书城童书我的第一本植物科学探索发现
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第14章 植物学重大发明、发现(8)

桉树原产澳大利亚及其附近岛屿。它是桃金娘科桉树属植物的总称,约有600种,而澳大利亚便有其中的500多个品种。在澳大利亚的桉树中,杏仁桉是世界上最高的树,它们一般都高达100米,其中一株,甚至高达156米,有五十层楼那样高。我们知道,住在第50层楼的人要想喝上水,必须给大楼安装水泵,靠极大的压力把水送到楼顶。那么处在100多米高的杏仁桉顶部的枝叶怎样才能“喝”到水呢?不要担心,植物自有一套输导水分的妙法。

如果你从比较靠近地面的地方折断一棵草本植物的茎,过一会儿,你就会看到从折断的伤口处流出液滴,这是植物根系的生理活动所产生的能使液流从根部向上升的压力造成的。杏仁桉这样的大树根部的压力当然比草本植物大得多。但杏仁桉毕竟有100多米高,光靠根部的这种压力还不足以把水压到树顶的叶子里。而能把水“拉”上来的力量还有蒸腾作用,它的拉力远大于根部的压力。水分从叶表面的气孔散失到空气中后,失去水分的叶肉细胞会向旁边的“同伴”要水,“同伴”再向旁边的细胞要水。接力棒这么传递下去,就得从导管里要水了。

导管里的水给了叶肉细胞,导管中的水柱会不会断裂而形成一段无水的空白区呢?不会。当你向杯子中倒满水,稍高出杯沿的水面是弧形的,它们不会流出杯子来。这是因为水分子彼此“手拉手”,团结一致,紧紧聚集在中央,才没有流出来。导管中的水也是“手拉手”的,当最远处的水分子被吸收到细胞中去时,与它“手拉手”的水分子被拖拽着向上移动,补充了它的位置,而下一个水分子又补充了与自己“手拉手”的“同伴”的位置。就这样,水分子们紧紧地“携手相随”,谁也不松开,保证一起行动。

杏仁桉靠着这几种力量把水从根部吸收进来,再经过长长的输水线送到树梢,这个过程不过只需几个小时。据测定,水在植物体内由低处向高处运送的速度为每小时5~45米,一般的草本植物只需10多分钟,全身细胞就能“喝”上水了。由于身材庞大,桉树每年蒸发掉的水分达17万升。它像一台大“抽水机”,把树下地里的大量积水抽去了,因此地面上总是干干的。在低湿地区,由于种植了桉树,使沼泽地变成干燥地,蚊子失去了滋生的环境,疟疾的传染受到阻止。由此人们叫它“防疟树”。

桉树木材质地致密坚重,在造船工业上是一种价值极高的木材。用桉木作木桩、电杆和路面材料,经久耐用。叶子蒸馏后,可得到“桉叶油”,具有兴奋、发汗等作用,能治感冒、疟疾、支气管炎、肺炎等病。叶中含有各种单宁,是提炼栲胶的重要原料。桉叶能分泌出一种芳香油,氧化时产生氧化氢,能使空气清新,并可驱除蚊虫,是疗养区、风景区和住宅区理想的绿化树种。

澳大利亚人没有独享大自然给予他们的这份珍贵礼物,而是把它献给世界。从19世纪开始,桉树种子就在地中海沿岸发芽并且迅速向非洲、亚洲和美洲发展。19世纪末,桉树远涉重洋来到我国落户。现在,我国引种的桉树共有70多种,主要栽培在温暖湿润的南方,以广东湛江地区为最多。桉树在我国生长良好,大有推广发展前途。

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桉树不但是世界上最高的树,同时也是世界上生长得最快的树种,在生长旺季,桉树一天就可以长高3厘米。由于生长快,桉树的轮伐期很短。云杉人工林的轮伐期为70年,马尾松人工林的轮伐期为20多年,而桉树人工林的轮伐期只有5~7年。因此,桉树的经济效益是林业产业中的佼佼者。不结种子的孢子植物

