书城科普生机百态的植物世界(新编科技大博览·B卷)
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第12章 认识植物(11)

澳大利亚生物能源专家,从桉叶藤和牛角瓜的茎叶中,提炼出能制取石油的白色乳汁液。经过调查,这两种野草大量生长在澳大利亚北部地区,生长速度很快,每周可长高约30厘米,如果人工栽培,每年能收割几次。据估计,每公顷野草每年能生产65桶石油。如果这种资源得到充分利用的话,就可以满足澳大利亚石油需要量的一半。

美国亚利桑那州植物生理学家皮帕尔斯,也从一种叫“黄鼠草”的杂草中提炼出了石油,每公顷的野生黄鼠草可提炼出1000升石油。人工培植的杂交黄鼠草,每公顷可提炼出石油6000升。为此,亚利桑那大学还设计了提炼植物石油的工厂雏形。从事这方面研究且比较有成就的,要数美国加利福尼亚大学的梅尔温·卡尔文教授,他不但成功地从大戟科植物乳状汁液中提炼出了汽油,还从巴西热带丛林中找到了一种香胶树,只要在树干上打一个5厘米深的洞,半年之内每棵香胶树可分泌23~30升的胶汁,胶汁的化学成分同石油极其相似,不必经过任何提炼,就可直接当做柴油使用。据估计,1亩土地上种上60棵香胶树,可年产“石油”15桶。

我国科学家在向植物要油的研究中也取得了一定的成绩。他们在海南岛找到了一种能产柴油的树种叫油楠树,只要把树干砍伤或钻洞后,油就会源源而来。通常每株油楠树可收“柴油”34千克左右。当地居民习惯用这种油代替煤油点灯照明。

从植物中提取石油,是目前世界各国科学家的重要研究课题之一。石油植物的发展,为人类解决能源危机提供了新的希望。正因为如此,今天,“石油农业”已悄悄地在全球兴起,一些石油植物的深开发研究已达到实用阶段,如美国种植石油植物已有百万亩,英国也开发了100多万亩。菲律宾种了10多万亩银合欢树,6年后可收获石油1000万桶。瑞士打算种植150万亩石油植物,以解决全国一年50%的石油需求量。这一切极大地鼓舞了人类,能源专家们预言,21世纪将是石油农业新星耀眼的时代。

能预测地震的植物

大家都知道,在地震到来之前,不少动物会出现异常反应,它们的反应有时比测震仪还要敏感。那么,植物与地震有何关系呢?

这个问题引起了科学家们的浓厚兴趣。不久前,中国地震学家在调查地震植物的变化时,发现了许多值得注意的情况。例如在1970年,宁夏西吉发生51级地震前的一个月,离震中66千米的隆德县,蒲公英于初冬季节就提前开了花。1972年,长江口区发生4.2级地震之前,上海郊区曾出现不少山芋藤突然开花的罕见现象。尤其在1976年唐山大地震前,唐山地区和天津郊区还出现了竹子开花和柳树梢枯死。当时,科学家们还无法确切说明地震孕育过程中,哪些物理或化学的因素,会引起植物产生异常的生长现象。

直到20世纪80年代,科学家对植物是否能预测地震进行了更深入详尽的研究,从植物细胞学的角度,观察和测定了地震前植物机体内的变化。他们发现,生物体的细胞犹如一个活电池,当接触生物体非对称的两个电极时,两电极之间会产生电位差,出现电流。在动物中,感觉神经便把兴奋送到中枢神经系统,然后通过大脑发出指令,作出相应的反应。但在植物中,没有分化出感觉器官和专门的运动器官,然而它们对外界的刺激仍可以在体内发生兴奋反应,就像含羞草叶被触摸后会立即收缩那样。

根据以上的理论基础,科学家用高灵敏的记录仪,对合欢树进行生物电测定,并认真分析记录下的电位变化,结果发现,合欢树能感觉到地震前兆的刺激,产生出明显的电位变化和过强的电流。例如1978年6月6日到6月9日4天中,合欢树的生物电流一直正常,到10日、11日则出现了异常大的电流,第二天便在附近发生了74级地震,以后余震持续了10多天,电流也随之变小。

为什么地震前植物体的生物电流会剧烈变化呢?地震前植物出现异常强大的电流,也许是因为它的根系能敏感地捕捉到地下发生的许多物理化学变化,其中包括地温、地下水、大地电位和磁场的变化,导致植物也产生各方面的相应变化。

今天,利用植物预测地震的研究还刚刚开始,但科学家们坚信,只要通过长期的资料积累和研究,并结合其他手段进行观察,植物所发生的异常现象,肯定会对震前预报有积极意义。

植物体中的动物现象

我们知道,植物和动物是完全不同的两大类生物,它们之间的差别实在太大了,但令人吃惊的是,科学家在许多研究中发现,植物体内常常会表现出各种动物现象。那么,这是一些什么样的动物现象呢?这些现象在动植物之间又有什么联系?

