书城科普世界科普故事精华:科学之谜故事卷
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第25章 未解篇(15)

为什么“指南草”会指南呢?

原来在内蒙古草原上,草原辽阔,没有高大树木,人烟稀少,一到夏天,骄阳火辣辣地烤着草原上的草皮,特别是中午时分,草原上更为炎热,水分蒸发也更快。在这种特定的生态环境中,野莴苣练就了一种适应环境的本领:它的叶子长成与地面垂直的方向,而且排列呈南北向。这种叶片布置的方式有两个好处:一是中午时,亦即阳光最为强烈时,可最大限度地减少阳光直射的面积,减少水分的蒸发;二是有利于吸收早晚的太阳斜射光,增强光合作用。科学家们考察发现,越是干燥的地方,其生长着的“指南草”指示的方向也越准确。其道理是显而易见的。

内蒙古草原除了野莴苣可以指示方向外,蒙古菊、草地麻头花等植物也能指示方向。

有趣的是,地球上不但有以上所说的会指示南北方向的植物,在非洲南部的大沙漠里还生长着一种仅指示北向的植物,人们称它为“指北草”。

“指北草”生长在赤道以南,总是接受从北面射来的阳光,花朵总是朝北生长;可它的花茎坚硬,花朵不能像向日葵的花盘那样随太阳转动,因此总是指向北面。

在非洲东海岸的马达加斯加岛上,还有一种“指南树”,它的树干上长着一排排细小的针叶,不论这种树生长在高山还是平原,那针叶总是像指南针似的永远指向南方。

植物报时钟的奥秘

18世纪着名的植物学家林奈,经过对植物开花时间的多年研究之后,把一些开花时间不同的花卉种在自家的大花坛里,制成了一个“报时钟”。人们只要看看“报时钟”里种植在哪个位置的花开了,就大致知道时间了。因为每种花开放的时间基本上是固定的:蛇麻花约在凌晨3点开,牵牛花约在4点开,野蔷薇约在5点开,芍药花约在7点开,半支莲约在10点开,鹅鸟菜约在12点开,万寿菊约在下午3点开,紫茉莉约在下午5点开,烟草花约在傍晚6点开,丝瓜花约在晚上7点开,昙花约在晚上9点开。林奈正是根据各种花卉的开花时间而设计出“报时钟“的。

就一天而言(在植物花期内),植物的开花时间大体是固定的;就一年来说,植物开始开花(始花),进入花期的月份也是大致不变的。如果有人在一个适当的地方,把这12种花卉按一定的顺序栽种,那么也可以组成一个“报月钟”。

为什么各种植物都有自己特定的开花时间,而且固定不变呢?

这是植物在长期的自然选择作用下形成的,以利于植物自己的生存。如在海滨的沙滩上,生活着一种黄棕色硅藻,每当潮水到来之前,它就悄悄地钻进沙底下,以免被猛烈的海潮冲走;当潮水退去时,它又立刻钻了出来,沐浴在阳光下,吸收阳光,进行光合作用。

科学家通过对细胞分子的研究发现,这种现象是由遗传基因控制的,因此可以代代相传,形成一种习性。如果把硅藻装入玻璃缸里,拿回家观察,就会发现:即使是已没有潮汐的涨落,可它仍然像生活在海滩时一样,每天周期性地上升和下潜,其时间与海水的涨落时间完全一致。

为什么有的水仙不开花

暮冬岁末时节,百花还在酣睡,而与寒梅为伴的水仙已经开始吐蕊送香,装点环境了。

水仙花为多年生草本球茎类花卉,祖籍在法国和希腊,唐代时引入中国。水仙在“植物王国”里是个大家族,全世界约有60余类,共8000多个品种。水仙花长着翠绿欲滴的叶片,亭亭玉立的花梗衬托着银白的花朵、淡黄的花蕊,它生长在一勺清水、几粒石子的花盆里,犹如在一泓清水之上凌波曼舞,并时时散发出醉人的芬芳,洁白而又高雅,故有“凌波仙子”的雅号。

栽养水仙花,有时也会碰到令人扫兴的事:精心栽养了一冬却只见其叶,不见其穿箭开花。这是什么原因呢?

