书城科普读物新编科技大博览(B卷)——生机百态的植物世界
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第12章 认识植物(12)

音乐的“知音”何止是水稻,每天早晨给黑藻播放25分钟音乐,不消10天,黑藻也能繁殖得“子孙满堂”。含羞草每天早晨“欣赏”25分钟古典歌曲后,好像心情更加舒畅似的,生长速度显著加快。灌木受音乐刺激后,也会变得枝繁叶茂。据观察,烟草、凤仙花、金盏菊等都对音乐有“灵感”。

音乐能促进植物生长是由于声波的刺激作用。我们知道,植物的叶片表面分布着许许多多的气孔。气孔是植物与外界环境进行气体交换和蒸腾水分的“窗口”。当音乐播放后,音乐的旋律经空气传播会产生有节奏的声波,这声波振动刺激植物叶片表面的气孔,可增大气孔开放度。气孔增大后,植物增加吸收了光合作用的原料——二氧化碳,使光合作用更加活跃,合成的有机物质不断增加;同时,植物的呼吸作用也得到增强,为植物的生长提供了更多的能量,这样植物便显得生机勃勃了。

当然植物对音乐也有选择,一般来说,声音尖脆、振动频率快,刺激效果就比较好。在国外,有些国家就采用高频率的超声波(每秒钟振动在2万次以上,超过人的听觉范围),来刺激马铃薯、甘蓝、麦类、蔬菜、苹果以及其他树木,都获得显著的增产效果。但是,植物对超声波并不是多多益善。实践证明:少量超声波可以刺激细胞分裂;中量会抑制细胞分裂;大量就会引起细胞死亡。

音乐能促进植物生长,使科学家受到了启迪:如果摸索出各种植物在不同生长时期对音乐的爱好,再创造出适合它们需要的各种音乐,不就能进一步提高农业生产的效率吗?

植物之间的“战争”

为了争夺赖以生存的地盘,动物与动物之间往往会进行你死我活的搏斗,那么,植物之间有没有类似的现象呢?对于这个问题,以前的人都会坚决地加以否定。因为他们认为,植物是依靠光合作用来制造养料的,而动物不能进行光合作用,必须通过摄取现成的食物来维持生命,所以,只有占据足够的地盘,才有可能得到足够的食物。植物与动物存在着本质的差别,植物没有尖牙利爪,不会运动,从诞生一直到死亡,总是固定在一个地方,它们之间怎能进行地盘之争呢?如果可以的话,植物间的战争又是如何进行的呢?对于这些问题,持有不同观点的科学家们争论不休。

1986年,美国佐治亚州立大学的植物学家鲍德恩,在美国西南部的干旱平原上,发现了一种叫山艾树的植物。山艾树的最大特点就是横行霸道,因为在它生长的地盘之内,决不“允许”任何外来植物存在,甚至连一根小小的杂草也不放过。这个奇怪的现象引起了鲍德恩的极大兴趣,为了进一步了解,他在山艾树的附近种植了各种其他植物,结果,这些植物都莫名其妙地先后死去,无一幸存。这个例子说明,植物之间的确存在着争夺地盘的战斗,从某种意义上说,它比动物之间的战斗更为激烈。

鲍德恩对山艾树附近的土壤进行了仔细分析,发现土壤中有一种奇特的化学物质,它的作用有点像除草剂,能使其他植物无法生存。原来,山艾树分泌的化学物质,就像可怕的化学武器一样,可以把别的植物统统赶到自己的“领土”之外。

无独有偶,在20世纪80年代初,中国南方的一个地方曾举办过一次大型花展,展览厅中,几百种花卉争奇斗妍,琳琅满目。一开始,展览很顺利,后来由于展地需要调整,工作人员把铃兰花搬到水仙花附近,结果闯了大祸。两种花草一成为“邻居”之后,很快就出现花朵凋谢,叶片萎蔫的状况,最后双双死去。

植物学家在研究后发现,水仙花和铃兰花是天生的“冤家对头”,两者只要碰在一起,就会散发出含有特殊化学物质的花香味,以达到“熏”倒对方的目的,但结果往往是两败俱伤。

看来植物之间争夺地盘,是依靠分泌化学物质作为有效的武器。这个观点被大多数科学家所接受,但在不久前,俄罗斯科学家索罗金娜在基洛夫地区观察云杉时,又发现了一些新的现象。

基洛夫地区生长着两种云杉,一种是喜欢温暖、树干高大的欧洲云杉;另一种是耐寒、树干稍矮的西伯利亚云杉。在植物分类学上,它们是亲缘关系很近的“兄弟俩”,但是这两种云杉之间也会进行旷日持久的地盘争夺战。大战的结果是欧洲云杉取得了优势,它不断将西伯利亚云杉赶出自己的领地,逼迫对手朝寒冷的乌拉尔山脉方向撤退。

