在北美洲有个叫“有去无回”的山谷,无论人还是野兽进到这个山谷,就别想活着回来。后来地质工作者在这里发现,这种现象原来是土壤中含有大量的硒所致。他们便对这里的硒进行开采。不过他们开采的方式很特别,不是从土壤里提炼,而是大量种植紫云英,把收割后的紫云英晒干,烧成灰烬,然后再从灰中提取。因为这种植物能从土壤中大量吸收硒,留存在体内,所以,这种植物便成了硒矿的指示植物。紫云英生长很快,一年之内可收割好几次。据计算,每公顷紫云英可得到25公斤的硒。
可做探矿向导的植物还有很多,人们在实践中积累了丰富的经验。如果人们发现本来长势很高的青蒿在某种土壤里变矮了,说明土壤里可能含有硼。如果三色堇长得特别茂盛,花的颜色格外鲜艳,说明这些地方可能有锌。如果羽扇豆生长得很茂盛,说明地下可能有锰。生长针茅的地方可能有镍矿,忍冬的下面可能有银矿,生长喇叭菜的地方可能有铀矿,生长石南草的地方可能有钨和锡,而碱蓬则是可能有石油的标志。
为什么这些植物会成为探矿的向导呢?是因为有些植物在生长发育中往往很需要某种矿物,它们常常会把发达的根系深入地下去寻找这些矿质元素。而地下的矿物在漫长的地质年代里,部分化学元素已逐渐变成可吸收的离子状态。植物根部细胞在吸收水分时,金属离子也随之进入细胞,并在细胞膜上积聚起来,并运转到茎、叶、花、果或种子里。所以,地质学家根据细胞液的酸碱度,花色的改变,作为寻找矿物的根据。
也有人提出另外一种看法,由于某种金属矿周围的土壤里这种金属的含量很高,许多植物忍受不了这么高含量的金属,因无法生长便被淘汰了,只有极少数几种好不容易生存下来,逐渐适应了这种金属的环境,并被吸收到自己的体内来,所以便成为某种矿物的标志。
植物探矿有着广阔的发展前途。但就目前来看,能探矿的植物还为数很少,说明这一领域还大有潜力可挖。在科学家们的努力下,说不定还会有更多的探矿植物被发现。此外,探矿植物还给我们揭示这样一种事实,某种矿物会改变植物的形态,这就告诉我们,会有那么一天,人们会按照自己的意志去改造植物。
跳舞草之谜
提起跳舞草,人们一定觉得很奇怪,人会跳舞,动物会跳舞,难道植物也会跳舞吗?会的。
在我国南方,有一种草叫长叶舞草,是多年生草本植物,属豆科山蚂蟥属,有一尺多高,在奇数的复叶上有三枚叶片,前面的一张大,后面的两张小。这种植物对阳光特别敏感,当受到阳光照射时,后面的两枚叶片就会马上像羽毛似的飘荡起来。在强烈的阳光下尤其明显,大约30秒钟就要重复一次。因此,人们把这种草又叫“风流草”和“鸡毛草”。
长叶舞草还有一位“姐妹”叫圆叶舞草,它的舞姿更敏捷动人。这种草分布在印度、东南亚和我国南方山区的坡地上。
除跳舞草之外,还有会跳舞的树。在西双版纳的原始森林里,有一种小树能随着音乐节奏摇曳摆动,翩翩起舞。当有优美动听的乐曲传来时,小树的舞蹈动作就婀娜多姿;当音乐强烈嘈杂时,小树就停止了跳舞。更有趣的是,当人们在小树旁轻轻交谈时,它也会舞动,如果大声吵闹,它就不动了。
这种草跳舞的奥秘是什么?这一直是植物学家探讨的问题。对这种现象,科学家们有各种不同的解释。有人认为这是由于植物体内生长素的转移,从而引起植物细胞的生长速度的变化造成的。也有人认为是由于植物体内微弱的生物电流的强度与方向变化引起的。这都是从植物内部找原因。也有人从外部找原因。有人认为,因为这种草生长在热带,怕自己体内的水分蒸发掉,所以当它受到阳光照射时,两枚叶片就会不停地舞动起来,为了躲避酷热的阳光,以便生存。这是为适应环境而锻炼出的一种特殊本领。也有人认为这是它们自卫的一种方式,是阻止一些愚笨的动物和昆虫的接近。
