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7章 认识植物(7)

花青素化学性质活泼,可以跟植物体内的金属离子结合,或者受植物体液酸碱度影响而呈现不同颜色。例如,把红色牵牛花泡在肥皂水中,就会变成蓝色,随着再把它浸到食醋中,它又会恢复红色。同一种花,由于品种不同,花内体液酸碱度不同,所以开不同颜色的花,原因就在于此。此外,有的植物花色和日光的强弱有关。例如,芙蓉花上午开白花,中午变粉红,这是花青素在不同太阳光强度下,呈现不同的化学结构,从而产生不同颜色之故。

现在再看植物果实颜色的变化。以桃子为例,桃子初结时呈绿色,长大后光照面呈红色,成熟时呈黄色。这个有规律的变化也是叶绿素和类叶色素联合变的“戏法”。因为,果实初结时,需要大量糖类化合物,叶绿素是合成糖类化合物的能手。所以,植物初结果时,果实里的叶绿素占主要优势,这就是几乎一切果实初结时都呈绿色的缘故。后来,植物果实长到了一定大时,就会逐渐放出催熟激素——乙烯,它是不利叶绿素合成而有利类叶色素合成的,而强光对合成类叶色素也颇有利,因此,光照一面的果实,类叶色素稍多,常呈红色。

果实成熟后,基本上停止叶绿素的合成,于是,呈黄色的类叶色素就大量合成出来,果实就变黄了。果实腐烂变褐黑色是因为果实膨胀裂开,使果肉接触空气,其所含的氧化酶帮助空气氧化催化果实内有机化合物,氧化成黑色的醌类化合物。当然也不是所有植物的果实都符合上述规律,例如西瓜就内红外绿,番茄成熟后全身都显红彤彤的,这也是类叶色素在不同条件下所引起的。

植物的颜色变化仍有许多谜有待揭开,例如,植物体是怎样根据自身需要,在不同时间合成三大法宝的?为什么花青素只在花里存在,而在其他器官几乎极少发现呢?

植物分辨上下的本领

一粒种子,从一萌芽开始就知道茎往上长,根朝下扎。那么,它是怎样知道“上”“下”的概念的呢?是什么力量让它选择这种生长方式的呢?这是许多植物生理学家一直感兴趣的问题。

牛顿发现的万有引力,给植物学家带来启发,人们认识到,地球的吸引力是影响植物生长方向的重要因素。那么促使植物茎上根下生长的力量是什么?著名生物学家达尔文曾观察到,植物的根和芽在改变生长方向时,各部位细胞的生长速度是不同的,至于其原因,他当时无法作出更进一步的解释。

1926年,美国植物生理学家弗里茨·温特第一次发现了植物生长素的秘密。他做了一个实验,使植物的胚芽鞘一面接受光照,一面对着黑暗处,结果胚芽鞘在生长过程中渐渐向有光的方向弯曲。从胚芽鞘中,温特分离出一种化合物,因为这种化合物具有促使植物生长的功能,所以温特称之为植物生长素。他发现,生长素总是爱聚集到遮荫的一侧,因而使植物的遮荫部分生长加快,而相对缺少生长素的受光部分则生长较慢,结果导致植物发生弯曲。

于是温特指出,植物茎叶的弯曲是由生长素在组织内分布不均造成的。在重力条件下,生长素也会向植物下部积累,使植物根向下长,茎向上长。这一发现,吸引了众多科学家对生长素的研究。他们通过实验进一步发现,生长素在根细胞内的分布也不对称,水平放置的根,上面要比下面生长快,促使根向下弯曲生长。

后来,美国俄亥俄州立大学的植物学家迈克尔·埃文斯和他的同事在研究中又有了新的发现,植物在弯曲生长的过程中,无论根冠下侧还是芽的上侧,都含有大量的无机钙。由此,他们提出一个新理论:无机钙在植物生长方向上起举足轻重的作用。对此,埃文斯是这样解释的,因为根冠中有极为丰富的含淀粉体的细胞,淀粉体在贮存淀粉的同时也贮存大量无机钙。在重力的作用下,淀粉体会把内部贮存的钙送到根冠下侧,使根向下生长。这时如果用实验手段阻止钙的移动,植物就会表现出非正常的生长方式。植物的芽也是这样,淀粉体也能将贮存的无机钙送到上侧细胞中。因此说无机钙对植物生长方向有着不可缺少的作用。

如果真是这样,重力可以使无机钙到达根冠下侧,那么把无机钙送到芽上侧的力量又是什么呢?美国得克萨斯州立大学的斯坦利·鲁进一步研究发现,由于细胞的上端和下端电荷数量不同,这种不一致引起了细胞极化。当为数众多的被极化细胞排列在一起时,会产生有足够吸引力的总电荷,是总电荷吸引着带相反电荷的钙原子在植物体内来去自如地上下移动的。因此他认为,控制植物生长方向的是细胞的极性。

