輪船、飛機失事時常發出“SOS”的緊急呼救信號。你可知道,植物也會發出“SOS”的呼叫!
20世紀70年代的一天,一位澳大利亞科學家在一塊旱情嚴重的大田裏意外地聽到了受旱莊稼“哢嗒哢嗒”的緊急呼救聲。進一步測量後,人們發現呻吟聲竟是由植物體內導管震動所引起的。一位英國教授重複澳大利亞人的實驗,他將微型話筒放在植物基部,也聽到了植物的呼叫聲。1980年,美國亞利桑那大學的威廉?金斯勒及其同事,在一個幹旱的峽穀中用遙感裝置監聽植物生長發出的電信號時,發現植物在進行光合作用時會發出特殊的電信號。而後,科學家在研究受害蟲襲擊的柳樹時發現,這些植物會向周圍樹木呼救,其形式為散布揮發性的化學物質。最近,英國學者羅德和日本專家岩尾憲三為了更徹底地了解植物“語言”的奧秘,特意製造出一種別出心裁的“植物活性翻譯機”。這種機器隻要連接放大器和合成器,就能直接聽到植物發出的形形色色的聲音。當處在黑暗中的植物突然受到強光照射時,就會發出表示“驚訝”的聲音;當植物遇到變天或缺水時即發出低沉、可怕、混亂而又“痛苦”的聲音。原先叫聲難聽的植物經受陽光的照射或雨水澆灌後,聲音就變得輕鬆得多。植物活性翻譯機的出現不僅可用作測量植物對環境汙染的反應和診斷植物本身的疾病,而且還可用作人類與植物“對話”的工具。
植物學家雖已初步了解植物的“語言”,但要徹底揭開這個謎尚需充分的時間。
植物的語言之謎
最近科學家們在研究中出人意料地發現,當植物的葉子被昆蟲咀嚼時,植物身上所發生的生化反應,與動物身上抑製病痛和創傷的神經激素反應幾乎一樣。當昆蟲咬葉子時,葉子隨即釋放出一種激素,類似於動物受到傷害釋放的內啡呔物質。這些對待傷痛的化學反應如此接近,以至於在植物組織上噴灑布落芬或阿斯匹林後,如同在人身上一樣能消除這些反應。
同時又發現,植物還可以同鄰居發生聯絡。在茂密的大森林裏,某些植物突然感到蟲咬刺痛,它會立即通知旁邊的夥伴,提防蟲子的襲擊。許多植物在受到傷害時,會釋放出一種稱為茉莉酮酸的化學物質,這就是所謂的“體味”信號。在附近的植物感到蟲咬之前,這種信號能迅速啟動附近植物的防禦係統。
西紅柿抵禦甲殼蟲和毛蟲的方式與槐樹大致相同。西紅柿遭到蟲咬後,馬上會釋放出使害蟲的胃受到損害和阻礙消化的化學物質。出現這種現象不僅僅是遭蟲咬的西紅柿,在周圍地裏的西紅柿也都已做好對付害蟲的準備,就像它們事先得到某種信息似的。
科學家們發現,森林裏隻要有一株橡樹病死或者被砍伐,其周圍的橡樹就會行動起來,立即產出更多的種子和果實。它們究竟從哪兒知道需要這樣做呢?美國的科研人員已經借助於電極,在被砍伐的樹木上測量出特別高的短暫振輻,並且在其周圍也測量有相應的振輻。
上述實際存在的現象足以說明,植物之間存在著相互聯係的“語言”。目前,科研人員從不同角度對這些語言進行了廣泛的研究。有部分專家認為,植物之間鄰裏關係也許是類似光合作用的利他主義行為,或者是受到傷害的植物自身防禦力量反應過度所致。德國德累斯頓的生物物理學家赫伯特?魏澤教授認為,樹木之間的信息傳遞是通過聲音來完成的,但由於這種聲音頻率很高,人的耳朵絕對聽不到。迄今為止,魏澤教授已零散地破譯了一些樹木的“語言”。