植物的血型:人类有不同的血型,如A型、B型、O型、AB型等,科学家们发现,许多细菌也有类似的血型,甚至在植物体内也有!

最早发现植物血型的是一位日本法医,名叫山本茂。这是一个偶然的机会。有一次,日本某个警察局接到报警电话,报告说一位妇女在家中被谋杀。10分钟后,山本茂以法医的身份,随同警察赶到现场,对死者的血型进行化验。这时,他脑海中突然闪现出一个有趣的念头,想顺便化验一下死者枕头内的荞麦皮,结果他惊奇地发现,荞麦也有与人类相似的血型——AB型,这是多么令人不可思议的新鲜事啊!

充满好奇心的山本茂,很快就迷上了植物血型的研究。他到野外进行了广泛地调查,采集了600多种植物的果实和种子,然后将它们按照不同的血型分别归类。例如,葡萄、山茶、山槭、芜菁等植物属O型植物;桃叶珊瑚则归属于A型植物;而扶芳藤、大黄杨等被划为B型植物;此外,荞麦、李树、珊瑚树、地锦槭成为AB型植物的代表。

当然,这儿所说的植物“血”,实际上是植物体内的汁液,与人体中的血液有所不同。但是,植物汁液中的各种糖蛋白成分,也就是血型物质,与人体内的血型物质很相似。可是,最使植物学家感兴趣的是,植物的血型物质,在植物的生理生长方面,有些什么实际的影响。这些问题在目前还没有一个确切的答案。

植物的脉搏:最近,一些植物学家在研究树木增粗速度时惊异地发现,活的树干,有类似人类脉搏一胀一缩跳动的现象,而且这种植物“脉搏”还有明显的规律性。

这是什么原因呢?植物学家通过长期的观察研究,认为这是植物的正常生理现象,只不过以前一直没有被人注意到罢了。

经过进一步观察后发现,每逢晴天丽日,太阳刚从东方升起时,树干就开始收缩,一直延续到夕阳西斜。到了夜间,树干停止了收缩,反过来开始膨胀,直到第二天早晨。树干这种日细夜粗的搏动,每天周而复始,但每一次搏动,膨胀总略大于收缩,于是,树干就这样增粗长大。

遇到下雨天,树干的“脉搏”几乎完全停止,这时它总是不分昼夜地持续增粗。直到雨后转晴,树干才重又开始收缩,这也许是植物“脉搏”中的一个例外。

植物学家在解释这种奇特的“脉搏”现象时说,植物“脉搏”是由植物体内水分运动引起的。当植物根部吸收的水分与叶面蒸腾的水分一样多时,树干几乎不发生粗细变化;如果吸收的水分超过蒸腾的水分,树干就要增粗;相反在缺水时,树干又会收缩。

如果从另一个角度也可以这样解释:在夜晚,植物气孔总是关闭着,这就使水分蒸腾大大减少,所以树干就要增粗;而白天,植物叶片上的大多数气孔都开放,水分蒸腾增加,树干就趋于收缩。

以上的解释看上去十分合情合理,但是,通过进一步的深入调查后发现,并不是所有的植物都有典型的“脉搏”现象,这就使植物学家感到有些困惑,为什么有许多植物不产生“脉搏”现象?是否还有其他的原因在影响植物的“脉搏”?

植物的记忆:如果有人说,植物也像动物那样有记忆能力,很多人听了都会摇头不信。但在不久前,科学家们在一种名叫三叶鬼针草的植物身上,进行了一项有趣的实验。结果证明,有些植物不仅具有接收信息的能力,而且还有一定的记忆能力。

这项实验是法国克累蒙大学的科学家设计的。他们选择了几株刚刚发芽的三叶鬼针草,整个幼小的植株,总共只有两片形状很相似的子叶。一开始,科学家们用4根细细的长针,对右边一片子叶进行穿刺,使植物的对称性受到破坏。过了5分钟后,他们用锋利的手术刀,把两片子叶全部切除,然后再把失去子叶的植株放到良好的环境条件中,让它们继续生长。

大约5天之后,意想不到的有趣情况发生了,那些曾经受到针刺的植株,左边(没受过针刺的一边)萌发的芽生长很旺盛,而右边(受过针刺的一边)的芽生长明显缓慢。这个结果表明,植物依然“记得”以前那次破坏对称性的针刺,没“忘记”针刺给它带来的痛苦。