研究并未停顿,争论也并未终止,到底植物的生长方向由什么决定,还是一个有待探索的谜。

植物的酸甜苦辣

甜甜的蜜桔、酸酸的葡萄、苦苦的黄连、辣辣的尖椒,我们之所以能感受到这么多的味道,一方面是由于我们舌面上有味蕾感受器,另一个原因是由于植物本身就有酸甜苦辣的独特味道。为什么蔬菜、水果能有各自的味道呢?这是由于它们本身所含的化学物质的作用。

首先说说酸。就说能酸掉牙的酸葡萄吧,它含有一种叫酒石酸的物质,还有酸苹果所含的是苹果酸,酸桔中所含的是柠檬酸等等。与之相对应的人的酸觉味蕾分布于舌前面两侧,所以那酸溜溜的感觉总是从舌边上发出来。

有甜味的植物是因为体内含有糖分。比如葡萄糖、麦芽糖、果糖、丰乳糖和蔗糖等。这里边甜味最大的则非果糖莫属,而且果糖更利于被人体消化吸收;其次是蔗糖,难怪以蔗糖为主的甘蔗、甜菜吃起来甜得要命。感受甜味的甜觉味蕾分布在人的舌尖上,如果想知道某种水果甜不甜,用舌尖舔舔就清楚了。

许多苦涩的植物是因为它们含有生物碱的缘故,像以苦闻名的黄连,它就含有很多的黄连碱;黄瓜、苦瓜味苦是它们含有酸糖体的缘故。而苦觉味蕾多分布于人的舌根处,当吃过苦的食物后,那苦涩的滋味就在人的喉咙里经久不散了。

植物的辣味,原因复杂。辣椒的辣是因其含有辣椒素;烟草的辣,是因其含有烟碱;生萝卜的辣,是其中含有一种芥子油;生姜的辣是姜辣素作用的结果;而大蒜则含一种有特殊气味的大蒜辣素。人们对辣的感觉是各味蕾共同作用的结果,所以吃辣的食物就能满口生辣。

植物的酸甜苦辣,真的让人的舌头回味无穷。

植物的“感情”

人有感情,许多动物也有感情,那植物有没有感情呢?这是一个十分有趣的问题。对这个问题过去还从来没有人去想过,直到20多年前发生了一个偶然事件,科学家们才对植物的感情问题产生了浓厚的兴趣。

在1966年2月的一天上午,有位名叫巴克斯特的美国情报专家,正在给庭院花草浇水时,脑子里突然出现了一个古怪的念头,也许是经常与间谍、情报打交道的原因,他竟异想天开地把测谎仪器的电极,绑到一株天南星科植物的叶片上,想测试一下,水从根部到叶子上升的速度究竟有多快。结果他惊奇地发现,当水从根部徐徐上升时,测谎仪上显示出的曲线图形,居然与人在激动时测到的曲线图形很相似。难道植物也有情绪?如果有,它又怎样表达自己的情绪呢?这个推测太大胆了,但它也有可能成为科学上的待解之谜。于是,巴克斯特决心通过进一步研究来寻找答案。

巴克斯特做的第一步,就是改装了一台记录测量仪,并将它与植物相连。接着,他想用火去烧这株植物的叶子。就在他刚刚划着火柴的一瞬间,记录仪上出现了明显的变化。手持火柴的巴克斯特还没有靠近植物,记录仪上的指针便产生了剧烈摆动,甚至超出了记录纸的边缘。毫无疑问,这表明植物已出现了恐惧心理。后来他又重复多次划着火柴,但都没有真正去烧灼植物。结果十分有趣,植物仿佛有所感觉,这仅仅是个威胁而已,对自己不会有伤害。于是,用同样的方法再也不能使植物感到恐惧了,记录仪上反映出的曲线也变得越来越平直。

后来,巴克斯特又设计了一个实验,他把几只活海虾丢入沸腾的开水中,这时,安放在房间的植物马上陷入到极度的刺激之中。试验多次,每次都得到同样的反应。

巴克斯特是个非常谨慎细心的人,为了排除实验中可能存在的人为干扰,他用一种新设计的仪器,自动地把海虾投入沸水。同时,他在3间房子里各安放一株植物,让它们与仪器的电极相连,然后锁上门,不允许任何人进入。到第二天,他去看实验结果,发现每当海虾被投入沸水6秒~7秒钟后,植物的活动曲线便急剧上升。根据这些,巴克斯特指出,海虾的死亡引起植物的剧烈曲线反应,决不是偶然现象,几乎可以肯定,植物和动物之间能够交往,植物和其他生物之间也能发生交往。

