正文 第1章 植物的概述(2 / 3)

答案是這樣的,每逢晴天時,太陽剛從東方升起時,植物的樹幹就開始收縮,一直延續到夕陽西下。到了夜間,樹幹停止收縮,開始膨脹,並且會一直延續到第二天早晨。植物這種日細夜粗的搏動,每天周而複始,但每一次搏動,膨脹總略大於收縮。於是,樹幹就這樣逐漸增粗長大了。但是,若是恰逢下雨天,樹幹“脈搏”幾乎完全停止。在降雨的時候,樹幹總是日夜不停地持續增粗,直到雨過天晴,樹幹便又繼續開始收縮,也許這也算是植物“脈搏”的一個所謂“病態”特征。

這樣奇異的脈搏現象,其實就是植物體內水分運動引起的。通過精確的測量,科學家們發現,當植物根部吸收水分和葉麵蒸騰的水分一樣多的時候,樹幹基本上就不會發生粗細變化。不過,若是吸收的水分比蒸騰的水分多時,樹幹還是會增粗,反之,如果缺水時樹幹就會收縮。

知道了這個道理之後,植物“脈搏”就極易理解了。在夜晚,植物氣孔總是關閉著的,這使水分蒸騰大大減少,所以樹就增粗。在白天,植物的大多數氣孔都開放,水分蒸騰增加,樹幹就趨於收縮。在現實中,有很多木本植物都是這種現象,不過,“脈搏”現象尤其明顯的還當屬一些速生的闊葉樹種。

植物的呼吸

所謂植物的呼吸作用,就是指高等植物代謝的重要組成部分。和植物的生命活動關係密切。生活細胞通過呼吸作用將物質不斷分解,為植物體內的各種生命活動提供所需能量和合成重要有機物的原料,同時還可增強植物的抗病力。呼吸作用是植物體內代謝的樞紐。呼吸作用根據是否需氧,分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。通常情況下,所有高等植物高等植物進行呼吸的主要形式就是有氧呼吸,不過在缺氧條件和特殊組織中植物也可以進行無氧呼吸,以維持正常代謝的進行。

通常,呼吸代謝是可以通過很多途徑進行的,它的多樣性是植物長期進化中形成的一種對多變環境的適應性表現。EMP-TCA循環是植物體內有機物氧化分解的主要途徑,而PPP等途徑在呼吸代謝中也占有重要地位。呼吸底物徹底氧化,最終釋放CO2和產生水,同時將底物中的能量轉化成ATP形式的活躍活化能。EMP-TCA循環中隻有CO2和少量ATP的形成。而絕大部分能量還貯存於NADH和FADH2中。上述這些物質經過呼吸鏈上的電子傳遞和氧化磷酸化作用,可以把這些能量存貯於ATP中,這是貯存呼吸釋放能量的主要形式。

事實上,植物的呼吸代謝通常受內外很多因素的影響。呼吸作用影響著植物生命活動的進行,因此和作物栽培、育種和種子、果蔬、塊根、塊莖的貯藏及切花保鮮有著緊密關聯。所以,我們也可以利用呼吸作用的有關知識,調整呼吸速率,使它們更好地為生產服務。

所謂植物,就是指和動物相對應的另一生物幹係。動物和植物的區別是在長期進化過程中形成的。但是就微小的生物而言,它們之間的區別有時是不明顯的。作為植物的進化趨向,由細胞積疊方式所形成的個體發生、細胞壁的形成、靠葉綠素進行光合作用而成為獨立的營養係統等獨立的物質代謝型的建立是主要的,而在此基礎上的非運動性等是次要的特征。

據相關研究顯示,現存的植物種類大約是30萬種左右,而占植物界一半以上的菌類,因為重視其缺乏葉綠素這個重要特點,而把植物分為二大類群,也有的認為整個生物界可分為動物、菌類、植物三大類群。就分類係統而言,以前是以種子植物(顯花植物)作為分類重點,其後轉移到所謂的隱花植物。現時則把植物界分為10~13門,種子植物僅僅成為其中的一門。但即使在今天,就重要門的位置和其內容而言,學者間的意見分歧可能比動物界的情況還要大。通常的說法是,在20世紀的前半期主要是以恩格勒的分類係統最為普及,後半期則是以帕斯徹的分類係統漸漸占優勢。

植物的“感情”

人是有感情的,許多動物也有感情,那植物是不是也有感情呢?這是一個很有意思的問題。對這個問題過去還從來沒有人去想過。但是在20多年前的一次偶發事件,使得很多科學家對植物的“感情”問題,產生了很濃烈的興趣。