協同魏澤教授一起工作的波晉則認為,植物是通過一種能量進行聯係和交流的,這種能量是微弱的光,可以直接測定出來,甚至可以通過“剩餘能量放大器”使這種光變成可見光。不管是通過高頻聲音還是通過光,隨著科學技術的不斷進步,研究的進一步深入,科學家終有一天會破譯出植物的“語言”之謎。
植物的行為反應之謎
地球上約生長著50萬種的植物,有的植物竟然有著許多有趣的動物行為反應,有的還像謎一樣使人不解。
觸覺之謎含羞草是接觸敏感性植物,隻要用手輕輕觸動一下,它便“害羞”似的低下了“頭”,它的羽狀複葉對溫度、光照、電擊、刺傷、燒灼,甚至大氣壓的變化,也表現得十分敏感。另外,它還能像動物一樣被氯仿麻醉,甚至可被咖啡因麻醉。含羞草奇妙而靈敏的運動,長期以來使人迷惑不解。
科學家發現,含羞草能像動物一樣產生“動作電位”,植物生理學家通過實驗證明,含羞草的電信號是沿著木部質及韌皮部傳遞的。科學家已測得,含羞草的“動作電位”傳遞速度為每秒14毫米。
一些食蟲植物也是接觸敏感性植物。比如,在捕蠅草的蚌殼狀誘捕器上,除了每半個葉片的邊緣處生有10~25根剛毛外,還生有3根或3根以上的感覺剛毛。當其中的一根感覺剛毛被昆蟲觸動兩次以上,誘捕器就會在20~40秒鍾內閉合,將獵物囚禁在裏麵;當昆蟲在裏麵掙紮再次觸動感覺剛毛時,每觸動一次,則誘捕器就會閉合得更緊。
這種現象,與動物神經發生麻痹現象十分類似。科學家還發現,當捕蠅草感覺剛毛受到刺激時,也會產生電信號。這種電信號的本身非常類似於動物的神經電信號。有人測得,捕蠅草的電信號傳遞速度為每秒20毫米。
自我保健之謎美國生物學家發現,一種生長於中美洲的叫做Bursera的樹,當葉子受損時,會噴射一種令動物不舒服的萜烯類化學物質。這種黏性物質存在於遍布樹葉和莖的樹脂道中,能持續噴射3~4秒鍾,噴射距離可達15厘米。他們還發現,當葉子部分受損壞時,會有一種快速浸沒反應,即植物釋放的萜烯類物質快速流過受損葉子,在幾秒鍾內就能至少覆蓋葉子表麵的一半麵積。
生物學家們認為,前者是針對大的食草動物如牛、羊等,使它們不會對樹造成更大的傷害;而後者則是對付小的食草動物,如破壞葉子的甲蟲。
研究人員還發現,植物中的有些細胞如同人類的肌肉一樣,含有肌肉蛋白及肌凝蛋白。別小瞧它們細小的形體,其結實程度,足以撐起葉片120~160倍的重量。如果植物的某一部分有病毒或真菌入侵,整株植物就會感覺到,防禦係統也會在此時發揮作用:植物細胞中的液泡,可以儲存一些有毒的物質,外界刺激的出現,會使這些物破液泡而出,令入侵者中毒。
“說話”之謎人們一向以為植物是沒有語言的。70年代,一位澳大利亞科學家偶然發現了一個驚人的現象:當植物受到嚴重幹旱威脅時,會發出“哢嗒哢嗒”的響聲,並測出這種微弱的聲音是由植物組織發出的。隨後,加拿大科學家也發現玉米等植物缺水時,也會發出一種“響聲”。聲音的強弱與缺水的程度成正比。
美國科學家對植物的“語言”進行了研究。他們將兩個微型電極接到植物的葉片上,然後用一種精密的儀器將電信號轉換成聲信號,再經過增幅放大,便可聽到植物發出的奇妙聲音。有的植物發出的聲音像口哨,有的像傷心的哭泣聲。
最近日本科學家岩尾憲三設計出一種“翻譯機”,當它接上合成器和放大器後,便可直接聽到植物發出的聲音。
