书城童书我的第一本植物科学探索发现
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第11章 植物学重大发明、发现(5)

蔡伦经常在休息时到城外活动散步。他不由想起了郊游时看到过的漂絮的情景。所谓漂絮,就是人们利用不适于抽丝织造的次等茧来做丝棉时,先将次茧用水煮过,再铺在篾席上浸到河水里去,用棍子捣打成丝棉。从事这项手工劳作的妇女,人们称之为“漂母”。蔡伦发现漂母在漂絮的过程中,有一些残留的丝絮粘在篾席片上,等到晒干后,把残絮剥剔下来就成了一层薄薄的絮片。有些买不起帛的穷人就利用这种絮片写字;不过在这上面写出的字非常模糊。

由于丝制品价格贵,一般老百姓穿不起,那时还没有棉花,平民百姓能穿的,只是麻制品。人们将麻的皮剥下来,仍用在水中漂洗捣打的方法,制成适合于织造的麻纱。在这过程中,也会在篾席上留下麻絮。蔡伦发现,也有人利用麻絮片来写字的。“嗯,这倒是个办法,也许可以试试。”于是,蔡伦当起了“漂母”。他将那些留在篾席上的丝絮和麻絮收集起来,放在水中继续漂洗捣打,将它们弄得很烂,再用席子把它们捞起来滤掉水分,晒干后就成了一些薄薄的、细密的絮片。用它来写字,效果竟同帛差不多。纸就样诞生了。后来,造纸术逐渐由我国传入了朝鲜、日本、印度和阿拉伯,又经非洲北部传到了欧洲。

在蔡伦发明造纸术之后的很长时间里,造纸原料一直是亚麻和棉碎布。随着时代的发展,人们对纸张的需求迅速增长,亚麻和棉碎布已经供不应求了,去哪儿找制造纸张的新原料呢?

1713年,有个名叫罗蒙尔的法国生物学家,偶然在院子里看到了一只马蜂在屋檐下筑巢。马蜂先飞到树上,在树枝上咬下一点木屑,然后飞回吐出来涂在巢座上,便成了倒莲蓬状的马蜂窝。蜂窝分有许多细格子,每个格子呈六角形,格子的壁又匀薄又结实,风吹也不怕,有点像纸。罗蒙尔一边观察,一边记录。他想:小小的木屑,粘结起来不也能成为一张纸吗?几年后,罗蒙尔根据自己的研究,向法国科学院递交了一篇论文。论文中说,马蜂能够从一般树木中提取些小木屑,而后造出了像我们使用的纸状物来,这似乎在诱发我们:可以不用破布或亚麻造纸,而改用木头去试一试。

1738年,德国人希费尔博士沿着罗蒙尔的思路继续对马蜂窝进行更为详尽的研究。他把马蜂窝分解,割下一块块的巢壁,用清水泡、热水煮,最后得到了一丝丝长短不一的木材料纤维。为了证实自己的观点无误,他又找来了各种各样的植物,包括常用的造纸原料在内,如棉花、亚麻、核桃木等,进行了大量的试验。虽然他费了好大的劲,刀切斧砍锤子砸,分离出了一些纤维,可是由于加工设备不行,终究也没有弄出结果来。

1844年,德国一位名叫凯勒的机械设计师一直在尝试从木材中把纤维分离出来。有一次,他随手捡起了一块表面凸凹不平的石头,来回摩擦木块,居然得到了一丝丝的纤维,顿时使他兴奋极了!于是,凯勒连夜绘出了一种能够沿轴心不停转动的石器,几经修改,进而发展成一种被称为磨石与活动连杆联合的机器。接着,他请人加工制作,不久,一架最早的磨木机由此诞生。当看到这种机器把一段一段的木头连续地磨碎变成纸浆的时候,凯勒的心像开了花似的。由磨木机生产出来的纸浆叫做磨木浆。

由于磨木机的速度快,生产量大,木头的价钱比亚麻低得多。所以造纸厂的老板很高兴,乐意生产磨木浆。他们说:磨木浆的成本便宜,制成的纸吸油墨又快,拿来印报纸是很适用的。于是,许多报社纷纷订货,这样,人们约定俗成地把用磨木浆为主要成分生产的纸,称为新闻纸。