在1966年2月的一天上午,有位名叫巴克斯特的美國情報專家,正在給庭院花草澆水時,腦子裏突然出現了一個古怪的念頭,也許是經常與間諜、情報打交道的原因,他竟異想天開地把測謊儀器的電極,綁到一株天南星科植物的葉片上,想測試一下,水從根部到葉子上升的速度究竟有多快。結果他驚奇地發現,當水從根部徐徐上升時,測謊儀上顯示出的曲線圖形,居然與人在激動時測到的曲線圖形很相似。難道植物也有情感?假如有,它又是如何來表達自己的情感?這個推測有點過於大膽,不過它很有可能成為科學上的待解之謎。此後,巴克斯特更下決心更多地研究來找尋答案。

開始實驗了,巴克斯特首先做的一件事就是改裝了一台記錄測量儀,並且把它和植物相連。接著,他想用火去燒葉子,就在他剛剛劃著火柴的一瞬間,記錄儀上出現了明顯的變化。手持火柴的巴克斯特還沒有靠近植物,記錄儀上的指針便產生劇烈擺動,甚至超出了記錄紙的邊緣。毫無疑問,這表明植物已出現了恐懼心理。後來他又重複多次劃著火柴,但都沒有真正去燒灼植物,結果很有趣,植物好像有所感覺,但這隻是空洞的威脅,對自己不會有傷害。接下來,如果再用同樣的方法就不能使植物感到恐懼了,而記錄儀上反映出的曲線也變得更平直了。

後來,巴克斯特又設計了另一個實驗,他把幾隻活海蝦丟入沸騰的開水中,這時。安放在房問的植物為上陷入訓骰度的刺激之中,試驗多次,每次都得到同樣的反應。巴克斯特是個很謹慎細心的人,他為了排除實驗中可能發生的人為幹擾,用一種新設計的儀器,自動地把海蝦投入沸水。同時,他在三間房子裏各安放一株植物,讓它們和儀器的電極相連,然後鎖上門,不允許任何人進入。到第二天,他去看試驗結果,發現每當海蝦被投入沸水6~7秒鍾後,植物的活動曲線便急劇上升。根據這些,巴克斯特指出,海蝦的死亡引起植物的劇烈曲線反應,絕不是偶然現象,但幾乎能夠肯定,植物和動物之間可以交往,植物和其他生物之間也可以發生交往。

巴克斯特的這個研究發現,引起了植物學界的極大震動,不過也有不同意見,有人認為這是不可思議的事情,有的懷疑,有的反對。其中有位堅定的反對者是美國科學家麥克,他根本不相信植物會有感情。為了尋找反駁和批評的可靠證據,麥克也做了很多實驗。可有趣的是,他在得到實驗結果後,態度一下子來了個大轉變,由懷疑變成了支持,這是因為他在實驗中發現,當植物被撕下一片葉子後,會產生明顯的反應,而且植物還會對他幹“壞事”和做“好事”表現出不同的反應。在這種情況下,麥克就大膽預測,植物具備心理活動,也就是說,植物一樣會思考,並且會體察人的各種感情。他還有一個新的觀點,人可以根據不同植物的“性格”對植物進行分類,就如心理學家對人進行分類一樣。

沒過多久,前蘇聯的科學家維克多也做了一個非常有趣的實驗:他首先用催眠術控製一個人的感情,並且在附近放上一盆植物,接著用一個腦電儀,把人的手和植物葉子連接起來。當所有準備工作就緒後,維克多開始說一些愉快或不愉快的事,讓接受試驗的人感到高興或悲傷。結果,有趣的現象發生了:植物和人不但在腦電儀上產生類似的圖像反應,更使人驚異的是,當處於睡眠狀態的人高興時,植物便豎起葉子,舞動花瓣;當維克多在描述冬天寒冷,使試驗者渾身發抖時,植物的葉片也會表現出相同的反應;假如試驗者感情表現為憂傷,植物也同樣會發生相應的變化,它的每一片葉子都會沮喪地低頭垂下。

接連出現這些神奇的新發現,也促使科學家們對這個問題更加感興趣。如果植物的確有豐富的感情,那麼它也應該像人類一樣,在成長過程中會受到感情的影響。我們都知道,精神生活與人的健康密切相關,對於有些病人,精神的安慰,詼諧的笑語,往往會比藥物的作用更有效。科學家們也從中而得到啟發,想知道精神生活對植物到底是有多大的影響。

