众所周知,一颗种子播下以后,就会萌芽生根,抽枝长叶,开花结果,最后成熟,收获新的种子。这就是种子植物的一个生活周期。植物就是这样周而复始、遗传变异地传宗接代的。
可是,植物为什么会生长,长期以来一直是个谜。早在20世纪30年代以前,人们只知道植物的生长是由细胞分裂和细胞体积增大而引起的。可是,是什么物质促进细胞分裂,使植物生长的呢?这个谜直到40多年前才被揭开。当时,植物学家是这样进行试验的:把正在萌发的燕麦幼苗的茎尖割下后,幼苗则停止生长;若把切下来的茎尖放上去,幼苗又继续生长。这说明茎尖影响着幼苗的生长。若把割下来的茎尖放在一块特制的琼胶块上,几小时后,只把放过茎尖的琼胶块套在被切茎尖的幼苗上,幼苗又能正常生长。更有趣的是,如果把这块琼胶放在幼苗切口的一侧,结果这一侧的生长加快了,使幼苗弯向另一侧。这也说明茎尖内存在着一种控制植物生长的化学物质,它能通过琼胶去影响植物的生长。
但究竟是一种什么物质呢?后来,科学家们从植物体内把这种物质提取出来,命名为“植物生长素”。现在,已经发现的植物生长素有3种:生长素甲、生长素乙和异生长素。
生长素在植物体内的含量极少,多集中于各生长部分的顶端。据介绍,七百万棵玉米幼苗的茎尖,只含有1毫克植物生长素。然而,它具有促进细胞分裂和增大、影响细胞分化、增强新陈代谢等作用。同时,植物生长素还有一个特点,如果浓度过大,反而会抑制植物的生长。
1984年,苏联科学家从油菜花粉中分离出一种新的生长素,命名为“百那希来脱”。经研究,这种新的植物生长素效力很高,如用它的极稀溶液来浸泡黄豆种子,可使黄豆生长速度提高一倍。用它喷洒萝卜、莴苣等蔬菜,平均亩产可增加15%—30%。
新的植物生长素虽然有无污染、效率高的优点,但从油菜花粉中提取,得到的数量甚微,无法大规模使用。人们期待着能够人工合成植物生长素,到那时就可以大规模使用了。
但是,要想人工合成植物生长素,首先得弄明白生长素促进植物细胞生长的机理是什么。可就目前来看,这一问题对科学家来说,还是个谜。
植物心理活动探秘
有人曾做过这样一个实验:植物根部缺水时,叶子的光合作用就停止了。这时,如果在根部浇水,一般来说要隔好几分钟才能传递到叶子上。可是,在浇水的同时,光合作用马上就恢复了。后来,又经过多次实验证明,植物机体中有一种类似动物神经的系统,遍及全身,在各个部分之间传递消息。在植物的这种调节系统中,人们已经分离出了一种原质,这是任何神经系统都具备的。
1981年,美国斯坦福大学的一位植物生理学家曼多利经过4年研究以后发现,有些植物有一个纤维光学系统,在自己体内的组织中上下传递光,所用的方式像电话公司用来传递它的许多电话呼叫的那种方式。曼多利在完全不透光的蜂房式的小屋里,依靠自己的触觉将燕麦、绿豆和玉米的切片组织安放在单独的容器里。接着她用一束氦——氖激光照射植物切片组织切开的一头,或者照射未切开的一边。随后就用一排感光设备在被切开的一头测量所传递的光。这束光可以沿植物茎,甚至绕弯把原来光型的真空映像传递25厘米以上。她发现,植物组织传递光的能力大约相当于玻璃纤维的10%。她在另一些实验中发现,植物茎的遮光的一面传递光比亮的一面传递的要多。由于光加速植物的生长,人们认为,植物的这个独特传输光的能力就是大多数植物的茎、柄在生长过程中往往向太阳的原因。这项研究成果有助于说明幼苗大部分埋在地下时,为什么也能对光产生反应,而这个过程正是植物学家们长期感到无法理解的。
美国加利福尼亚国际商业公司的化学博士麦克·弗格在实验中发现,植物被撕下一片叶子后,产生了明显的反应,特别是植物能对他行为的动机和想法作出反应时,他入了迷。他认为,植物也存在一种可测的心理活动,植物会思考,也会记录人的各种感情。