植物“語言”的研究結果發現,外界條件可影響植物發出的聲音。當光照條件良好或雨露滋潤時,植物便會發出清脆、悅耳的“聲音”;當在刮大風天氣或幹旱時,植物便會發出低沉的“叫聲”。更令人吃驚的是,當植物處在黑暗的環境中突然受到光照時,會發出驚喜的“叫聲”;平時“叫聲”難聽的植物,在適當地澆水後,發出的“聲音”也變得悅耳起來。
研究和探索植物“語言”,可了解植物生長過程中的變化要求,即可進行合理的施肥和灌溉,從而提高糧食、水果和蔬菜的產量。植物“語言”之謎,目前尚未被完全揭開。
發熱之謎在終年酷冷的北極,那裏的植物能在冰天雪地裏開花,結實。科學家驚奇的發現,這些植物的花朵溫度總是要比外界高一些,成為不解之謎。
本世紀80年代初期,瑞典植物學家卜爾森發現,北極的大部分植物的花朵都有朝向太陽轉動的習性。因此,他猜想這可能與花朵溫度升高有關。他設計了一個巧妙實驗,似乎證實了這一猜想。
但是,後來發現在南美洲中部的沼澤地裏,生長著一種叫臭菘的植物,每年的三四月份,天氣還相當寒冷,它的花朵卻已經開放。據測定,在長達兩周的花期裏,花苞裏溫度始終保持在22℃。顯然,用植物向陽轉動的理論,是無法解答的。植物學家通過研究發現,臭菘花朵有許多產熱細胞,產熱細胞內含有一種酶,能夠氧化葡萄糖和澱粉,釋放出大量的熱量。在阿爾卑斯山脈有一種會發熱的植物,每當種子成熟將要散落時,它就放出熱量,使周圍的積雪融化,讓種子直接落在地麵上,為種子萌發和後代生長創造了有利的條件。
植物的產熱現象引起了植物學家的極大興趣。他們不但在這類植物的花朵中發現了產熱細胞,而且在其根部和韌皮部也發現了產熱細胞。部分科學家認為,植物花朵發熱,可使花香四溢,引誘昆蟲前來為它們傳粉;也有科學家認為,發熱植物生長在寒冷的地區,產熱有利於體內物質運輸和生化反應。
植物的“發燒”
植物也有自己的體溫。我國的農業科學工作者用紅外線測溫儀研究過不同植物的體溫,發現它們的體溫各不一樣。
在晴朗的白天,灌水不久的農田裏,科研人員測量和計算了植物不同高度葉片的表麵溫度的平均值。結果表明,玉米比周圍的氣溫高3~4℃,而小麥卻比周圍氣溫低2~3℃。為什麼會出現這種現象呢?原來,小麥的植株矮小,熱容量也小,而且小麥不同部位的體溫各不相同:溫度最高的是莖部,其次是麥穗,最低的是葉子。不同部位的葉子的溫度也不一樣:中下部的溫度比頂部的高,老葉又比新葉高。與小麥相比,玉米的個子高多了,它的熱容量也較大,不同部位的體溫差別較大。莖部的溫度最高,接著是葉子,莖尖生長點的溫度最低。
植物體溫變化的原因何在呢?要知道,植物的生長,是離不開陽光、空氣、土壤中的水分和養分的;植物體溫的變化與這些外界條件休戚相關。白天,植物葉子的體溫主要是靠蒸騰作用來調節的。土壤中的水分充足時,蒸騰作用較強,葉溫便下降了。而土壤中的水分不足的時候,葉子得不到充足的水分,在陽光下因為失水過多而不得不關閉氣孔,於是,蒸騰作用減弱了,葉子的體溫也就升高了。
研究人員發現,觀測植物體溫的變化,可以知道農田裏的莊稼是否缺水,以便及時灌溉,使農作物能健康生長。
不久前,美國植物學家觀測到,生病的樹木同人一樣,也會發燒。隻不過病樹早晨發燒的溫度大多比其他時候高,而病人往往是晚間發燒厲害,清晨較輕些。
病樹為什麼會發燒呢?原來,樹木生病後,樹根吸收水分的能力降低了,植物得不到所需要的水分,體溫就會相應升高。