索罗金娜仔细分析了这两种树木的分泌物,并没有发现任何能影响对方生长的特殊化学物质,因此,这场植物间的地盘争夺战,根本不是依靠“化学武器”来定胜负的。那么,主宰这场战争胜负的关键因素是什么呢?这位俄罗斯的女科学家从古植物学的记载中找到了答案。

古植物学的研究表明,几千年前的一次冰河期间,这儿的森林中占绝对优势的是西伯利亚云杉,而不是欧洲云杉。后来,随着气候渐渐变温暖,欧洲云杉崛起了,双方由此而开始了一场长达几千年之久的地盘争夺战。最终,数量很少的欧洲云杉战胜了数量庞大的西伯利亚云杉。正因为如此,索罗金娜断言,导致西伯利亚云杉在地盘争夺战中败北的根本原因是气候因素。因为冰河期结束之后,北半球的气候日渐变暖,更适合欧洲云杉生长,为它的大发展奠定了良好的基础。而适合在寒冷环境中生长的西伯利亚云杉,却因为气候条件的改变而缺乏竞争能力,只好节节败退了。索罗金娜根据这场植物地盘争夺战的结局还预言,如果气候进一步变暖,欧洲云杉还将争夺亚洲云杉的地盘,把战场扩大到亚洲去。

索罗金娜用气候因素解释了欧洲云杉和西伯利亚云杉之间的战争,却不能解释发生在美国的许多现象,那就是外来植物与土生土长植物之间发生的战争。

从20世纪初开始,美国为了美化环境,从世界各国引进了大量的外来植物,结果引起了一场场意想不到的灾难。

例如从亚洲引进的豆科植物葛藤,自从进入到湿热的美国南部后,成为当地生长最快、最难抑制的植物。葛藤一下子侵占了美国南方大片土地,尤其是进入森林后,它利用善于攀援的柔软身躯,拼命往大树的高处爬,伸展出一张张大叶子,把大量光线遮挡住。它的根还尽力深入地层吸收水分,使其他植物干枯而死。

这方面的例子还有很多很多,而且越来越受到科学家的关注。美国佛罗里达州立大学的学者布里特教授指出,如果没有人类的干预,这些引进的外来植物会使土生土长的当地植物“全军覆没”。植物学家尤厄尔更是惊呼,这种外来植物大规模扩张,已严重破坏了当地的生态环境,并将给这里的天然动物群带来致命的威胁。

现在,植物学家还没办法应付外来植物所造成的危害,因为他们还没彻底了解外来植物在地盘争夺战中取胜的原因。如果说,外来植物是通过分泌化学物质驱赶其他植物的,那么,它们在自己的故乡为什么不存在这种明显的优势呢?如果说,外来植物的胜利是生长条件的自然因素造成的,那就更不符合逻辑了,因为从理论上讲,土生土长的植物肯定更适应当地的生长条件,而远隔万里的外来种,适应能力应该比当地植物差一些。

为了揭开植物战争之谜,挽救那些战败者,各国的科学家正在更深入、更全面地探索植物间争斗的生理机制。

植物间的“相亲”和“相克”

有些植物,种在一起或长在一起,它们会“相亲相爱”,相互帮助。例如人们在苗圃、菜园周围种上花椒树,就像给苗圃、菜园织了一张防虫网。由于花椒的特殊气味能驱虫,所以可使苗圃、菜园免遭虫害。大白菜最容易得软腐病,这种病是细菌在作怪。但如果把大蒜种在白菜畦里,大蒜分泌的大蒜素有很强的杀菌作用,可使白菜免遭软腐病之苦。更有意思的是大豆如果与玉米间种,那么大豆的根瘤菌能把空气中的氮固定在土壤中供给玉米,使玉米生长得更加粗壮。

有“相亲”必然也有“相克”。人们发现,在温室中,如果西红柿与黄瓜种在一起,两种蔬菜都长不好,果实都长不大,而且不易成熟。这是为什么呢?原来西红柿分泌出的气味儿会抑制黄瓜的生长,而黄瓜花朵中弥漫出的挥发油又会抑制西红柿的生长。又如,在葡萄架边种上月桂树,月桂树就会枯萎,原来葡萄分泌的葡萄醌会妨碍月桂的生长发育,使它生病枯萎。

神通广大的植物激素

激素是生物体内含量极少、威力巨大的高效活性物质。那么,植物体内有没有这样的激素呢?回答是肯定的。天然的植物激素也非常少,70万棵玉米幼苗的顶端所产生的植物激素,总共只占针尖那么大的一小块地方。但激素虽少,神通却不小,它们导演了植物的各种奇迹。