经过不断的发展,现在用树木造纸的过程已经比较简单:砍下树木,切成小木片,放入巨大的蒸煮锅内与化学物质混合;在高温和高压下,纤维就分离,形成木浆。木浆经去除松香、树脂之类的杂质后,加入化学染色剂或漂白剂,从大缸的狭缝流入一个不断移动的筛网上,筛网将水排出,留下绝大部分的纤维。随后所形成的纸浆经滚压除去更多的水分,再通过一组蒸汽加热的滚筒烘干,纸张就成形了。

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树木富含的纤维素,是一种韧性极高的材料,是所有植物的细胞外壳——细胞壁的重要成分,抗微生物腐蚀能力还很强。树木长得越高大,就需要越多纤维素支持树干,而这些纤维素正是造纸的最佳原材料。年轮的奥秘

自然界中的树木都是比较长寿的,有百年以上的大树,也有上千年的古树。那么,人们是如何知道它们的年龄?“数年轮”就是很好的方法之一。从砍伐后留下的树桩上,你能清晰地看到一圈套着一圈的许多同心圆,这些就是树木的年轮。

年轮是怎样形成的呢?当树木茎干的形成层细胞分裂时,树的直径就增加了。树内形成的新细胞形成木质部分。在春季及夏初生长期形成的细胞,通常比夏末秋初大得多。所以木质颜色浅而宽厚,被称为早材。而夏末秋初生的细胞较小或根本不生长。所以这从木质部看上去颜色深而窄,被称为晚材。当早材与晚材逐渐过渡而形成一轮,而晚材与次年早材之间则形成界限分明的轮纹,这就是年轮。年轮一年一轮,查查有多少圈年轮、就可以知道这棵树有多少岁了。

古人很早就知道树干里面有年轮,但对年轮进行研究并取得了重大成果的是美国科学家道格拉斯。20世纪初,道格拉斯在一个伐木场考察新伐树木的年轮类型时意外地发现,该地区与附近地区的树木年轮类型几乎一模一样。例如,它们在近树心处都有两道薄薄的年轮,而外围的3道年轮却很厚。道格拉斯马上把这种现象与气候联想在一起,并推测,在当地有2年坏天气和3年好天气。因为植物在恶劣气候中的生长速度必定减慢,形成的年轮就薄,而在好气候时正好相反。

道格拉斯后来还发现,树木处轮宽窄的变化具有11年的周期。他从美国、英国、挪威、瑞典、法国和奥地利等国广泛搜集粗大的树木进行分析,都得出了同样的结论。那么,是什么原因造成树木处轮有规律的变化呢?研究了好久,他终于茅塞顿开,太阳黑子数不是有11年变化周期吗?他把树木年轮变化和太阳黑子数变化一对比,两种变化居然相同!原来是太阳辐射的变化影响了树木的生长。根据自己的研究成果,道格拉斯后来创立了一个新的科学学科——树木年代学。在道格拉斯之后,许多科学家又对年轮形成的生理过程与气候的关系作了深入剖析,对样本树种的选择和年轮序列的统计分析等有了新的认识,逐步建立了另一门新学科——年轮气候学。

如今,年轮已成为科学家研究的一个重要领域。人们用一种专门的钻具可以从树皮直钻到树心,取出一个有全部年轮的薄片。用这种方法,不需再砍倒树木就可计算出树木的年轮。通过对年轮变化规律的研究,科学家们不但能发现年轮纪录的诸如地震、火山爆发、大气污染等环境变迁的资料,而且还可以用这份很有价值的自然历史纪录卡来分析当地的气候变化规律,推测未来气候的变化,为制定超长期气候的预报和规划造林方面提供指导和参考。近年来,科学家们还发现年轮还能为冰川学、水文学、地球物理学等方面的研究提供可靠的科学资料!年轮,真可说是一部记载历史的无字“天书”。

