,全世界每年大约向空中排放1亿多吨烟尘、1500万吨二氧化硫。全世界每年因发生火灾而使约66.7公顷的森林被烧毁。燃烧100千克干柴,排入大气中的粉尘约为2千克,那么,约66.7公顷的森林火灾,就有5亿吨粉尘进入大气中。

科学研究认为,如果空气中飘游的粉尘的浓度达到每立方米含100微克的时候,儿童呼吸道受感染的人数就会显著增加;含200微克的时候,慢性呼吸道疾病的死亡率就会显著增高;含300微克时,呼吸道疾病和心脏病死亡者就会突增。

这些粉尘同其他有毒气体混合一起,在阳光照射下,能形成毒性很强的光化学烟雾,容易引起各种癌症,直接危害人的生命。如何控制这些有害人体健康的粉尘对环境的污染,方法有很多,而大量植树造林则是一种重要的措施。

神奇的“吸尘器”

据研究测试,约2000平方米的杉树林,每年可阻留粉尘22吨。在城市里,绿化的地方比不栽树的地方粉尘降落量少23%至25%,空中飘尘量要少37%至60%。就连在落叶的冬天,树木枝干也能使空中的粉尘降低18%以上。

树木和其他一切绿色植物所以有吸尘能力,主要在于它们有着庞大的表面积。约2000平方米的正常生长的草地,它的叶片和茎表面,可达占地面积的22倍至38倍。2000平方米的生长繁茂的阔叶树林,仅叶面积就有占地面积的75倍至80倍。树木等绿色植物同空间有着这样大的接触,就好像一张张的嘴巴,伸向空中把粉尘吸了进去。

树木吸收粉尘的第二个绝技是抓俘虏。粉尘在空中飘游需要借助风的力量。粉尘颗粒的大小不同,所需要的风力也不一样。如直径0.03毫米的粉尘移动时,所需要的风速是每秒0.25米,而直径一毫米以上的粉尘移动时,则需要每秒11米以上的风速。

没有相应的风力,粉尘是无法飘游的。树木有降低风速的魔力,当粉尘经过树木时,粉尘突然失去飘游的动力,只好被迫降落,于是便成为了树木的俘虏。

绿色植物吸收粉尘的第三个绝技是它有特殊的捕捉粉尘的工具。这种工具就是它那叶面上许许多多的绒毛和大量的黏液,多数树叶的叶面,每平方厘米的面积长有绒毛1000至2000根,分布的黏液有0.1至0.2毫克,只要粉尘落上就别想逃走。它虽不能把粉尘吞下吃掉,但可以把大量粉尘收集起来,待下雨时借助雨水把粉尘送到地面。粉尘落入林内,如同掉进了万丈深渊,再也不能回到空中到处飘游,污染环境。

霜叶红于二月花

秋天的红叶

红叶,学名黄栌,是观赏树木,全国各地都有,卵形的叶,杂性的花,浓郁的香,甚是诱人,再加上丹枫、火炬、红叶李、红叶树,将其衬托得无比艳丽。

红叶是秋天的宠物。每至深秋,那朝霞一般斑斓夺目的红叶给秋色增添了无限魅力。

古往今来,人们习惯于把美丽的枫叶与金色的秋天紧紧地联系在一起。“停车坐爱枫林晚,霜叶红于二月花。”描写了一幅多么迷人的秋色红叶图,真可谓咏枫之绝唱。

其实,植物界中到了秋天叶子变成红色的,除枫树外还有许多种类,最常见的有槭、乌桕、野漆树、盐肤木、卫予、爬山虎、黄栌、丝棉木、连香树、黄连木、檫树等。

香山的红叶

香山又叫静宜园,位于北京海淀区西郊,是我国四大赏枫胜地之一,也是国内赏枫的鼻祖,其红叶驰名中外。

香山距市区20千米,全园面积160公顷。因山中有巨石形如香炉而得名,是北京著名的森林公园。每到秋天,漫山遍野的黄栌树叶红得像火焰一般,霜后呈深紫红色。这些黄栌树是清代乾隆年间栽植的,经过200多年来的发展,逐渐形成拥有94000株的黄栌树林区。

黄岗红叶

黄岗红叶苑位于南阳市桐柏县东北部,属桐柏山脉高老山区,横跨高老山和启母岭两座海拔800米的高山。景区面积约30平方千米,分布在连绵数十里的山岭沟壑间,为桐柏一大特色旅游景观,有中原“红叶之都”的美誉。景区红叶主要以黄栌树为主,间有野枫、柿树、木梓树等树种,主要分布在海拔500米以下的山体上。为解决红期短的问题,桐柏县从国外移植红枫进行嫁接,并已试接成功,要不了多长时间,游客一年四季皆可来桐柏看红叶。

