书城文化不可不知的世界5000年神奇现象
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第46章 令人咂舌的植物撷趣(10)

迈克尔·埃文斯解释说,因为根冠有着极为丰富的含淀粉体的细胞,而淀粉体就会把其内部的钙送到根冠下侧。这时,如果用特殊的实验手段去阻止钙的移动,植物马上就会表现出不按正常的方式去生长。同样,植物的芽虽然没有冠部,但也含有丰富的淀粉体,淀粉体也能将其内部的无机钙送到上侧的细胞中,由于细胞的上端和下端之间,有不同的电荷,两端电荷的不一致引起细胞极化。结果,大量被极化的细胞排列在一起,总电荷就很强,足以能吸引任何相反电荷的钙原子,驱使它们在体内移动,引导植物的茎干总是向上生长,根朝下生长。这些事实显然说明,无机钙对植物生长方向有着不可忽视的重要作用。

植物的生长方向由谁控制,这种神奇的力量取决于什么,是植物的生长素还是无机钙?又或者是兼而有之?目前,还没有形成一个定论,依然是一个有待于探索的谜。

植物的光合作用

如果有人问:地球上的生命自从地球诞生的那一刻起,历经几十亿年而生生不息,靠的是什么?你一定会脱口而出,当然是水和氧气。不错,或许有人接着会问:环绕地球的大气层中的氧气蕴藏量是有一定量的,会不会有一天氧气被地球上的生命都吸光了呢?其实,我们大可不必杞人忧天,别忘了我们地球上还有一个庞大的制造氧气的“工厂”,这就是覆盖着地球表面的绿色植物,绿色植物有一种特殊功能,那就是吸收二氧化碳,而呼出氧气,也自然就是能制造氧气的加工厂。而这一切都是因为植物的光合作用,那这光合作用又是怎么回事呢?

大约在四十六多亿年前,地球诞生了,过了十多亿年,从绿色植物出现在了地球上的那一天起,它们就一直进行着光合作用,它们利用自身叶片中存在的叶绿素,吸收光能,把从空气和土壤中汲取的二氧化碳和水,制造成含有能量的有机物,并释放出氧气,这一生物学过程,后来被称为“光合作用”。可虽然光合作用是一直存在的,但却并不是从一开始就被人们发现的,这里面还有一大段的路要走,要探索。

荷兰医生豪茨是最早发现绿色植物可以进行光合作用的。大约在1799年,豪茨发现绿色植物只有在日光下才能放出氧气来,这可以使得受污浊的空气变得清新。这是人类对光合作用的最早认识。自此之后的二百多年来,一代代科学家继续对绿色植物的这种神奇功能进行了研究,不断增进了人类对于光合作用的认识。但是,要说真正地从理论与实践上解开光合作用之谜的是俄国的科学家季米里亚捷夫。

在1867年的一个夏天,季米里亚捷夫自己动手设计了一种仪器,用来研究光谱中各种不同成分的光对植物光合作用的影响。他先是用几只玻璃试管装入含有二氧化碳的空气,又从同一株植物上摘下大小相等的几片绿叶,分别放入各个试管中。接着,他又把这些试管放在颜色不同的单色光下照射,测定这些绿叶在这些不同颜色的单色光照射下所分解的二氧化碳的含量。结果发现,只有在红光照射下的那个试管内的绿叶所分解的二氧化碳最多,这也就是说,这个试管里的光合作用最强,同时也说明红光是最适合于植物的光合作用的。第二年,季米里亚捷夫又用滤光器来研究。结果和上次的试管实验是一样的,仍然是在红色光线的照射下,植物的绿叶所进行的光合作用最强。

季米里亚捷夫还发现,叶绿素是一种“器官”,植物吸收的二氧化碳和水这些无机物质在这个“器官”中经过光合作用,就转化成了富含能量的有机物质。太阳能也在其中变成了化学能量,在植物体内积蓄起来,以供日后各种不同的生命活动之需。

那么,绿色植物为什么会呈绿色呢?季米里亚捷夫又根据他的光合作用试验,解答了这个问题。原来,在绿色植物的叶子中含有的叶绿素所吸收的光线是最适合于植物光合作用需要的红色光线,而反射出来的则是绿色光线,所以,叶子才会呈绿色。

在揭开植物的光合作用之谜中,季米里亚捷夫的贡献是不可磨灭的。在季米里亚捷夫一生所发表的几百篇有关植物生理学的论文中,有四分之三都是有关光合作用的。在他去世之后才出版的《太阳、生命和叶绿素》一书,是他有关光合作用的著作和演讲的文集,季米里亚捷夫关于光合作用的结论,成为农业生产的指南,同时也有力地推动了农业生产的发展。

植物的语言之谜

我们知道人可以用语言来交流感情,那植物呢,植物可不可以也能用语言来交流呢?据英国专家的研究表明,植物是有“语言”的,在正常情况下,植物发出的声音节奏轻微,曲调也和谐,但遇到恶劣的天气或是某种人为的侵害时就会发出低沉和混乱的声音。此后,澳大利亚的科学家又发现植物在遭受严重干旱的时候,会发出“咔嗒咔嗒”的声音;通过进一步测试后发现,声音是由微小的“输水管震动”而产生的。这一切都可以证明植物是有自己的“语言”的。