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一个年轮代表着树木一年中生长的情况。但是,也有一些木本植物如柑橘每一年能够有节奏地生长三次,形成三轮,这被称为“假年轮”。在热带地区的树木,由于气候季节性的变化不明显,年轮往往也不明显。所以,由年轮计算出来的树木年龄,只能是一个近似的数字。“胎生”的红树

我们知道,动物大多是胎生的,所谓胎生就是胎儿在母体中发育完全后,生下来的幼小个体就能独立生活。在自然界中,有些植物也有“胎生”现象,红树就是其中之一。

一般植物的种子成熟以后,马上脱离母树,而且要经过一段时间的休眠,然后在适宜的温度、水分和空气的条件下,在土壤里萌发成幼小的植株。但是红树的种子成熟以后,既不脱离母树,也不经过休眠,而是直接在果实里发芽,吸取母树里的养料,长成一棵胎苗,然后才脱离母树独立生活。为什么红树胎生呢?原来这和它特殊的生活环境有密切关系。

红树是一种小乔木,高2~12米,生活在热带、亚热带沿海一带的海滩上。在这些地方,红树和别的树木一起,组成了红树林。红树林里有常绿的乔木和灌木,树林非常稠密。海滩上每天都涨潮和退潮,涨潮时,树木的树干全被海水淹没,树冠在水面上荡漾;退潮后,棵棵树木又挺立在海滩上,形成了海滩上的奇特景观。

红树所处的环境极其不稳定,潮水的涨落对它的威胁极大,如果没有非凡的本领,就休想在海滩上定居下来。就拿种子萌发来说,如果红树种子成熟后,马上脱落坠入海中,就会被无情的海浪冲走,得不到繁殖后代的机会。可是,红树靠着种子胎生,却能世世代代在海滩上繁衍生息。

红树每年开两次花,春季一次,秋季一次。一棵红树花谢以后,能结出300多个果实。果实细而长,长度一般在20厘米以上。每个果实中含有一粒种子。当果实成熟时,里面的种子就开始萌发,从母树体内吸取养料,长成胎苗。胎苗长到30厘米时,就脱离母树,利用重力作用扎入海滩的淤泥之中。几小时以后,就能长出新根。年轻的幼苗有了立足之地,一棵棵挺立在淤泥上面,嫩绿的茎和叶也随之抽出,成为独立生活的小红树。如果胎苗下坠时,正逢涨潮,便会马上被海水冲走,随波逐流,漂向别处。但胎苗不会被淹死,因为它的体内含有空气,可以长期在海上漂浮,不会丧失生命力,有的甚至能在海上漂浮二三个月,一旦漂到海滩,海水退去时,就会很快地扎下根来,成为开发新“领土”的勇士。经过几十年,又会繁衍成一片红树林。

红树在适应海滩生活方面,除了具有胎生本领之外,还能长出许多支柱根和呼吸根。它的一条条支柱根,从树枝上生出,直插海滩的淤泥中,全力支撑着浓密的树冠,成为抵御风浪的稳固支架。它们聚成丛林,可以护堤、防风、防浪,保护沿海农田不受海浪或大风的袭击,形成一道道坚不可摧的铜墙铁壁。而且它们那些纵横交错的支柱根,挡住了陆上冲来的泥土,加速了海滩淤泥的沉积,使海岸不断向大海延伸,所以红树林也被人们誉为“造陆先锋”。

红树浑身全是宝,其木质坚硬细密,可做家具,是建筑与桥梁用材;红树的叶和花是鱼虾的天然饲料,树皮可提炼成鞣皮革的单宁,还可以制药,果实可以酿酒,其经济价值是很高的,很有进一步开发利用的价值。

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在种子植物中,不只红树有胎生本领,生长在东南亚沼泽地带的天南星科植物纤毛隐棒花和生长于墨西哥、中美洲和印度群岛的佛手瓜以及马鞭草科的红海榄、紫金牛科的桐花树、红树科的秋茄树和草本植物胎生早熟禾等,都是胎生植物。