苏联心理学家维克多·普什金的研究更进了一步。他通过实验发现植物确是有心理活动的。他先是用催眠术控制一个人的感情,用脑电仪与植物相连,然后对试验者说一些愉快的事或懊恼的事,使他高兴或悲伤。脑电仪上的图像表明,植物同试验者产生了类似的反应。
苏联科学家还发现,植物能够预感到一些事情,例如,在暴风雨到来前,植物的茎和叶子都会出现一些异常的活动。人们准备进一步研究如何利用植物采预报天气。
既然植物有心理活动,就一定能思考:既然能思考,就应有支配思考的大脑。可迄今为止,还没有报道哪位植物学家发现了植物的大脑。无疑,这个问题对持植物有心理活动的人来说,是一个严重的挑战。
植物自卫之谜
植物如果想在自然环境中生存下去,除具有一定的适应能力外,还要有一套自卫能力,否则是不行的。因为它们每时每刻都面临着微生物、昆虫、脊椎动物的破坏,还受到自然灾害的侵扰。所以,一些植物为了使自己能够生存下去,形成了各种各样的自卫本领,有的可以抗寒、抗涝、抗盐、抗病,有的还拥有强大的化学武器,有的还能以棘、刺及毛状体等为武器进行自卫,有的还具有逃避灾难的本领。更奇妙的是,有些植物在受到敌人侵害时,能迅速调整自己体内的化学物质,进行更为有效的自卫。
1970年,美国阿拉斯加的原始森林中,野兔繁殖得极为迅速,严重威胁了森林的存在。当地人为了保护森林,采取了很多办法,对野兔进行大规模的捕杀,可是效果不大,野兔仍有增无减。当人们眼看森林就要遭到毁灭时,奇迹出现了,野兔竟然集体生起病来,大批大批地死亡,就在几个月的时间里,野兔就在森林里消失了。这是怎么回事呢?科学家们深入现场进行实地考察。他们发现在被野兔咬过的树新长出的芽叶中,有一种叫萜烯的化学物质。正是这种物质导致了野兔的生病、死亡,森林被保护了下来。
这种现象在其他地方也有发生。1981年,在美国东北部的大片橡树林中出现了一种叫舞毒蛾的森林害虫,很快便把一千万亩的橡树叶子啃个精光。可是过了一年以后,舞毒蛾竟然销声匿迹了,橡树林又焕发了往日的风采。这是怎么回事呢?当时人们对灭蛾并未采取什么措施。经研究发现,在舞毒蛾咬食之前,树叶的单宁酸含量并不多,可在咬食之后,单宁酸却大量增加。这种单宁酸同舞毒蛾胃里的蛋白质结合之后,吃进去的叶子就难以消化了。舞毒蛾吃了这样的橡树叶子后,便会浑身不适,食欲减退,行动迟缓,不是病死,就是被鸟类吃掉。原来是单宁酸保护了橡树林!
植物学家对这样的事情是不能无动于衷的。英国植物学家厄金·豪克里亚通过观察发现白桦树被昆虫咬伤后,树叶中的化学物质酚就会增加,影响了叶子对昆虫的营养价值。酚在桦树叶子中生成很快,一般在昆虫咬食后的几小时,最多几天内就会形成,这样便有效地抵制了昆虫的进攻。酚在桦树叶子里存在的时间是短暂的,危害解除,酚也随之减少。还有一些科学家通过对枫树、柳树以及其他植物叶子的观察研究,也都发现了酚醛、树脂等抵抗害虫的化学物质。
以上种种现象听起来就够离奇的了,接下来植物学家的发现听起来就更像是天方夜谭了。美国华盛顿大学的植物学家戴维·罗兹和达特默思学院的学者伊恩·鲍德温都发现,有些植物在受到害虫袭击时,不但自己起而自卫,还会向周围的伙伴发出警报,让它们也做好自卫的准备。罗兹发现,当柳树受到毛虫攻击时,不但柳树本身会产生抵抗物质,而且3米以外的柳树虽然没有受到攻击,也会产生抵抗物质,进行集体自卫。糖槭也是这样,受攻击的树还会产生挥发性化学物质,通过空气四处传播,通知其他糖槭树有敌人入侵,要做好准备。
这一切都好像是有意识进行的。因此有些植物学家对此持否定态度。他们认为,植物没有神经系统,没有意识,怎么能进行自卫呢?这些还都是谜,科学家们还没有做出令人满意的解释。