在植物界的数十万种植物中,约有10万种是不会产生种子的。不过,它们能产生一种比种子小得多的生殖细胞——孢子,以进行繁殖。孢子身轻体小,到处飘浮,在空气中、土壤里、水中及我们所接触的任何物体表面都散布有孢子。我们熟悉的藻类、菌类、地衣植物、苔藓植物和蕨类植物都是不产生种子的植物,在植物学上统称为孢子植物。

孢子植物大多比种子植物小,而且大多生长在潮湿的地方。如藻类植物大多数生活在水中,许多植物体为单细胞,要用显微镜才能看清它们的面貌。最大的硅藻也不过400~500微米,一张普通邮票就可放下5000个。硅藻的形状和颜色非常多,是鱼类和其他许多小动物的食料。最大的藻类要数美国产的巨藻,长达30多米,是

藻类中的“巨人”。

菌类则包括供人们食用的蘑菇、猴头、木耳等,面包师做面包、馒头时常用的酵母及烂水果或皮革上长的霉也都属于此类。它们一般无光合作用色素,并且靠其他有机体的营养生活,是一类寄生或腐生的植物。除了对人类有用的一面外,它们中的霉菌、毒菌,对人类都是有害的。

在自然界,地衣往往与苔藓植物为伴,因此,二者容易被人们所混淆。实际上,苔藓植物有根、茎、叶的初步分化,而地衣则无真正根、茎、叶的分化;它不仅在进化上比苔藓植物更为原始,更重要的是它并不是单一的植物有机体,而是由真菌和藻类共生的复合有机体。在形态、解剖、生理、化学及分布方面,地衣既不同于自由生活的真菌,又有别于自由生活的藻类。有人曾试验把地衣复合体的藻类和菌类取出,分别培养,而藻类生长、繁殖旺盛,菌类则被饿死。可见地衣上的菌类,必须依靠藻类生活。

蕨类与苔藓一样已有根、茎、叶的分化,具有植物由水生登陆后完全适应陆地生活的结构。在遥远的古代,蕨类曾盛极一时,很多是高大的乔木,直至三叠纪,很多种类相继绝迹,有的演变为草本。在现今的一些热带和亚热带地区,还可以找到为数不多的长得像树一样的蕨类植物,如我国一级保护植物桫椤。

孢子植物是地球上所有植物的祖先。科学家们认为,6亿多年前的地球,干旱的陆地风沙弥漫,一派凄凉景象,荒凉的原野上看不到一棵绿色植物,只有在原始的海洋内生长着各种各样的藻类植物。但它们是如何由水生到陆生,如何摆脱水的束缚成功登陆的呢?这是植物进化史上一个极为重要的里程碑,然而遗憾的是,在科学如此发达的今天,人类对陆地植物起源的真相仍然一知半解,尤其对确认谁是最早登陆祖先的问题,科学家们之间存在着巨大的意见分歧。他们有的认为最早登陆的植物是一种蕨类植物,有的认为陆地植物的祖先是苔藓,有的认为某些褐藻类植物才是陆地植物的祖先,有的则认为陆地植物的祖先是绿藻门植物。

对于陆地植物最早祖先的问题,尽管学者们进行了大量的研究,提出了许多有意义的推测和假说,但它依然属于尚未完全解开的谜团。今天,科学家们期待能获得更多的有力证据,以便最终做出尽善尽美地解释。

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在所有的植物中,凡是能产生种子的称为种子植物,不会产生种子的称为孢子植物。但是种子植物并非一年四季都能产生种子,因此,区分种子植物与孢子植物并不是根据有无种子来判断的。一般来说,凡是乔木、灌木、藤本植物几乎都是种子植物;凡是能开花的,都是种子植物;凡是能结果实的都是种子植物。藻类中的“巨人”

在美洲、大洋洲的太平洋沿岸海域中,生长着一类个体极为巨大的褐藻门植物。它们的成体往往长达百米以上,最长的可达400米,是海洋中身体最长的植物。这类海藻藻体的主柄上有多达100个、长15~60米的细长分枝,分枝上生有众多侧生的“叶片”,整体重量可达数百公斤,其身体之硕大在藻类植物中无与伦比,因此被称为巨藻。