在1973年5月的時候,加拿大的生物學博士瓦因勃格,每天對離營做10分鍾的超聲波處理,結果獲得了意想不到的高產量。與此同時,美國科學家史密斯,對大豆播放“藍色狂想曲”音樂,20天後,每天聽音樂的大豆苗重量,要比不聽音樂的高出四分之一。他的實驗顯示,植物確實有活躍的“精神生活”,輕快的音樂能使植物感到快樂,並促使它們健康成長;反之,喧鬧的噪音會給它們帶來煩惱,並減緩它們的生長速度。甚至有一部分“精神脆弱”的植物,如果一旦遭遇嚴重的噪音襲擊,就會枯萎死亡。

科學家們在研究植物感情的過程中,還無意中發現了更多有趣的問題,隨之,一門新興的學科——植物心理學,也因此誕生。如今,在這門科學裏,還有很多值得深入了解的未知之謎,有待科學家們去探索、去揭曉。

植物的記憶力

若是有人對你說,說植物也和動物那樣有記憶能力,可能你聽了不會相信。不過這種說法是一定科學根據的。前不久,科學家們在一種名叫“三葉鬼針草”的植物身上,進行了一項有意思的小。得出結果,有一部分不但具有接收信息的能力,並且還有一定的記憶能力。

科學家們所做的這個實驗,是法國克累蒙大學的學者所設計的。他們選擇了幾株剛剛發芽的三葉鬼針草,整個幼小的植株總共隻有兩片形狀很相似的子葉。一開始,研究者用4根細細的長針,對右邊一片子葉進行穿刺,使植物的對稱性受到破壞。5分鍾過去後,他們用鋒利的手術刀,把兩片子葉全部切除,然後再把失去子葉的植株放到條件很好的環境中,讓它們繼續生長。想不到5天後,有趣的情況發生了,那些針刺過的植株,從左邊(沒受針刺)萌發的芽生長很旺盛,而右邊(受到過針刺)的芽生長明顯較慢。這個結果證明,植物仍然“記得”之前那次破壞對稱性的針刺。此後科學家又經過多次實驗,並且還發現植物的記憶力大概能夠保留13天。

植物怎麼會有記憶呢

對這個研究結果,科學家們是這樣解釋的:植物這種記憶當然不同於動物,它們沒有與動物完全一樣的神經係統,也許是依賴離子滲透補充而實驗的。所以就是說,有關植物記憶的問題,到現在都還是一個沒有被徹底解開的謎。

科學家白克斯特曾經設計了一個實驗,他讓他的六個學生蒙上眼睛抽簽,中簽者要在不為人知的情況下,把實驗室裏兩棵植物中的其中一棵拔出來,放在地上踐踏、弄毀。之後,白克斯特再把幸免於難的那一棵植物接上測謊器。實驗的結果是:植物隻對其中一人有反應,凶手一目了然。接著,白克斯特透過一係列的實驗證明,植物和悉心照顧它的人之間存在著靈相通的關係,而且不受距離的影響,但是這種關係往往也成為一些實驗中的幹擾因素,為了排除類似這樣的幹擾因素,白克斯特在不同學門科學家的幫助下,設計了一個徹底排除人力介入的實驗。這次實驗的過程和結果發表於1968年的《國際心理玄學期刊》第十卷,標題是——植物基礎知覺之證據。

事已至此,白克斯特對植物的研究引起了人們的關注,很多人都想按他的實驗照樣做做看,美國加州、紐澤西州、維吉尼亞州、日本、蘇聯、歐洲等都有許多的科學家進行類似的實驗,其中哈薩克科學家們還按巴夫洛夫的製約反應原理,使一棵喜樹蕉對礦石產生反應。這些源於世界各地的實驗都說明:隻要人類把植物當朋友,並並排除所有成見,那麼,植物就可以和人溝通、協調、感應,通常來說,兒童和植物的感應溝通能力會比成人好得多。

植物的血型

曾經有一位日本科學家研究了500多種被子植物和裸子植物的種子和果實,結果發現其中60種有O型血型,24種有B型血型,另寫一些植物有AB型血型,但就是沒有找到能夠判定是A型的植物。後來,人們研究證實,植物體內確實存在異類帶糖基的蛋白質或多糖鏈,或稱凝集素。有的植物的糖基恰好與人體內的血型糖基相似。若是以人體的抗血清來鑒定血型反應,那麼,植物內部的糖基就會跟人體的抗血清發生反應,繼而就會顯示出植物體糖基有著和人類似的血型。

