书城科普读物自然界未解之谜全集
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第20章 植物之谜(2)

后来,玛丽·狄西比又进行了一次实验。这次她选用一棵金盏花,先后进行了两次针刺。第一次是在同一侧的叶子上刺了4个小孔,然后剪去顶芽;在经过不同长短的时间间隔以后,她又分别在左右两侧的叶子上都刺出一个小孔,再剪去顶芽。由于第一次针刺与第二次针刺之间的时间间隔长短不一样,结果就出了差别。如果两次针刺的时间间隔很短,那么,这棵金盏花就只能“记住”后面的针刺,就是说,它长出的叶子还是对称的;但如果这两次针刺的时间间隔很长,那么,它就会“记住”第一次的针刺,而把第二次针刺“忘记”,就是说,它长出了左右不对称的叶子。于是这位科学家认为植物的记忆力分为两种:长期记忆和短期记忆,在某些条件下,植物的长期记忆要比短期记忆牢固。

玛丽·狄西比进行了如此新奇的实验,也得出了结论,但科学并没有停止在她的实验面前,人们认为还应当进行更多的实验,研究植物是怎么保持了这种记忆的?它们有没有神经系统?这就是一些还没有揭开的谜。

植物引起雷电之谜

导言:电闪雷鸣是自然界中常见的现象,科学家已经研究清楚,这是因为正电、负电碰撞的结果。但天空中为什么有正电荷呢?按阴阳家说法,天阳地阴,天带正电荷,似乎天经地义,至于道理,则无可奉告。科学家提出了新的观点,即是植物的作用使天空带上正电荷,是不是这样,科学家还在进一步论证。电对植物的影响是随处可见的。在很早以前人们就发现,频繁的雷电对农作物的成长发育是有好处的,它能缩短成熟期和提高产量。在避雷器和高压电线附近就能明显发现这一点。另外,无数次的试验也证明,把微弱的电流通入土壤,能使许多植物的种子发芽迅速,产量提高。

植物接受任何一个微小的电荷都像喝一口滋补饮料,会使它的生命过程加速,可以使植物迅速成熟,果实更为丰硕。能享受“电营养品”的不仅是草,还有树木。

美国科学家曾用“弱电说”治疗树木癌肿病以及其他危难病症。春天,短时间把电极插入树内,通入交流电,电流就进入树枝、树根和土壤。每次时间要根据“患者”的病情来确定。一段时间之后,出现了奇迹,树上长出了新枝和新皮,患处也开始结疤。不过这只有弱电流才行。

经研究发现,所有植物的细胞都是一种特殊的电磁,因此整株植物总是不断地有弱电流通过。哪怕是一个最微小的幼芽,它能够生存的原因,也是因为有电流通过。当电子爬上肺草花的花冠,它身上的电就会发出信号,驱使它的蜜腺分泌出甜汁;含羞草的叶子一受到触动,它就受令立刻卷起;当雨快到来时,蒲公英的花盘就会马上收拢;阿尔卑斯山的龙胆草,对天气变化感受的更为强烈。当乌云遮盖太阳时,花就会立即合拢,一旦太阳出来,它便立即开放,如果遇到阴晴不定的天气,那它可就要忙坏了。

上面的事例,说明植物是离不开电的。那么,植物和雷电有什么关系呢?

直到不久前才研究清楚,所有的花粉都带正电荷,雌蕊带负电荷。正是由于正负电荷的吸收,花粉和雌蕊才有了接触的机会。大家知道,雷是正电和负电相接触的结果,这就和植物有了关系。

美国华盛顿大学的文特教授和前苏联基辅大学的格罗津斯基教授认为,雷电就是由植物引起的。根据是什么呢?据统计,全世界所有的植物每年蒸发到大气里的芳香物质大约有1.5亿吨。它们都是迎着阳光飞走的,每一滴芳香物质都带有正电荷,把水分吸到自己的身上,水分就形成了一个水气罩把芳香物质包在核心。就这样一滴滴、一点点地逐渐积聚,越聚越多,最终形成可以发出电闪雷鸣的大块乌云。地球各大洲的上空,每秒钟大约发生100次闪电。如果把闪电所释放的全部电收集起来,就可以得到功率为1亿千瓦的强大电荷。这正是植物每年散布到空中的数百万吨芳香油所带走的那部分能量。植物把电能传给大气,大气又传给大地,而大地再传给植物。电就是这样年复一年、经久不停地循环着。

也有些人对此提出过许多疑问。接着格罗津斯基又提出一系列问题:为什么雷电出现的地方经常是炎热夏季中遍布植被的地方?这难道不是因为在晴朗暖和的日子里,有更多的芳香油散发到空中吗?为什么在沙漠和海洋上雷鸣是那样稀少?为什么在两极地区和冻土地带没有雷电?为什么冬季很少有雷电?这些问题如何解答呢?雷电难道真的和植物有关吗?这些问题还有待进一步研究。

