大家都知道,人要长高长大,需要吃食物等来补充营养,其他动物也如此。那植物呢?植物从小小的种子到生根发芽到开花结果,是靠什么生存下来的呢?植物生存所需要的养料是什么?那些养料是从哪里来的?
走进植物的情感世界
在我们生活的地球上,并不是只有人类和动物才懂得爱和恨。植物也有“爱恨”之分。当然这种“爱和恨”不是感情的表现,而是体现在生长状况上。有的植物能和睦相处,有的则是冤家对头。
天生的好友与冤家
科学家经过实践证明:洋葱和胡萝卜是好朋友。它们发出的气味可驱赶彼此的害虫;大豆喜欢与蓖麻相处,因为蓖麻散发出的气味使危害大豆的金龟子望而生畏;玉米和豌豆种在一起,两者生长健壮,相互得益;葡萄园里种上紫罗兰,结出的葡萄香甜味浓;玫瑰和百合种在一起,花繁叶茂;在月季花的盆土中种几棵大蒜或韭菜,能防止月季得白粉病。
而另一些植物则是“冤家对头”,彼此水火不容。如丁香花和水仙花不能在一起,因为丁香花的香气对水仙花危害极大;郁金香和毋忘草、丁香花、紫罗兰都不能生长在一起,否则会互不相让;小麦、玉米、向日葵不能和白花草、木樨生长在一起,不然会使这些作物一无所获;另外,黄瓜和番茄,荞麦和玉米,高粱和芝麻等,也都不能种在一起。
重视植物的感情,
聆听植物的语言
可见,植物也和人一样,是富有情感的。它们会表现出恐惧、忧虑、愤怒、惊慌、痛苦、呻吟、高兴、悲哀等丰富的情感。那么,在与人类沟通或同外界交流时,植物会使用怎样的语言呢?科学家把植物对外界感应而传出的能量,用微电波引导出来,再把微电波转译成声音,从而发现了一些很新奇的现象:当茄子缺水时,会发出微弱的呻吟声;向日葵获得灌溉与日照时,会发出欢悦的声音。
植物“合唱团”
很多人都知道植物能听音乐,并能伴随音乐“手舞足蹈”,之后便奇迹般地猛长起来。但你知道植物也会唱歌吗?由一组植物组成的“合唱团”曾在日本举行了一场动人的奏鸣曲。这是因为植物和花卉一样,身上能发出一种电振动和脉冲。植物的歌声与它们的种类和所处的环境的不同而不同。在所有植物中,以西红柿发出的声音最为嘹亮;光照下的植物被水淹过后,其声音也会变得和谐、动听。植物的歌声还会因陌生人的走过或靠近而停止,或突然提高音调。比如,正在唱歌的麝香百合花在人们边说话边经过时,竟然一起改变了声调,发出类似骂人的声响。
植物的感知记忆能力
植物学家运用现代科技手段又发现了植物的另一奇特现象:每当有凶案在植物附近发生时,植物的“感觉器官”可以记录下这一凶案的全过程,成为可与人们沟通的现场第一“目击证人”。
奥地利因斯布鲁克大学的古植物学家克劳斯·奥格尔与纽约植物学者伯克斯特博士合作,专门研究植物与人沟通的“感知记忆”功能。他们曾用电波记录试验,在一盆仙人掌前安排了一场打斗。之后,他们将这种记录曲线转化成植物语言进行解密,从而了解到了打斗的全过程。最终发现,植物对这场打斗的记忆与真实的现场情况基本吻合。
奥格尔的研究为人们认识植物界开启了一扇新的窗口。植物王国的子民们似乎能够揭示出任何恶意或善意的信息,这种信息比人类语言所表达出的更为真实可信。
植物的“生命曲线”
世间万物,各有其性,对植物而言,枝蔓茎干绝大多数都是直向生长的,而有一些植物却是盘旋生长的。如攀援植物五味子的藤蔓就是左旋按顺时针方向缠绕生长的。与此恰恰相反,盘旋在支架上的牵牛花的藤在旋转时,却一律按逆时针方向盘旋而上,如果人为地将其缠成左旋,它生出新藤后仍不改右旋特性。
有趣的“生命曲线”
令人惊异的是,还有极少数植物藤蔓的螺旋是左右兼有的。如葡萄就是靠卷须缠住树枝攀援而上,其方向忽左忽右,既没有规律也没有定式。英国著名科学家科克曾把植物的螺旋线称为“生命的曲线”。
植物体内的“螺旋基因”
植物的枝蔓茎干为什么会出现左右旋转生长的现象呢?一般认为,这是由于南北半球的地球引力和磁力线的共同作用。而最新的研究表明,植物体有一种生长素能控制其器官(如茎、藤、叶等)的生长,从而产生螺旋式的生长(攀援),这是个遗传问题。