能独木成林的榕树

俗话说,独木不成林,然而,大千世界,无奇不有,在世界上很多地方都有一棵树长成的“独木林”,这种树就是榕树。

在公元前三世纪,欧洲植物学之父,古希腊伟大的自然科学家乔奥拉斯特曾经做过这样的描写:在印度生长的榕树,直径通常是10~12米。这种树竟能从自己的枝丫,不是从嫩枝上,而是从去年的、甚至更老的枝丫上长出根来。这些根一直延伸到地里去,在树干的周围好像构筑了一道栅栏,里面通常住着人,这种树的树顶绿叶茂密;整株树圆滚滚的,非常巨大,绕着树干走一圈有时候要走60步,一般是40步。

孟加拉国的杰索尔地区,还有一棵更大的榕树,那是一片闻名世界的榕树独木林。这棵孟加拉的巨榕已有900多岁,600多根树干亭亭玉立,树高40多米,树冠巨大,投影面积达42亩之多。据说,过去曾有一支六七千人的队伍,在酷热的夏天,行军到这棵树下,汗流浃背,疲惫不堪,借着榕树凉爽的树荫,避过了正午难以忍受的暑热。

榕树为什么能“独木成林”呢?原来,榕树属桑科植物,生活在高温多雨的热带、亚热带地区,枝叶繁茂,终年常绿。它的树干长了许许多多的不定根,有的悬挂半空,有的已插入土中,因此,也叫气生根。榕树的气生根有粗有细,粗的如水桶,细的如手指。新长出的气生根较细,以后越长越粗,形成了一根很粗很粗的树干。那些扎入地里的气生根共同支撑着巨大的树冠。一棵大榕树的气生根,少则百条,多则千条。这些能支撑树冠的气支根,人们也叫它支持根。一棵榕树由小树长成大树,随着气生根的增多,从土壤吸收的养料也越来越多,树冠也长得越来越大。

榕树除去有庞大的树冠,离奇的气生根之外,在它身上还附生或寄生着多种其他植物,有苔藓、石斛、兰草、藤蔓……它们的枝条从大榕树的顶端像头发一样披散下来,又钻入土中。有的寄生植物缭绕盘结在大榕树的主干上,一簇簇的热带兰花生在大榕树的枝叉里,飘落下阵阵幽香,仿佛是一座“空中花园”!花园自然引来无数的小鸟,于是又成了鸟类的天堂。

奇妙的榕树带来了奇迹般的古迹。云南德宏傣族自治州的首府芒市,有一处榕树抱佛塔的奇观。相传五六百年前,一位僧人在这里修建了一座小佛塔。不知过了多少年,塔顶长出一颗小榕树,小树渐渐长大,它的根须顺着塔缝向下延伸,扎入土中,渐渐发育成高大的树干,把塔紧紧地箍在中间,其中有些根须还扎在泥块结构的佛塔躯体里,在佛塔的腹心中发展起来。在风蚀雨剥和大榕树的袭击下,佛塔最后开裂倾斜了,而大榕树却枝繁叶茂,将高达8米的佛塔全身包裹,人们称之为树抱塔。

在广东省顺德县容奇镇桂州乡还有一座“树桥”的奇观。据传说,在200多年前,当地人考虑以木搭桥未必耐久,便在河边种了一株小叶榕树,并用大毛竹牵引它的气生根,延伸到河的对岸,共有三根,后来,这三根气生根渐渐长得粗壮,人们便在上面搭铺木板,成为一座异趣迥然的风景桥。奇怪的是,后来,这株大榕树自身又伸出一条四米多长的气生根跨向对岸,高出桥面约70厘米,成了一道天然而又别具一格的桥栏杆。四方游客慕名远道而来,莫不为这大自然的巧工惊叹!

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植物为了适应特殊的生活方式或特殊环境,它们的根、茎、叶的形状、结构和用途常常会发生很大变化,这种变化属于变态。榕树的气生根就是发生变态的根。植物的变态根种类很多,包括常春藤的攀缘根,胡萝卜、甘薯和甜菜等的贮藏根,一些生长在淤泥或沼泽地区的植物的呼吸根等。

“长寿之星”龙血树