书城科普读物生物天地百科(奥秘世界百科)
20334700000040

第40章 植物的识别力

在植物的生长环境中,存有大量的微生物。这些微生物有的有利于植物的生长,甚至是植物健康生长必不可少的,而有的却对植物的生长有害,甚至是致命的。有趣的是,植物往往能对此做出正确辨别,同有益的微生物“和平共处”,而把有害的微生物拒之门外。这一现象引起了人们的注意。植物是靠什么来识别“朋友”和“敌人”的呢?

豆科植物与根瘤,产生固氮能力。但是令人不解的是,在根瘤菌与豆科植物的关系上存在着近乎苛刻的选择性。也就是说,能感染一种豆科植物并形成根瘤的根瘤菌,对其他的豆科植物通常是不感染的。为什么会表现出这么强的专一性呢?人们在研究中发现,这是由于豆科植物所产生的凝集素(一种有识别作用的蛋白)能识别根瘤菌细胞壁中的糖蛋白,从而决定是否与根瘤菌建立共生关系。如果豆科植物的识别蛋白能与根瘤菌细胞壁中的糖蛋白结合,则表明这种根瘤菌是“朋友”,可以与之共生,反之则不然。

植物扩张领土之谜

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。

可是仅仅用自然环境因素来解释植物对地盘的争夺,对另外一些植物来说似乎并不合适。因为许多植物的盛衰似乎只取决于竞争对手的强弱,而与自然环境无关。比如在同一地区,蓖麻和小荠菜都长得很好,可是若将它们种在一起,蓖麻就像生了病一样,下面的叶子全部枯萎。而葡萄和卷心菜也是绝不肯和睦相处的一对。尽管葡萄爬得高,也无法摆脱卷心菜对它的伤害。把这种蛮横霸道发展到极点的是山艾树。这是生长在美国西南部干燥平原上的一种树,在它们生长的地盘内,竟不允许有任何外来植物落脚,即便是一棵杂草也不行。美国乔治亚州立大学的研究者们为了证实这一点,不止一次地在它们中间种植一些其他植物,结果这些植物没有一株能逃脱死亡的结局。经分析研究发现,山艾树能分泌一种化学物质,而这种化学物质很可能就是它保护自己领地,置其他植物于死地的“秘密武器”。

最令科学家们不解和吃惊的,是土生土长植物与外来植物之间的地盘争夺战。为了美化环境,美国曾从国外大量引进外来植物,没想到若干年后,这些外来植物竟反客为主。比如原产于南美洲的鳄草,从19世纪80年代引进以来,至今在佛罗里达已统治了全州所有的运河、湖泊和水塘;过去长满径草的西棕搁海滩,现在已经成了澳大利亚白千层树的一统天下,土生土长的径草反而变得凤毛麟角、难得一见了;而澳大利亚胡椒也成了佛罗里达州东南部的“植物霸主”。还多亏了有人类干预,否则,这些外来植物会把本地植物“杀”得片甲不留。

说这些外来植物的耀武扬威是自然因素造成的,似乎没有道理。因为从理论上说,土生土长的植物应该比外来者具有更强的适应当地环境的能力。如果外来植物是靠分泌化学物质来驱赶当地植物的,那么为什么当地植物在自己的“地盘”上却反而显示不出这种优势呢?

植物叶片运动之谜

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、莱豆的爬竿运动,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。

植物欣赏音乐之谜

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,让一个正在生长的蕃茄每天“欣赏”3个小时的音乐,结果这只蕃茄由于“心情舒畅”,竟然长到了2千克,成为世界上最大的蕃茄。英国科学家用音乐刺激法培育出了55千克的甜瓜和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,名叫《秋坪新语》,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,当地群众管它叫“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。