据有养花经验的人研究认为,原因主要在水仙球茎上。有些球茎没有长到能开花的程度就提前上市出售。按水仙生长的要求,要在球茎直径长到7~13厘米后,才能再按不同的标准用竹筐分级包装。一般分为20装、30装、40装、50装、60装等5种规格,以20装为上,每个球茎可开花5~7个箭,60装的球茎只能开花1~2个箭,而球茎直径在6厘米以下的只可做种子用,再培育1年后,才能供人们栽植。如果球茎直径达不到7厘米,就不是标准品,一般是不会开花的,即使开花也是箭少花小而且纤弱。如果球茎直径超过了7厘米,栽植后仍不开花,就可能是有些花农为使水仙提前上市,用化肥催花,虽然球茎大小达到标准,但生长周期不足,它也是不会开花的。

植物的“表情”研究

1966年2月的一天上午,有位名叫巴克斯特的情报专家正在给庭院花草浇水,他把测谎仪器的电极绑到一株天南星植物的叶片上,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,居然与人在激动时测到的曲线图形很相似。

于是,他改装了一台记录测量仪,并把它与植物相互连接起来。接着,他想用火去烧叶子。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。燃烧的火柴还没有接触到植物,记录仪的指针已剧烈地摆动,甚至超出了记录纸的边缘。

显然,这说明植物已产生了很强烈的恐惧心理。后来,他又重复多次类似的实验,仅仅用火柴去恐吓植物,但并不真正烧到叶子。结果,植物好像已渐渐感到这仅仅是威胁,并不会受到伤害。记录仪上反映出的曲线变得越来越平稳。

后来,巴克斯特把几只活海虾丢入沸腾的开水中,这时,植物马上陷入极度的刺激之中。试验多次,每次都有同样的反应。

根据这些,巴克斯特提出,海是死亡引起了植物的剧烈曲线反应,这并不是一种偶然现象,几乎可以肯定,植物之间能够有交往,而且,植物和其他生物之间也能发生交往。

其他科学家们在实验过程中还发现一个有趣的现象:植物喜欢听古典音乐,而对爵士音乐却不太喜欢。美国科学家史密斯,对着大豆播放“蓝色狂想曲”音乐,20天后,每天听音乐的大豆苗重量,要比未听音乐的大豆高出四分之一。

看来,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,喧闹的噪音会引起植物的烦恼,甚至会枯萎死去。

前苏联科学家维克多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,维克多开始说话,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。这时,他发现植物和人不仅在脑电仪上产生了类似的图像反应,更使人惊奇的是,当试验者高兴时,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;如果试验者感情变化为悲伤,植物也出现相应的变化,浑身的叶片会沮丧地垂下“头”。

为了能更彻底地了解植物如何表达“感情”的奥秘,不久前,英国科学家罗德和日本中部电力技术研究所的岩尾宪三,特意制造出一种别具一格的仪器——植物活性翻译机。这种仪器非常奇妙,只要连接上放大器和合成器,就能够直接听到植物的声音。