那么,遗传又从何而来?近年来,科学家通过研究认为,遗传的发生也与地球的两个半球有关。远在亿万年以前,有两种攀援植物的始祖,一个在北半球,一个在南半球。植物为了得到充足的阳光和良好的通风,紧紧跟踪东升西落的太阳,漫长的进化过程使它们形成了相反的旋向,而那些起源于赤道附近的攀援植物由于太阳当头而没有固定的旋向,便成为左旋和右旋兼而有之的植物。
植物的“左右撇子”
生活中,人有“右撇子”和“左撇子”之分,统计数字表明,右撇子是左撇子的7倍。有趣的是,生物学家经过研究发现,植物也分左右撇子,它们的叶、花、果、根、茎能向右或左旋转。如同右撇子的人右手发育强壮有力那样,右撇子植物的右边叶子生长也强壮,左边则相对差些。
锦葵和菜豆是植物中左撇子的典型例子。生物学家发现,锦葵的左旋叶子是右旋叶子的4.6倍,菜豆的左旋叶子则是右旋叶子的2.3倍。与此相反,大麦和小麦都是右撇子,大麦的右旋叶子是左旋的17.5倍。
植物没有“大脑”也很聪明
人们常把失去意识和感知能力但能维持生命的人称为“植物人”。事实上,这样的称呼对植物是不公正的。既然植物能够在漫长的地球历史和不同的生存环境下顽强地生存下来,并不断繁衍生息,发展进化,那么它一定有其“生存智慧”。
植物顽强的生存力
植物种子总是被我们横七竖八抛在土地上,但最终它们生长时,根总能往地下扎,茎总能向上生长,各有所向,似乎这是天经地义的事情。经过科学家研究表明,这是植物为适应环境而发生的一种生理单方向反应,被称为“向性”。植物的生命力是如此的顽强,具有那么多奇特的生存技巧和智慧。在全球一体化、竞争日益激烈的今天,植物越来越像我们的老师:在心灵休憩的片刻,当我们静静享受绿色带给我们的惬意的同时,仔细想想植物的生存智慧,也许我们还能从它们身上汲取一些坚韧的力量。
千姿百态的“根”
植物的根是它们赖以生存的基础,千姿百态的根形态如贮藏根、支柱根、板状根、气生根、寄生根和附着根等,揭示了植物为了生存及适应环境而进行功能分化的能力。
萝卜、甜菜、甘薯等膨大变态的根是植物贮藏脂肪、糖分和淀粉等养料的地方。
玉米等在近地面的植物茎上长出的许许多多支持根,一方面用来吸收土壤中的矿质营养和水分,另一方面起到支撑作用。
在热带雨林中,许许多多的高大植物都长有奇特结实的板状根,原因在于热带雨林雨量充沛,植物枝叶繁茂,许多植物树冠很大,板状根能有效地防止大树倾倒。
强风地区的植物常常表现为植物的根系特别发达,足够用来与风抗争。
一些生于水中或在湿度很大环境中的植物如落羽杉、红树等为抵抗缺氧而生成呼吸根,从而不被窒息。
有一些植物在长期的演化过程中,成为寄生植物(如菟丝子),导致叶退化,不再主动进行光合作用,当它盘旋到别的植物身上以后,茎上就长出一个个突起的小“疖”,这小“疖”能突破被绕植物的茎干和叶,拼命吮吸寄生植物的营养和水分,这个“疖”就是寄生根。
自然界中一些植物的茎细长柔弱,节上长有无数附着根,能分泌黏液,用来攀援它物从而向上生长,争取吸收充足的雨露阳光,如爬山虎、常春藤、牵牛花、紫藤等等。这是植物由于自身生理原因而适应环境变化的一种长期演化现象。
最为奇特的变态根要数生活在热带地区森林中的大王花状瓜子金根,它的身上长满鼓鼓囊囊的花瓶状的叶,“花瓶”的上方开有口子,雨季一来便被灌满了水,即便滴水不进,它们仍能生存几年,只是“囊”中的水少了一些而已。
千奇百怪的“茎”和“叶”
植物的另一个重要器官是茎,在适应环境、生存竞争的过程中,茎也具有非常重要的作用。
形态各异的变态茎,如丝瓜、黄瓜等由小枝变态而来的茎卷须,使得本身柔弱的茎干可以依靠卷须攀援和缠绕其他支持物生长。
生长在干旱区域的仙人掌类植物的茎成叶片状,叶完全退化或成鳞状、刺状,茎叶内有叶绿体可代替叶片进行光合作用,最大限度地减少叶面积,以防止水分蒸发。
纺锤树生长在南美洲,能长到30米高,两头尖细中间膨大,最粗的地方直径可达5米,远远望去很像一个个巨型的纺锤插在地里。纺锤树树干里面贮水约有2吨,它在雨季时拼命吸收大量的水分贮存起来,到旱季时供应自己的消耗。