植物发电之谜

导言:化学反应可以产生电流,这是人们已经证明了的事实。植物全身都是由化学元素组成的,这也没有人怀疑。所以,在一定条件下,植物可以发电,经实验证明,这是可能的。只是不同的植物发电的电流强度和时间的长短不同罢了。在能源问题空前受到重视的情势下,植物发电,也自然引起人们的重视。植物也能向机械一样发电1918年,英国的一名钟表匠托尼·埃希尔做了一个实验。他把两个电极插入一个柠檬,一边用铜钱,一边用锌线,把柠檬与一个小型钟表上的电动机的电路相连接。有趣的事情发生了:钟表的指针开始走动,就像接了电源一样。令人难以置信的是,这个小小的柠檬竟使这只表一直走了5个月之久。这个实验向人们证实:植物中蕴藏着相当大的能量,可以用来发电。这一发现,无异于给正在千方百计寻找新能源的科学界注入了兴奋剂,许多科学家从中受到启迪和鼓舞,专心致志地投入到这项有意义的研究之中。

美国加利福尼亚大学教授索莫杰伊认为,工业上从水中提取氢气和氧气要消耗大量电能,而植物可以通过光合作用将水分解为氢气和氧气。如果模拟绿叶制造出一种能利用太阳能的“人工绿叶”,就等于造了一座发电厂。为了证明这一点,索莫杰伊还进行了一系列实验。

他把氧化铁粉分别掺入镁和硅中,制成“PN”型半导体结盘形板作为催化板,然后将它们浸在导电的硫酸钠溶液里时,在阳光照射下,盘面两级产生了电流,并开始将水分解成氢气和氧气。这个实验的最大障碍是氧化问题,掺镁盘面的氧化铁在8个小时后就逐渐变成了氧化亚铁,从而降低以至最终失去了催化作用。所以这个简单的实验与投入实际应用还有很大的距离。

美国俄亥俄州立大学的生物化学家们运用生化技术做了更为复杂的实验。他们先把完整的叶绿体从植物组织中分离出来,然后把叶绿体涂在微型过滤膜上,用这种薄膜来分隔两种溶液:一种溶液中含有释放电子的化学物质,另一种溶液则含有电子受体。当光线透过电子受体溶液照射到叶绿体上时,电子就会从释放电子的溶液中通过叶绿体进入电子受体溶液。但是在实际操作中,研究者们发现根据覆盖在薄膜上的叶绿体面积计算,光能只有3%左右能立刻转化为电能。这个数字显然太不理想了,因为在理论上,用植物产生的电应该远不止这些。

虽然对植物发电的研究面临很多困难,但人们并没因此而放弃它。首先,植物作为能源是取之不尽的;其次,它比光能电池有更明显的优越性,在能源匮乏的今天,植物发电具有广阔的前景。

植物欣赏音乐之谜

导言:音乐是一种高雅文明的艺术,一直是人们怡神养性的娱乐方式。音乐对生物生理的影响,近几年却被炒得沸沸扬扬。有的人迷信胎教,以为胎儿在母腹中多听音乐,会在出生后有绅士般的表现。养殖场给奶牛听音乐,说是提高了产量,现在又给植物放音乐,说是有的植物获得了丰收,但我们想,就拿人来说,也不是人人都对音乐感兴趣的。但动植物受音乐的熏陶,变得与众不同,这倒是一个有趣的现象。在植物世界里,真是无奇不有。比如,有吃动物的猪笼草,有剧毒的箭毒木,有羞羞答答的含羞草,有不停摆动的跳舞草……最近,植物学家们又发现了会欣赏音乐的植物。

法国农业科学院声乐实验室的第一位科学家,让一个正在生长的番茄每天“欣赏”3个小时的音乐,结果这只番茄由于“心情舒畅”,竟然长到了2千克,成为世界上最大的番茄。英国科学家用音乐刺激法培育出了5.5千克的甜瓜和25千克的卷心菜。日本山形县先锋音响器材公司下属的蔬菜种植场种植的“音乐蔬菜”,生长速度明显加快,味道也有改善。

科学家们在研究中还发现,植物不仅能“欣赏”优美的乐曲,而且也讨厌那些让人心烦意乱的噪音。我国清代诗人侯嵩高写了一本书,其中记述了一则“弹琴菊花动”的故事。书中说,他十分喜欢弹琴种花,有一天夜里,他点蜡烛弹琴,当他弹得十分起劲的时候,书房里的菊花也随着悠扬的琴声“簌簌摇摆起舞”。