以后,科学家经过一次又一次实验,发现了更多的证据,他们甚至已经知道,植物的记忆力大约能保持13天。

植物怎么会有记忆呢?科学家们解释说,植物没有大脑,也没有中枢神经,它的记忆当然与动物有所不同,也许是依靠离子渗透补充而实现的。但这仅仅是推测,应当说,关于植物记忆的问题,在目前还是一个没有被彻底解开的谜。

植物的神经:20世纪60年代以来,许多科学家围绕着一个有趣的问题——植物是否具备神经系统而争论不休。其实,这场争论的根源起于全世界最著名的进化论者,也是研究食肉植物的最早权威——查尔斯·达尔文。他发现捕蝇草的叶片上有6根特殊的“触发毛”,而且只有当其中一根或几根被弯曲过来时叶片才猛然关闭。于是他提出一个大胆的假设:这种行为的发生,一定是由于某种信号极快地从“触发毛”传到捕蝇草叶内部的运动细胞,快得简直像动物神经中的电脉冲。

为了给这种假说提供证据,伦敦大学的著名生理学教授桑德逊在皇家植物园中,对捕蝇草的电特性仔细地进行了观察研究,并在这种植物的叶片上纪录到电脉冲。与此同时,加拿大卡林登大学的学者雅可布森,也在“触发毛”内检测出一些非常不规则的电信号。后来,沙特阿拉伯凯尼格·富塞尔大学农业系生物学教授塞尔经过6个月的研究后发现,植物有一个“化学神经系统”,而且当有人想伤毁它时,它会产生防御反应。塞尔认为,植物还有类似动物的感觉,两者惟一的区别是:动物能表达这种感觉,植物的感觉则是由化学反应产生的。这种化学反应,从某种意义讲,与人的神经系统很相似。

桑德逊和雅可布森的研究结果虽然很快就被其他人所证实,但他们把电信号看得太重要,甚至理所当然地推断植物也有“神经”,这种论点引起了科学界的广泛争论,甚至遭到其他学者的抨击。德国植物学家冯·萨克斯认为,植物体中电信号的速度实在太缓慢了,通常只有每秒20毫米,而高等动物的神经电信号速度为每秒数千毫米。况且从植物解剖学的角度来看,植物中根本不存在任何神经组织,由此而证明植物体内的电信号并不是十分重要的。

但是,说植物没有神经,又有许多事实令人难以理解。生长在澳大利亚的花柱草植物,其雄蕊跟心皮相互融合成一个异乎寻常的“触发器”,形状像一个招呼人的手指挂在花的外边,当它受到触摸时,能在001秒时间内突然移动180度以上,这样就能使来此光顾的昆虫浑身粘满花粉,成为授粉的使者。还有像含羞草一类的“敏感”植物,遇到触觉刺激时运动极快,通常能在几秒或不到1秒的时间完成,而不是1分钟或几小时。很显然,它们似乎具备着某些只有神经组织才有的功能。

最近,美国圣路易州的华盛顿大学组织了一个由著名学者皮卡德领导的专门研究小组,皮卡德和她的学生威廉斯以及另一名研究生理的切纳发现:反复轻拂捕蝇草的“触发毛”,除了能记录到电信号外,也能刺激微小的、位于“触发毛”表面的消化腺释放消化液。他们推测,这也许是动作电位在此时起了作用,然而据此仍无法确定植物体内是否具备神经组织。

到目前为止,无数的证据已经表明,所有的植物由于某种原因都会应用电信号,那么能不能说它们已经具备了神经系统呢?相当多的植物学家都不同意上述观点,他们认为在植物体内还不具备任何专门的神经组织。

音乐能促进植物生长

人们通常用“对牛弹琴”来比喻讲话不看对象。但是在养牛场或养鸡场里经常播放动听的音乐,却可刺激乳牛多产奶、母鸡多生蛋,这已是不争的事实。可见,“对牛弹琴”是一项增产措施。

牛是高等动物,它具有听觉和完整的神经系统,对牛弹琴多产奶是可以理解的。那么,音乐能否刺激植物生长呢?

印度有一位科学家,他经常在花园里拉拉小提琴,或者放几张交响乐唱片,日子久了,他发现园中的花木长得格外地旺盛。后来他正式做起试验:在一块1亩左右的稻田里,每天播放25分钟交响乐。一个月以后,他发现,这块田里的水稻平均株高超过30厘米,比同样一块面积但没有听音乐的水稻要长得更加茂盛茁壮。