接下來,科學家對植物做了深入研究,最終得出結論:假如如果植物糖基合成達到一定的長度,在它的尖端就會形成血型物質,然後,合成就停止了。血型物質的粘性大,似乎擔負著保護植物體的任務。但是,植物界為何會存在血型物質?為何又找不到A型的植物?現在還沒有人能解答這些問題。

生物界為何會存在血型物質呢?現在還不是很清楚。不過,科學家對血型物質的作用已有了一定的了解。例如,通過實驗發現,生物體內的糖鏈合成達到一定長度時,在它的頂端就會形成血型物質,然後合成就停止了。也就是說,血型物質是起一種信號作用。有些科學家的觀點是,植物的血型物質,還有著貯藏能量的作用;因為它的粘性大,好像又擔負著保護植物體的任務。

植物血型之謎

盡管現在模特血型之謎並沒有揭開,可是它已開始在偵破案件中應用。有相關報道稱,前不久在日本中部地區的某縣發生了一次車禍,一名兒童被撞傷,但是肇事司機把車開跑了。後來警察在一個鄉村發現了這輛汽車,經過驗證輪子上的血型,除了有被撞兒童的O型血外,還有B型血和AB型血。當時警察認為,這輛汽車除了撞傷這位兒童外,還撞傷或撞死過其他人,但司機隻承認撞傷了那名兒童,不承認還撞過其他人。後來經過科學研究所的驗證,原來其餘兩種血型是植物的血型,這樣才使案件得到正確處理。除此之外,植物血型還對破案有幫助。例如,對受害者胃裏的食物進行化驗分析,能夠得知死者在被害前吃過什麼東西,也許就能發現破案線索。

現在,科學家對植物血型的探索,也隻是剛剛開始。但是,植物體內為何會存在血型物質,血型物質對植物本身有什麼意義等問題,還沒有完全弄清楚,尚待科學家們去進一步研究和探索。但是,隨著研究工作的不斷深入和發展,人們可能就會揭示出植物血型在其他方麵的廣泛用途。

在近段時間,法國的科學家克洛德·波嚴德又發現,在玉米、煙草等植物體中含有類似人體血紅蛋白的基因。這也證明植物有造血功能,如果加入鐵原子,就可以製造出人體需要的血紅蛋白。由於血紅蛋白是血液的重要組成部分,它易於與氧結合和分離,所以具有輸氧功能。所以,如果這項試驗成功,就會出現一個驚人的奇跡——利用植物為人類供血。植物給人類供血,不但不會出現因血型的不同而產生免疫係統的排異問題,而且也不會給輸血者傳染艾滋病、肝火等疾病。但是,植物究竟有沒有血型,這裏還沒有得出答案,還有待更多的科學家去進行反複的研究論證。

植物的細胞

植物的身體是有眾多形狀和大小是各不相同的細胞組成的,其不同部位細胞的形狀和大小與它們行使的功能密切相關。

直徑在10~200微米之間的細胞是組成高等植物的重要因子。不同的植物,其組成的細胞大小差異也很大,一般必須在顯微鏡下才能看到。在組成種子植物的細胞中,這些細胞的直徑一般都是在10~100微米之間,較大細胞的直徑也不過是100~200微米,也有少數植物的細胞較大,通過人類的肉眼就可以分辨出來,例如番茄果肉、西瓜瓤的細胞,這些植物的細胞的直徑可達1mm;有的細胞極長,如苧麻纖維細胞可長達55cm,還有最長細胞體的長度可達到數米,甚至是數十米之長,例如橡膠樹的乳汁管,但這些細胞的橫向直徑很小。植物細胞的大小是由遺傳因素所控製,其中主要是由於細胞核的作用。

(1)細胞核控製能力的限製。細胞核與細胞質是掌握細胞生長、發育和保持細胞的正常代謝活動重要因素,細胞核對於細胞質數量的數量生長有一定的限製,細胞核是影響細胞生長大小的重要因素。

(2)細胞表麵積的限製。細胞生活中,細胞質不停的進行著植物的代謝活動,並與周圍環境,以及相鄰的細胞體,不斷地進行物質交換。物質在進入細胞體後的,在其內部會有一個擴散傳遞的問題。由於細胞核的體積小,相對物質在細胞體中的活動空間就比較大,這對物質的迅速交換和轉運都創造了很好的條件。此外,細胞的大小受細胞內代謝速率的影響。在自然界中,可以新陳代謝速度快的植物,細胞體一般都比較小,而用於較大細胞體的植物其活動量相對較少。

組成植物體的細胞形狀非常多樣,常見的有球形、橢圓形、多麵體、紡錘形和柱狀體等細胞體。