关于这种草跳舞的真正原因是什么,至今还没有一致的意见。
地衣之谜
在地球上,几乎到处都可见到地衣的足迹,种类很多,到目前为止,全世界被命名的地衣达26000多种。它的生命力极强,能够在其他植物不能生存的环境中生存,像高山峻岭、北极荒原、热带沙漠都可见到它的身影,就连冰天雪地的南极,也发现了400多种地衣。它们生存的条件也十分简单,既不需要土壤,也不需要栽培,可以在光秃秃的岩石上、砖瓦上、木头上、田野上,也就是在毫无生气的荒凉之地生长。所以,人们送给它许多美丽的称号:“大自然的拓荒者”、“植物王国中的开路先锋”。
尽管地衣的种类这样多,分布这样广,可长期以来,人们对它们的生理现象并没有弄明白。起初,多数科学家认为地衣是一种藻类,也有的认为是菌类。直到1867年,地衣之谜才被瑞士——德国著名微生物学家西蒙·施文德纳揭开,后来,著名的真菌学权威狄巴利等人又对地衣的互惠共生现象做了全面描述。至此,人们对地衣才有了进一步的认识。
原来,地衣并不是一种植物,而是两种不同的植物亲密地、彼此互相依赖地生活在一起,生物学家把这称为互生现象。这两种植物的名字叫水藻和真菌。水藻是一种低等的绿色植物,在房后和枝干背阴处,以及潮湿的石头上都可以找到它。真菌就是蘑菇一类的植物。经过研究,科学家们认为,真菌已经失去了制造自身需要养料的能力,但却有吸收大量水分的能力。水藻的生存本领很大,只要把它放在潮湿的空气中,就能从空气中吸取它所需要的养料。可要把水藻放在干燥的空气中,它就会枯黄。水藻这一奇特的本领正好弥补了真菌的弱点,它为真菌提供碳素营养。如果地衣的共生藻是蓝藻,它还能从大气中固氮,供自身及共生菌同化作用之用。而真菌又为水藻提供足够的水分、矿物质和保护。就这样,它们互相依靠,共同生活。正是由于这样一种互惠共生的关系,才使地衣具有如此之强的生命力和适应性。
这种观点具有很强的说服力,被许多生物学家所接受和认可。可是,后来人们通过现代化的手段对地衣进行了研究,发现互惠共生说有一个致命的漏洞:科学家们查明,水藻提供给真菌糖醇,却没发现真菌提供给水藻什么东西。说明互惠共生说难以成立。在1902年,苏联地衣学家亚历山大·伊莱金在施文德纳的“寄生假说”基础上,提出了“受控制寄生”的观点。1982年,美国克拉克大学生物学家弗农·阿曼特杰重新提出寄生假说,但这种寄生现象是受某种方式控制的,并被自然界中具有抗性的藻类所改变。
阿曼特杰经过实验发现,真菌只能与共球藻属中的某些种类形成初生地衣体,却不能同其他藻类形成地衣体。其他藻类的细胞会受到真菌的吸收或胞内菌丝充满而死去。阿曼特杰认为,所谓菌、藻共存是相对的。事实上,真菌比任何物质更容易杀死藻类,它们之所以会共存,是因为藻类对真菌能产生植物抗毒素或具有较高抗性的细胞壁,所以被杀死的速度较慢,使被杀死的和新生的藻细胞处于一种平衡的状态,并能不断为真菌输送养料。而那些对真菌没有足够抗性的藻类,就会被真菌杀死,因为被杀死的细胞与新生的细胞不能成比例。阿曼特杰得出结论说:藻类从真菌内并未得到什么好处,而且还不得不与真菌进行生命的抗争。他推论说,地衣也许是真菌遇到一些具有抗性的藻类,并依附其上,勉强发育出的一种特殊生物。
但是,坚持互惠共生说的观点,理由也是很充分的。人们发现,地衣中的藻类在光合作用中可使90%的碳得到固定,并转换成糖醇,可藻类一旦脱离真菌的影响,光合能力便大大降低,且停止分泌糖醇。这种发现,对寄生说是很不利的。
看来,对地衣的争论还远没有结束,揭开地衣之谜,还需要一定的时间。
生长素之谜