巴克斯特的发现引起了植物学界的巨大震动,但有很多人认为,这是不可思议的事情,有的怀疑,有的反对,其中有位坚定的反对者是美国科学家麦克,他根本不相信植物会有感情。为了寻找反驳和批评的可靠证据,麦克也做了很多实验。可有趣的是,他在得到实验结果后,态度一下子来了个大转变,由怀疑变成了支持,这是因为他在实验中发现,当植物被撕下一片叶子后,会产生明显的反应,而且植物还会对他干“坏事”和做“好事”表现出不同的反应。于是麦克大胆提出,植物具备心理活动,也就是说,植物会思考,也会体察人的各种感情。他甚至认为,可以按照植物的“性格”对植物进行分类,就像心理学家按性格对人进行分类一样。

不久之后,前苏联科学家维克多又做了一个更有趣的实验:他先用催眠术控制一个人的感情,并在附近放上一盆植物,然后用一个脑电仪,把人的手与植物叶子连接起来。当所有准备工作就绪后,维克多开始说一些愉快或不愉快的事,让接受试验的人感到高兴或悲伤。

结果,有趣的现象发生了:植物和人不仅在脑电仪上产生类似的图像反应,更使人惊奇的是,当处于催眠状态的人高兴时,植物便竖起叶子,舞动花瓣;当维克多在描述冬天寒冷,使试验者浑身发抖时,植物的叶片也会瑟瑟发抖;如果试验者的感情表现为悲伤,植物也出现相应的变化,浑身的叶片沮丧地低头垂下。

一连串神奇的新发现,使科学家们越来越着迷。假如植物确实有丰富的感情,那么它们也应该像人类一样,在成长过程中会受到感情的影响。我们知道,精神生活与人的健康密切相关,对于有些病人,精神的安慰,诙谐的笑语,往往能起到比药物更有效的作用。科学家由此得到启发,想试一试精神生活对植物究竟有多大影响。

1973年5月,加拿大生物学博士瓦因勃格,每天对莴苣做10分钟的超声波处理,结果获得了意想不到的高产量。与此同时,美国科学家史密斯,对大豆播放“蓝色狂想曲”音乐,20天后,每天听音乐的大豆苗的重量,要比不听音乐的高出四分之一。这些实验证明,植物的确有活跃的“精神生活”,轻松的音乐能使植物感到快乐,促使它们茁壮成长;相反,喧闹的噪音会引起植物的烦恼,使生长速度减慢。有些“精神脆弱”的植物,在严重的噪音袭击下,甚至会枯萎死去。

在研究植物感情的过程中,科学家们发现了越来越多的有趣问题,于是,一门新兴的学科——植物心理学,便由此诞生了。现在,在这门学科中,还有无数值得深入了解的未知领域,等待着科学家们去探索,去揭晓。

人和植物的“心灵沟通”

这个问题好像有点离奇,人怎么能同植物进行心灵沟通呢?可是近些年来,有些人在这方面竟取得了很大的成果,引起了人们的普遍关注。

美国有一位具有通灵本领的人,名字叫维维利·威利,她曾做过这样一个试验:她从公园里摘回两片虎耳草的叶子,祝愿其中一片叶子继续活着,对另一片叶子则根本不予理睬。一个月后,她不闻不问的那片叶子已萎缩变黄,开始枯干;可她每天注意的那片叶子不但仍然活着,而且就像从公园里刚摘下来的一样。似乎有某种力量公然蔑视自然法则,使叶子保持健康状态。

美国加利福尼亚洛斯加托斯国际商用机器公司的化学师马塞尔·沃格尔按照威利的办法,从树上摘下三片榆树叶,放到床边一个玻璃碟里。每天早饭前,他都要集中一分钟思想,注视碟子中的两片叶子,劝勉它们继续活下去,对中间那片叶子不予理睬。一周后,中间的一片叶子已变黄枯萎,另两片仍然青绿,样子健康。使沃格尔感兴趣的是,活着的两片叶子的小茎,由于摘自树上而留的伤痕似乎已经愈合。

这件事给沃格尔以很大的鼓舞,他想,人的精神力量可以使一片叶子超过它的生命时间保持绿色,那么这种力量会不会影响到液晶呢?所以他用显微镜将液晶活动放大3000倍,并制下幻灯片。他在制作幻灯片时,用心灵寻找人们用肉眼看不到的东西,结果他发现有某种更高的灵感在指引着他,说明植物可以获知人的意图。但不同的植物,对人意识的反应也不同,就拿海芋属的植物来说吧,有的反应较快,有的反应较慢,有的很清楚,有的则模糊不清。不仅整株植物是这样,就其叶子来说,也各自具有特性和个性,电阻大的叶子特别难于合作,水分大的新鲜叶子最好。植物似乎有它的活动期和停滞期,只能在某些天的某个时候才分别进行反应,其他时间则“不想动弹”或“脾气不好”。