“绿色医院”是怎么回事

有病到医院里去求医治疗,这是人所皆知的事。可你知道绿色的森林也能治疗某些疾病吗?这就是目前在国外比较盛行的一种“绿色疗法”。

森林中的绿色植物在进行光合作用时,能吸收二氧化碳,放出氧气,满足人类的需要,使大气中的碳氧循环保持平衡,而且还能吸收环境中的有毒气体,杀死空气中的细菌,有利于人类的健康。据科学家测定:1万平方米的树木每天可吸收1吨的二氧化碳,放出730千克的氧气。如果有10平方米的树,就可以把一个人呼出的二氧化碳全部吸收掉。树木还可以吸收有毒气体,每1万平方米的垂柳在生长季节,每天可吸收10千克二氧化硫;1万平方米刺槐,每天可吸收氯气40千克;加拿大杨、桂香柳等树还能吸收醛、酮、醇、醚和致癌物质安息毗琳等毒气;松树、榆树、桧柏等树木能分泌出一种挥发性的植物杀菌素,可以杀死空气中的细菌。据研究,1万平方米松柏林,1天能分泌出60千克杀菌素,故有“天然防疫站”之称。

森林同时会产生一种对人体极为有益的带电负离子。负离子具有调节神经系统和改进血液循环的功能,可以镇咳、止痉、镇痛、镇静、制汗和利尿,所以人们把它誉为空气中的“维生素”。如果有烧伤病人在做过手术后到林区里呼吸负离子空气,就可以加速伤口的愈合。患有气喘病、流感、高血压、风湿性关节炎、神经性皮炎等疾病的人,到林区里进行疗养,可以收到比吃药、打针还要好的效果。

森林中的树木分泌出的一种植物杀菌素,可以杀死结核、伤寒、痢疾、霍乱、白喉等病菌,所以,森林可以作为治疗结核病和肺气肿病的“医院”。病人在这里只要每天清晨和傍晚到林中呼吸1~2个小时带有杀菌素的空气,就可以起到治疗的作用,坚持数月,病情会大有好转以至痊愈。

这种“绿色医院”具有不需要设备、成本低、疗效好、没有副作用等优点,所以这种疗法在欧美和日本一些国家被采用后,很受人们的欢迎。

植物——“绿色吸尘器”

据研究人员测试,约0.2公顷杉树林,每年可阻留粉尘22吨;约0.2公顷松树林,每年可以阻留粉尘26吨。在城市里,绿化的地方比不栽树的地方粉尘降落量要少23%~25%,空中飘尘量要少37%~60%。就连树木在落叶的冬天,其枝干也能使空中的粉尘降低18%以上。树木和其他一切绿色植物所以有吸尘能力,主要在于它们有着庞大的表面积。约0.2公顷正常生长的草地,它的叶片和茎表面,可达占地面积的22~38倍;一株生长多年的松树,它的针叶连接起来,约有200千米长,加上树的枝干表面,总面积在900平方米以上;0.2公顷生长繁茂的阔叶树林,仅叶面积就有占地面积的75~80倍。树木等绿色植物同空间有着这样大的接触,就好像一张张的嘴巴,伸向空中,把粉尘吸了进去。

树木吸收粉尘的第二个绝技是“抓俘虏”。粉尘在空中飘游需要借助风的力量。粉尘颗粒的大小不同,所需要的风力也不一样。如直径0.03毫米的粉尘移动时,所需要的风速是每秒0.25米,而直径1毫米以上的粉尘移动时,则需要每秒11米以上的风速。没有相应的风力,粉尘是无法飘游的。树木有降低风速的“魔力”,当粉尘经过树木时,突然失去飘游的动力,只好被迫降落,于是便成为了树木的“俘虏”。

绿色植物吸收粉尘的第三个绝技是它有特殊的捕捉粉尘的工具。这种工具就是它那叶面上许许多多的绒毛和大量的粘液,多数树叶的叶面,每平方厘米的面积长有绒毛约1000~2000根,分布的粘液有0.1~0.2毫克,只要粉尘落上就别想逃走。它虽不能把粉尘吞下吃掉,但可以把大量粉尘收集起来,待下雨时借助雨水把粉尘送到地面。粉尘落入林内,如同掉进了万丈深渊,再也不能回到空中到处飘游,污染环境。

每时每刻,绿色植物都在默默地过滤着空气中的粉尘,净化着人类的生存环境,故被称为“绿色吸尘器”。