1981年,在我国云南西双版纳勐腊县尚勇乡附近的原始森林里,发现了一棵会“欣赏”音乐的小树,当地人管它叫“风流树”。人们发现,在风流树旁播放音乐,树身便会随着音乐的节奏摇曳摆动,翩翩起舞。令人惊奇的是,如果播放的是轻音乐或抒情歌曲,小树的舞蹈动作就显得婀娜多姿;如果播放的是进行曲或嘈杂的音乐,小树就不舞动了。音乐对植物究竟有什么影响?这至今仍是一个未解之谜。

植物叶片运动之谜

导言:植物是不能运动的,因为运动就要产生位移,移动是植物生存的大忌。可是植物的叶子相对来说是可以运动的,这与周围环境有关,风吹草动,是最常见的自然现象。但也有的植物,对外界刺激分外敏感,敏感到人类惊奇的程度,人们对这些植物就不能不多加关注。很少有人知道植物也能像动物一样运动,只不过它们是在原地运动,表现得不像动物那样明显罢了。到目前为止,人们已经知道的能运动的植物有近千种。如梅豆、菜豆的爬竿运动,葡萄、丝瓜的攀援运动,向日葵的趋光运动,苜蓿、酢浆草的睡眠运动,猪笼草、毛毡苔的捕虫运动,等等。植物中最为奇妙的“运动员”,要算是含羞草和跳舞草了。

文雅秀气的含羞草,似乎有着特殊的“运动细胞”,只要触动一下它的叶子,它就会立即把“头”低下来,先是小叶闭合,接着叶柄萎软下垂,就像一个娇羞的少女,所以,人们给它取名为“含羞草”。含羞草叶柄上长着四个羽毛状的叶子,羽毛状的叶子又由许多对生的小红叶组成。小叶柄和大叶柄的基部稍有膨大,膨大部分叫“叶枕”,叶枕下半部的细胞壁较厚,上半部的较薄。在正常情况下,细胞中充满了细胞液,使叶子处在正常状态。当它一受到触动,小叶叶枕上半部的细胞中水液就迅速进入细胞间隙,引起小叶闭合。大叶柄基部的叶枕正好与小叶叶枕相反,它的下半部细胞壁薄,细胞间隙较大。所以,较重的刺激又会引起大叶柄的下半部细胞失水、萎软,使整个复叶部下垂含羞。

跳舞草与大豆是近亲,属豆科植物,由三片叶子组成复叶,只是中间的叶片特别大,长圆形。两侧的小叶特别小,像两只兔子耳朵,能经常自发地进行转动。一般约1分钟转动一次。中间的大叶上下成一定角度摆动。奇妙的是,这种摇摆运动完全是在没有任何触动和刺激下自动产生的。跳舞草在荒芜寂寥的野外自寻其乐,不断地舞动着自己的叶片。到了晚上,跳舞就自动停止了。跳舞草的运动,有人认为是由植物内部的生理变化引起的。

早在18世纪,科学家第一次在电鳗身上发现了生物电。经进一步研究发现,在动植物体内都有一种生物电流,只是很微弱罢了。基于此,有些科学家认为,捕虫草受到昆虫的触动,首先产生生物电流,来传递信号,以引起捕虫动作。在不同的植物中,生物电传导的速度是不同的,如在葡萄中,传导速度大约是每秒钟1厘米,而在含羞草中,每秒钟可达30厘米左右。因此,一触动含羞草的叶子,它的叶枕很快就能感觉到了。但是,植物叶片运动的真正原因是什么呢?这还有待于科学家的进一步研究与探讨。

植物扩张领土之谜

导言:植物生存要靠营养。在多种植物共生的地区,营养需求是平衡的,和平共处的植物们对自然界或大地提供的营养各取所需,互不干扰,甚而还有共生现象。但是,如果有另一种外来植物加入进来,情况就不同了。如果这种植物所需营养和原来某一种植物是一样的,那么这两种植物就要展开一场生死对决,看谁对营养的吸收更为有利,谁就能活到最后,这也是“适者生存”吧!动物为了维持自己的生存,本能地会与同类或不同类动物争夺地盘,这种弱肉强食的现象已是众所周知的事实。但是不能运动、无爪牙之利的植物也会争夺地盘,却是近代生物学者的一个新发现。

在俄罗斯的基洛夫州生长着两种云杉,一种是挺拔高大、喜欢温暖的欧洲云杉,另一种是个头稍矮、耐寒力较强的西伯利亚云杉。它们都属于松树云杉属,应该称得上是亲密的“兄弟俩”,但是在它们之间也进行着旷日持久的地盘争夺战。人们在古植物学研究中发现,几千年前这里大面积生长着的是西伯利亚云杉。经过数千年的激烈竞争,欧洲云杉已从当年的微弱少数变成了数量庞大的统治者,而西伯利亚云杉却被逼得向寒冷的乌拉尔山方向节节后退。学者们认为,是自然环境因素帮助欧洲云杉赢得了这场“战争”,因为逐渐变暖的北半球气候更加适于欧洲云杉的生长。