那这些植物到底是怎么来进行“语言交流”的呢,这到底是怎么回事呢?据美国华盛顿大学的一位生态科学家的研究发现,柳树在受到毛虫侵害时,就会通过发出某种危险信号来进行自我保护,并且还会提醒邻近的柳树做好防御准备,而接到同伴提醒信号的柳树就会行动起来。这也表明植物和人类一样,也能够彼此交流,只是它们使用的“语言”和人类不同。研究人员发现,这些柳树传送的信息不是只言片语,而是通过释放一种化学物质来传递信息的。

此后,昆虫学家孔苏埃洛·德莫赖斯又在为期三年的研究中发现,棉花、玉米和烟草等作物在受到玉米螟蛉和烟草夜蛾攻击的时候,就会发出一种危险信号。其实,这些植物所释放的化学物质不但会使它们不易受到玉米螟蛉和烟草夜蛾的伤害,同时还能引来玉米螟蛉和烟草夜蛾的天敌——一种体长1.3厘米的黑色寄生蜂,这种寄生蜂能在玉米螟蛉和烟草夜蛾体内产卵,卵发育成幼虫,把玉米螟蛉和烟草夜蛾吃掉。研究还表明,这些植物所释放的化学物质能激活相邻植物的基因,使其产生同样的驱除害虫的化学物质。这也就可以解释柳树在受到提醒后也行动起来的原因了。

但是,人们知道了植物可以“说话”后,就会想知道植物到底说了什么。据相关的研究表明,在各种植物的生长过程中,它们始终是在不停地进行能量交换的。虽然这种交换很缓慢,也不容易被人觉察,但在交换过程中那种微弱的热量变化和声响还是可以察觉的。如果我们可以把这些“动静”都用特殊的“录音机”给录下来,再经过仔细地分析,那就自然能解开植物语言的密码了,也就知道它们说什么了。

曾经有一位前苏联的科学家就做过这方面的努力。他是通过电子计算机来和植物进行交谈的,先是把计算机和植物用一种特殊的方法连接起来,根据它所“听到”的声音,再在屏幕上打出数据。然后,再通过另一台计算机来解读这些数据,绘出一些简单的图表。这样,人们就可以根据这些图表来分析植物之间的“密码”,也就知道了它们到底说了什么。

尽管现在我们对植物语言的了解还是非常有限的,但是,不管怎么说,能听到植物“说话”,能知道植物说些什么,仍然算得上是科学的一大进步。

最大花瓣的大王花

在印度尼西亚苏门答腊岛的热带雨林中,生长着一种奇特的植物,它的名字叫“莱佛士花”,俗名大花草。这种植物一生只开一朵花,花也特别大,一般直径有1米左右,最大的直径可达1.4米,是世界上最大的花,因此又叫它“大王花”。这种大王花有5片又大又厚的花瓣,整个花冠呈鲜红色,上面还有点点白斑,每片长约30厘米,一朵花就有六七公斤重,因此看上去绚丽而又壮观。花心像个面盆,可以盛七八公斤水,堪称是世界“花王”。

大花草的花很特别,在刚开放时还有点香味,但没过几天就变得奇臭无比了,这种恶臭都能传到几里以外。其实,这种恶臭是有很大用处的。大花草属于虫媒花,但是它所招揽的不是那些蜜蜂、蝴蝶,而是苍蝇,每到繁殖季节,它就会散发出尸体般的腐臭味道,吸引苍蝇把一朵花的花粉传到另一朵花上。这种植物更为奇特的是,它既没有叶子,也没有茎,更不像一般植物那样通过光合作用从阳光中吸取能量,而是寄生在葡萄科爬岩藤属植物的根或茎的下部。起初,在寄主的寄生部位的藤皮先是裂开,然后渐渐地鼓出一个小包;之后,这种小包再慢慢地长大,大约九个月后就可以开出一朵硕大的花朵。但只四五天后就开始凋谢了,花瓣也会逐渐萎缩,颜色由红变黑,几周后就烂成了一团糊状物。受精后的雌蕊,逐渐发育成果实,从受精到果实成熟,大约需要七个月左右的时间。

那么,大王花的种子究竟是怎样进入寄主体内的呢?至今这仍然是个谜。由于这种植物并非随处可见,而种子进入寄主体内也有很大的偶然性,加之它又生长在热带雨林里,所以见到这种奇特植物的机会不多,所以常常给人以神秘莫测之感。1818年,英国探险家、植物爱好者莱佛士在苏门答腊西南部的热带雨林中首次发现了大王花,为了纪念这次重要发现,植物学家才以他的姓氏作为这一新属和新科的学名。到了19世纪中叶,英国博物学家华莱士,在马来群岛的热带雨林中考察时,也曾见到了大王花。但是,有的植物学家在东南亚的密林中寻找多年,却未能见到它的踪迹。这是由于大王花赖以生存的热带雨林受到了人类的大量采伐,加上当地人以它作为药用而对它滥采,使得这种植物处于濒临灭绝的境地,就算有也已经很少能见到这么大的了。因此,在1984年国际自然及自然资源保护联盟就已经把大王花列为了“世界范围内遭受最严重威胁的濒危植物”,要求人们加以保护。