巨藻形似海带,但比海带大得多。巨藻身体没有根、茎、叶的分化,但有类似根、茎、叶的结构。它的根,有不少分枝,称作假根。假根不是用来吸收水分和养分的,而只是用它固着在海底的岩石上,因此又叫固着器。一棵大的巨藻,假根的直径可达1米左右。在假根上长着又粗又长的柄,这就是巨藻的“茎”。柄上每隔10~15厘米,生长着一张扁平的假叶,假叶的基部宽,先端窄,长可达1米左右,宽可达10厘米,在每片假叶的基部都有1个气囊,气囊的直径约有3厘米,里面充满空气,活像打足气的小皮球,巨藻依仗成千上万个这样的气囊,漂浮在海面上。巨藻的柄,开始的部分是直立的,从假叶着生的地方,直到柄的末尾全都漂浮在海面,弯弯曲曲,随浪摆动,活像一条凶恶的海蛇。难怪有人将它误认为是大海蛇了。

巨藻用孢子繁殖后代,它的假叶上,可以生出许许多多的孢子。别看巨藻身体硕大无比,孢子却小得可怜,直径只有几个微米,肉眼根本看不见它。每个孢子都长着两根鞭毛,能在水中自由游动。在它尽情遨游之后,就萌发成丝状体。丝状体有雌雄之分,雄的丝状体产生精子,雌的丝状体产生卵。精子也有两根鞭毛,靠鞭毛游近卵,与卵融合成合子。合子萌发后渐渐长成一棵新的巨藻。

巨藻是一种多年生、冷水性藻类,每年老叶死去,新叶重生。寿命可达12年之久。巨藻是世界上生长速度最快的植物之一,每天可长2~3米。在太平洋东部和大洋洲附近的浅海里,巨藻常常在海底形成一片气势磅礴的“海底森林”。有趣的是,巨藻的再生能力也特别强,像割韭菜一样割掉巨藻漂浮在水面的部分,几个月后它又长到原来大小,一年可以收割三四次,一亩水域一般能收割鲜品六十吨左右。

巨藻的经济价值很高,据人们分析,巨藻体内含有92%的蛋白质、18种氨基酸、多种维生素,还有不少含钾化合物和微量元素,是家畜和鱼类的良好饲料。从巨藻体中可以提取褐藻胶和碘甘露醇等工业原料。其中,褐藻胶主要用于造纸、纺织和金属加工等方面,价值很高。巨藻还有一项重要用途,就是能产生沼气。人们把巨藻磨碎,经过细菌发酵,就能产生出沼气来。用巨藻提取沼气,成本低、污染少,因而引起人们的极大兴趣。预计在不久的将来,巨藻可能和煤、石油并肩媲美,成为一种新型的绿色能源。

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海洋中茎最长的植物是巨藻,陆地上茎最长的植物是产于热带雨林的白藤,它的茎从根部到顶部最长的竟达500米。它用茎尖和往下弯的硬刺攀缘在别的大树上,这条带刺的“长鞭”攀到树顶后,无处可去,那越来越长的茎只好往下坠,形成无数怪圈套在大树周围,因此人们称它为“鬼索”。

大海里的“草原”

海洋里有一万多种植物,绝大多数都是低等的叶状植物,也就是海藻和海洋菌类。其中,马尾藻是最大型的藻类,也是唯一能在开阔水域上自主生长的藻类,这种植物并不生长在海岸岩石及附近地区,而是以大“木筏”的形式漂浮在大洋中,直接在海水中摄取养分,并通过分裂成片、再继续以独立生长的方式蔓延开来,形成辽阔的海上草原。在北大西洋中心,就有一块马尾藻形成的海上草原——马尾藻海。