长时间放在屋子里的花草,会朝向有光之处生长,小苗儿会向光弯曲,向日葵随着太阳转动花盘,这些都是生长素使的魔法。仔细观察一棵树,你会发现树冠上小下大,最典型的是雪松和圆柏的圆锥形树冠,导致这种现象产生的,就是生长素。顶端芽产生的生长素抑制了侧枝的生长,离顶端越远,抑制作用越小,所以树冠最高处较尖,越近地面越宽大,侧枝长得越旺盛。应用这个原理,农民把棉花顶芽摘去,这样侧芽能充分发育,开的花多,结的棉桃也多,产量当然提高了。园林美化时种的绿篱常常要修剪,每剪一次,就去掉了部分顶芽,去掉了生产素对侧枝生长的抑制,侧枝长得又快又好,绿篱变得越来越厚,十分好看。

生长素还能促进果实的膨大。如果雌蕊没有接受花粉完成受精作用,一般情况下是不能产生种子结出果实的。但人们使用生长素就能让它结果:把没有授粉的番茄花蕾浸上生长素,过一段时间就可以吃上无籽番茄了。

无籽葡萄是普通葡萄的一个变种,它倒不是靠生长素“催长”的。它能在贫瘠的沙土地上生长,产量也很高,但就是颗粒太小了,不适于食用,只能用来酿制葡萄酒。怎样让它的果实长得大些呢?开花不久,喷上一种叫做赤霉素的植物激素,就会得到一串串粒大味甜的无核葡萄。我国新疆是出产优质葡萄的地方,这里广泛使用赤霉素后,葡萄果粒比原先增大了二三倍,获得了大丰收。

我们买来水果后,如果让它们都挤在一个袋子里,就特别容易熟,甚至腐烂。这是因为果实在成熟的过程中,产生出一种叫乙烯的植物激素,一个成熟果实会“带动”整袋整箱果实的成熟,这样彼此促进、互相影响,所有的水果就都很快地熟了。因此,要不想让水果熟得太快,就得分隔开果实,并放到较凉爽处保存。若是不巧买来了生水果,也不必懊恼,把一个熟了的苹果或别的果实与生水果同放一袋,不几天,生水果就“催熟”了。这不是“坏事”变好事吗!

与生长素作用相反的是脱落酸,顾名思义,它能促进落叶,加速衰老。用它浸泡种子,种子会进入休眠状态。脱落酸对生长的抑制作用并不是一件坏事,在气候变冷时,叶子落尽,植物休眠,这是植物适应环境、保护自己的一种方式。脱落酸在生产上能派上积极的作用。要收摘棉桃时,在叶子上喷洒脱落酸,使棉花叶子在同一时期内落净,这样,机器采收时,再也不会把叶子也同时摘下,使得棉花里混入碎叶片,影响棉花的质量了。

还有一种重要的植物激素叫做细胞分裂素,它能促进生长发育,增加果实,防止衰老。

人们可以用它来促进植物生根发芽,保持蔬菜嫩绿,提高作物产量。

小小激素,作用神奇。离了它,植物的生活就乱了套啦。

世界三大毒品植物

罂粟、古柯、大麻被称为世界三大毒品植物,这些植物是以特殊形式被吸毒者“享”用,并不是马上中毒身死,而是逐渐摧残身体,等于慢性自杀。

罂粟属罂粟科罂粟属,本属有许多种,以罂粟这个种最著名。是一种一年生草本植物,茎直立,高达1.2米,叶片长圆形,长达20厘米,宽达15厘米,基部心形,边缘有不整齐的缺刻或为粗锯齿乃至稍呈羽状浅裂。花单生于茎顶端,花大美丽,直径达10厘米,有4个花瓣,有时花瓣多,有白色,粉红色,红色或紫色等色。雄蕊数目多,雌蕊含心皮多数个,合生,没有花柱,柱头的样子特殊,呈放射状位于子房顶部。果实球形,颇大。成熟时在果实近顶部处环绕许多小孔状裂,种子又细又多。此种植物原出于欧洲南部,现已广布世界各地栽培,为著名毒品植物之一,也作药用。

罂粟的毒性物质在它的未熟果实的乳汁中,乳汁含生物碱,在罂粟花瓣落后约十来天之后,用刀划破其未熟果皮,就有乳液渗出,待其干后变硬再刮下来就是生“鸦片”,气味强烈。生鸦片再经烧煮和发酵就成了熟鸦片,吸毒者吸食的就是熟鸦片,吸食时,有强烈的香甜气味。鸦片是一种很好的镇静止痛药。其有效成分为“吗啡”(Morphine),大约含量为7%~14%。可以提取出来,从罂粟的茎秆中也可提出吗啡。鸦片、吗啡既然为止痛,镇静药,为什么又叫毒品药?如果是正当医疗为目的而用之、是允许的,但超出此范围用药,反复使用以致发生耐受性、身体依赖性和精神依赖性,造成精神混乱和产生异常行为,一方面有害滥用者的身体健康,另一方面又带来严重的社会问题,那么就成毒害了。西方国家把鸦片列为非法毒品之一就是这个缘故。