科学家们认为,莱佛士花的起源要追溯到距今约1亿年前的白垩纪,即恐龙时代末期。一般认为,花朵植物从那时候才开始在地球上出现。研究人员推断,莱佛士花的花朵在4600万年间增大了约79倍,然后才进入缓慢的进化阶段。一直以来,莱佛士花的属类问题都是学界较具争议的话题,莱佛士花奇异的特征使无数试图确定其谱系和属类的科学家感到异常困惑,它就像植物中的异类——一种从寄主身上汲取营养,靠“诱骗”昆虫传播花粉进行繁殖的寄生植物。如今,科学家正采用基因分析手段,试图解开它的谱系之谜。

哈佛大学植物生物学家查理斯·戴维斯认为这种植物非常奇怪,不管你将它归为哪一属类,你都要进行诸多解释,还往往很难进行科学论证,而且更让人惊讶的是,从植物生物学角度来分析,它所有的亲属植物都属于花朵异常微小的大戟科。可实际上,大戟科的植物包括圣诞红、猩猩红、蓖麻、木薯和橡胶树等,它们的花朵都非常小,有些直径甚至只有几毫米。这些特征和大王花却是截然相反的。

目前,科学家一般通过研究与植物光合作用相关的基因中的分子标记来推断植物的谱系,但是这种方法对莱佛士花行不通。研究人员还需要分析它的基因组中的其他部分来寻找相关线索。研究小组成员、美国南伊利诺斯大学植物生物学家丹尼尔·尼可雷特说,对莱佛士花更深的了解,将有助于人们开发和培育出更大的花朵和水果品种。

最大花序的泰坦魔芋

大王花是世界上最大的花,可有时候人们也会说泰坦魔芋是世界上最大的花。那怎么又会有这种说法呢,是不是错了呢?其实,是这样的。原来,我们说大王花是世界上最大的花,说的是大王花的整个花朵,也就是它的花冠是世界上最大的;而说泰坦魔芋是世界上最大的花,实际上说的是它的花序。所以,这并不矛盾。在草本植物中,泰坦魔芋的花序是最大的,而在木本植物中花冠最大的则是巨掌棕榈。

泰坦魔芋属天南星科魔芋属多年生草本植物,原产于印度尼西亚的苏门达腊的热带雨林地区,是世界上最大的“花”,花朵的直径长约1.5米,最高的将近3米,人们普遍认为这是世界上最大的花。泰坦魔芋的个子不高,茎一般只有0.5米左右,但是它的花序却大得出奇。生长到一定时期的泰坦魔芋,就会从茎的顶端抽出一个特大的肉穗花序。花序外面的苞片颜色也与众不同,其内为红色,而外为深绿色。在大花序上密布着许多黄色的雄花和雌花,整个花序和花序下面的茎连起来,看上去酷似一座巨型的烛台。这样大的花序,在草本植物中居首位。这种植物一般能活150年左右,在它的生命期内只开两三次花。

尽管泰坦魔芋的花序是最大的,但它的花却并不芳香,它散发出来的味道,和一般的花朵也不同。这种花不但没有香味,反而还臭得惊人,闻起来很像腐烂尸体发出的气味,因而它也被称为“尸体花”。但是,这种气味却也是有大用处的。泰坦魔芋属于虫媒花,是靠昆虫来传播种子来繁衍的。正是因为泰坦魔芋的这种特殊味道,才能吸引昆虫到自己身上产卵,等幼虫发育成熟,就可以帮自己传播花粉了。所以说,这种味道是它“传宗接代”的法宝。等到花冠展开后,红紫色的花朵将会持续开放几天的时间,一直散发出的尸臭味也会急剧增加。当花朵凋落以后,这株植物就又一次进入了休眠期。

泰坦魔芋的花朵非常艳丽,比你能想象到的任何东西都要美,然而这种美得出奇的花朵也确实是生长在我们这个星球上的,现在依然还存在于世界之中。不过,由于随着热带雨林的减少,这种美丽的花也越来越少了,已经很少能见到3米高的泰坦魔芋花了。

在草本植物中是泰坦魔芋的花序最大,而在木本植物中,花序最大者的就要数巨掌棕榈了。这种植物产于印度,它的花序大得简直令人吃惊,其株高也不过才二十米左右,可是它圆锥形的花序竟然高达十四米左右,巨大的花序上生有七十多万朵花。巨掌棕榈的生长速度要比一般棕榈缓慢,需要生长三四十年才能开花,可开花后不久就会死去。与泰坦魔芋的花序比起来,巨掌棕榈的花序之大,不仅是木本植物的冠军,就是在整个植物界也是数第一的。

臭名昭著的美丽植物