1492年9月16日,在大西洋上航行了多日的哥伦布探险队,忽然望见前面有一片大“草原”。要寻找的陆地就在眼前,哥伦布欣喜地命令船队加速前航。然而,驶近“草原”以后却令人大失所望,哪有陆地的影子,原来这是长满海藻的一片汪洋。奇怪的是,这里风平浪静,死水一潭,哥伦布凭着自己多年的航海经验,感到面前的处境危险,亲自上阵开辟航道,经过3个星期的拼搏,才逃出这可怕的“草原”。哥伦布把这片奇怪的大海叫做萨加索海,意思是海藻海。这就是今天的马尾藻海。

马尾藻海域海水盐度很高,加上海水运动不强烈,悬浮物质下沉很快,不利于浮游生物繁殖生长,因此浮游生物较少,同时以浮游生物为食物的海兽和大型鱼类也无法生存,于是这一海域就显得毫无生气,死气沉沉。然而,具有顽强生命力的马尾藻不知什么时候,从什么地方来到这儿“安家落户”,并“生儿育女”,繁衍成一个大家族,使马尾藻海仿佛是一条巨大的印着蓝色条纹的橄榄色地毯。据调查,马尾藻海域中共有八种马尾藻,总量可达1500~2000万吨。这些马尾藻绝大部分不是长在海底,而且没有传种的生殖器官。它们非常适应漂浮生活,能够直接从海水中吸收养分。令人费解的是,这个海区并不是那么“肥沃”,为什么马尾藻还能大量繁殖和生长?有人认为,马尾藻海的各种马尾藻是从西印度群岛附近漂来的。也有人认为,是由本海生长出来的,最早它可能来自海底的苗床,后来进化到有自由漂浮的能力,并长出幼芽,逐渐变成了新的马尾藻。

从20世纪50年代发射的人造卫星拍摄的照片上看,被海草覆盖的马尾藻海是一个呈椭圆形的海区,其面积约为450万平方公里。地理位置恰好处于大西洋北部环流的中心,因此,它像台风眼无风一样,是一个风平浪静、水流微弱的海区。但表面恬静文雅的马尾藻海,实际上是一个可怕的陷阱,充满奇闻的百慕大“魔鬼三角区”几乎全部在这里,经常有飞机和海船在这里神秘地失踪。

马尾藻海为什么海难事件多呢?许多航海家推测,失事原因可能是因为轮船在无意中误入这一海域后,被马尾藻缠住了螺旋桨,使轮船动弹不得,甚至失去控制,造成倾覆或碰撞沉没。有人不同意这种观点,认为这观点只能解释一部分船只的失事原因,至少不能解释为什么飞机在这一海域也易于失事。究竟是什么原因呢?目前还没有一个令人信服的答案。

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马尾藻是褐藻的一属,现有250种,广泛分布于暖水和温水海域。我国是马尾藻主要产地之一,有60种。褐藻在藻类中属最高级的类型,是海洋中特有的植物。马尾藻和海带是褐藻中最常见的两个种类,是海洋中碘和钾碱的重要来源。

生命力极强的地衣

在海拔四五千米的高山和地球南、北极,气候寒冷,冰天雪地,但在一片白色世界里,却不乏植物的绿色身影。世界上最耐寒的植物——地衣就是其中之一。

地衣无花、无果,也无根、茎、叶的分化,属于低等植物。它是一类由真菌和藻类组合而成的复合有机体,通常真菌菌丝缠绕并包围藻类细胞。藻类经光合作用,制造有机物供给自身及真菌,真菌则吸收水分、无机盐和二氧化碳等以供藻类的需要。有人曾试着把两者分开,结果藻类照样能生存,而真菌却不能存活。地衣这个共生体除了营养供应上相互弥补外,还具备了极强的生命力。科学家们曾把生长在南极的两种地衣放入到-196℃的环境下进行耐冻试验。若干小时后,重新放回到正常的环境中,发现它们仍有活力,仍能保持正常的生长。地衣还有一大特点,即在恶劣环境下,停止生长,处于休眠状态,待到条件好转时才恢复生长。所以,它们的生长速度十分缓慢,以致不能用月日计算。一位美国植物学家曾对地衣的生长情况进行追踪测试,发现有些地衣的直径9年仅仅增长2厘米。