植物第三个重要的器官是叶。一些植物生活在缺少营养物质的环境中,为了生存和繁衍后代,叶片的一部分或全部变态成为瓶装或盘状,专门捕食一些小虫子作为生长中不可缺少的营养物质,如猪笼草。
令人称奇的繁殖方式
植物的繁殖方式也是“八仙过海,各显神通”,在一些热带近海的沙滩上,生长着一种特殊的胎生植物——红树。这种红树的种子成熟后并不脱落,而是悬挂在母树枝条上继续发育,直到长成具有支撑根和呼吸根的棒状幼苗,成熟后会像一把剑一样插到海滩的泥地上独立生长。
陆地上的植物,几乎都在地上开花,地面上结果,而落花生是在地上开花,而果实一定要在黑暗的环境里才能长大,开花以后的第四天,它的子房柄(果)伸长,向土下生长,大约经过50天,果实便成熟了。科学家推测,这可能是为了防止动物啃食的主动防御行为。
植物传粉有“策略”
由于有花植物固定生长的习性,它们的有性生殖依赖于成功的花粉传递。花粉传递之所以重要,在于其中包裹着精子。除少数植物能进行白花授粉之外,大多数植物需要外力的帮助才能实现传粉。据估计,2/3以上的植物是靠昆虫授粉。如果缺乏传粉媒介,精子输送受阻,将导致花不能受精结实。因此,能否将花粉顺利输送到合适的柱头之上,决定了花儿的命运。花粉携带精子的飘动,很大程度上决定了植物的交配方式,并且影响后代的遗传组成,从这个角度上看,花粉的命运就是植物未来的命运。
传粉也要“动脑筋”
尽管有花植物不能像动物那样通过个体的移动来实现交配,但是植物发展了多样的策略来调控花粉的命运和交配的形式。
一种植物的花粉,只有被运送到同种植物的个体上,才会维持种族的延续,否则就会浪费花粉。有着鲜艳颜色花朵的植物,能够吸引某种传粉动物的注意,但是如果同域的其他种植物采取同样的策略去吸引这种传粉者,那么传粉者就会采食多种植物,从而引起花粉在不同植物之间传递,造成传粉的不精确和浪费。为了减少这种不利现象的发生,植物往往会采取其他的策略——如产生不同的花色吸引其他的传粉者,或产生特殊的花部结构、有毒的化学物质等限制某些动物访花。如果不幸只能够利用同一种传粉者,那么植物可以选择在不同的时间开花,分时段利用传粉者;或者产生不同的花部结构,让自己的花粉落在传粉者的不同身体部位上,在共享某一传粉者的同时避免花粉混杂。
植物的诱惑与报酬
植物常常靠搭配彩色图案、散发不同气味吸引动物来访。然而,仅仅只引起传粉者注意是不够的,它们还需要提供适当的报酬,以补偿传粉者的能量消耗。人类收集植物的花粉和花蜜,是因为二者都是富含营养的食品。植物除了准备一部分花粉用于受精之外,花粉和花蜜是提供给传粉者的劳动报酬。
各种传粉“策略”
昙花是原产热带美洲墨西哥等地的仙人掌科附生植物,别名“月下美人”。它们通常在夜间八九点以后开花,花瓣迅速展开,大小接近荷花,花香四溢,但花开3~4小时后花瓣闭合,只有等来年夏秋季节才能再睹芳容。昙花开花的时间很短,所以有成语“昙花一现”来形容稍纵即逝的事物。尽管如此,昙花能够释放特殊的香味,并且会展开大而白的花瓣来吸引夜间活动的蝙蝠、蛾类为其授粉。白天开花的植物往往利用鲜艳的颜色——多为黄色、紫色、蓝色或红色——吸引白天活动的动物传粉。夜间光线暗淡,气味就成了植物引诱传粉者的一个重要途径,此外,夜间开放的花常为白色,也便于蛾类、蝙蝠等夜间活动的动物借助月光、星光,在黑暗中发现花朵。
也有些植物既可以利用白天的传粉者,又可以利用夜间活动的昆虫进行授粉。例如,忍冬科植物金银花,因其花有黄、白两色而得名。对这种植物的研究发现,白天有蜂类访花,夜间有蛾类昆虫访花。蜂类虽然从花药中移出了较多的花粉,但也消耗了大部分花粉,相对而言采食花蜜的蛾类传粉效率更高,且可将花粉散布得更远,所以金银花通常在黄昏后开花,先让蛾类传粉。
还有一种兰花,在微风吹动下很像一群舞动的蜜蜂。真的蜂群为了保护自己的领地不受侵犯,立即群飞而来,向兰花发起反复的攻击。然而它们哪里知道,这种攻击恰恰替植物做了一件最有意义的事:传播花粉。