美丽的枫叶

枫树是我国又一类著名的红叶树种。真正的枫树,即枫香,属金缕梅科,为落叶大乔木,是南方的主要红叶树种。江南胜景南京栖霞山的红叶主要是枫香。每当叶红之际层林尽染,赏秋游人纷至沓来。相传,此山因深秋时节满山红叶,色如丹霞栖息在山上,“栖霞”由此得名。

在北方,人们常见到的红枫、五角枫等并非真正的枫树,它们实际上是槭树科的树种。槭树科是个大家族,广泛分布于东亚、北美、欧洲和非洲,其中以鸡爪槭、茶条槭、元宝槭、色木槭等树的红叶最为著名。与枫香比,槭树的叶子红得更加透彻强烈。

树林的神奇作用

能降噪声的树林

在现代化大城市中生活的人们,每天被各种各样的音响烦扰着。汽车、摩托车的发动机声音和刹车声,工厂里机器的轰鸣声,以及人声、流行音乐的乐声和其他各种声响。这些现代社会的混合音响组成了对人的情绪和健康有很大危害的噪声。

噪声会使人觉得心情烦躁不安、头痛头晕,产生失眠、心跳加快、血压上升等病症,甚至还会诱发精神病。可见噪声真是人类的一大公害。所以,生活在大城市里的人十分希望能在节假日时到公园里去走走。当我们在茂密的树林里悠闲地散步时,人会感到十分宁静,心情舒畅、愉悦。这主要是因为在树林里没有噪声,给人们提供了一个幽静的环境。

为什么树林里没有噪声

树木的枝干和浓密的树叶能吸收声波,而且还能不定向地反射声波。因此,当噪声进入树林里后,一部分被吸收了,另一部分又被反射了,于是噪声大大地减弱。

据统计资料表明,绿化的街道比没有绿化的街道噪声要低10分贝至15分贝。一般的居民住宅区夜间噪声应低于40分贝,白天应低于50分贝。如果超过60分贝,就会干扰人的正常工作和生活。80分贝的噪声会使人感到疲倦和烦恼。因此,住宅区和街道的绿化工作十分重要,它能减低噪声,对人们的心理和生理健康大有好处。

实验结果说明,10米宽的林道能减弱30%的噪声,20米、30米、40米宽的林带分别能减弱40%、50%和60%的噪声。因此,在噪声多的地区,更应该植树造林。绿化不仅可以美化环境、净化空气、调节气温、湿度,还可以降低噪声,它的好处可真不少。

能治疗疾病的绿色森林

有病到医院里去求医治疗,这是人所皆知的事。可你知道绿色的森林也能治疗某些疾病吗?这就是目前比较盛行的一种绿色疗法。

森林中的绿色植物在进行光合作用时,能吸收二氧化碳,放出氧气,满足人类的需要,使大气中的碳氧循环保持平衡,而且还能吸收环境中的有毒气体,杀死空气中的细菌,有利于人类的健康。

绿色医院的秘密

据科学家测定:10000平方米的树木每天可吸收一吨的二氧化碳,放出730千克的氧气。如果有10平方米的树,就可以把一个人呼出的二氧化碳全部吸收掉。树木还可以吸收有毒气体,每10000平方米的垂柳在生长季节,每天可吸收10000克二氧化硫;10000平方米刺槐,每天可吸收氯气40000克;加拿大杨、桂香柳等树还能吸收醛、酮、醇、醚和致癌物质安息毗琳等毒气;松树、榆树、桧柏等树木能分泌出一种挥发性的植物杀菌素,可以杀死空气中的细菌。据研究,10000平方米松柏林,一天能分泌出60000克杀菌素,故有“天然防疫站”之称。

据研究,绿色森林会产生一种对人体极为有益的带电负离子。负离子具有调节神经系统和改进血液循环的功能,可以镇咳、止痉、镇痛、镇静、制汗和利尿,所以,人们把它誉为空气中的“维生素”。

森林中的树木分泌出的一种植物杀菌素,可以杀死结核、伤寒、痢疾、霍乱、白喉等病菌,所以,森林可以作为治疗结核病和肺气肿病的“医院”。病人在这里只要每天清晨和傍晚到林中呼吸一小时至两小时带有杀菌素的空气,就可以起到治疗的作用,坚持数月,病情会大有好转以至痊愈。这种绿色医院具有不需要设备,成本低,疗效好,没有副作用等优点,很受人们的欢迎。

植物也有喜怒哀乐

荒诞的念想

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,这时他脑子里突然出现了一个古怪的念头,也许是经常与间谍、情报打交道的缘故,他竟异想天开地把测谎仪器的电极绑到一棵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。