书城童书植物百科(中国儿童课外必读)
5008000000060

第60章 植物王国趣谈(3)

沃格尔还成功地做过“与植物进行情感交流”、“实验者意识化入植物体内”、“人与植物进行的远距离沟通”等实验,都取得了很大成果。沃格尔指出,用人的标准来衡量,植物是瞎子、聋子、哑巴,而人是可以而且也做到了与植物的生命沟通感情。植物是活生生的物体,有意识,并占据空间。

合作得最好的动植物

与动物合作得最好的植物要算是蚁栖树。这种树比较高大,茎上有节,叶柄很长,叶片像手掌,全形像蓖麻。

巴西树林中,有一种叫啮叶蚁,专门吃树叶子,只有蚁栖树不怕吃。原来,蚁栖树有许多“警卫员”——益蚁。蚁栖树的茎中空,上面有孔,像一根笛子,益蚁就在这中空的茎里生活。当啮叶蚁爬上来吃叶子时,益蚁就群起而攻之。因此,蚁栖树能正常生长。

蚁栖树的叶柄基部有一丛毛。毛里有一些蛋白质和脂肪的小蛋,益蚁常常把小蛋搬走当作食物。奇怪的是这些小蛋被搬走以后,不久又生出新的来,使益蚁长期有东西吃。

益蚁保护蚁栖树,而蚁栖树供给益蚁食物和住房,它们真是合作的典范。

植物也有智力

植物有没有智慧?这是个一直争论不休的话题。汉语的一些词语,木呆呆、木头人、榆木脑袋疙瘩等,从其词源学解释来看,人们对植物有无智慧的结论已经显而易见。不过,也有很多事实表明,植物不仅有智慧,而且有时比动物还聪明,但是人们仍然不太理解为什么没有神经系统和血液的植物会产生智慧。不过,要理解植物的智慧,只能从一些具体的事件着手。

植物的计算能力与预见性

预见性、有决策能力、聪明等等通常都是用来形容人的,对于植物能不能也这么说呢?一些研究人员认为答案是肯定的。比如,英国爱丁堡大学的托尼·特雷瓦瓦斯认为,人们对植物的智慧长期以来严重低估了。植物有计算能力,它们既有远见,而且能记得在它们身上发生过的一切。这些能力完全可以写成推理小说。

植物可以计算,有预先处理未来发生问题的能力。比如,能预见到麻烦和作出怎样避免这种麻烦的决定。植物学家早就发现,正在生长的植物嫩芽能感知邻近的植物,绿叶能吸收光线,但反射红外线。植物能按比例计算出它附近草木受到的红外线辐射的转移。植物能预测这一情况的结果,并规划出它们未来在何处会遭遇竞争和被遮光。通过计算,如果有必要就采取入侵行为。首先长出枝叶去占领有利位置,植物还会让其整个形状,包括叶子的数目和大小、根茎的结构获得在阳光下最适宜的位置。虽然植物不是策划大师,但是它们对环境都有适应性改变的能力。

植物的灵活性和预见性同样让人惊叹。比如,一种叫做dodder的寄生植物具有出色的入侵战略。因为它们可以计算并因此表现出预见性和灵活性。早在1990年,英国研究人员就发现,dodder没有光合作用,但它盘绕着宿主植物,用其枝芽刺进宿主以吸收养分和水。寄生植物的聪明在于它可以预算出宿主能产生多少能量,然后再决定以多大的努力扩大它的入侵(寄生)。

比如,宿主树如果长得叶肥枝大,能量多,寄生的dodder就会多盘绕宿主树几圈,这样它能长出较多的枝丫来吸取营养。但是如果宿主树较小,寄生的dodder就会少盘绕宿主树几圈,以避免自己的能量浪费。这种数学计算类似于动物的计算,何时该吃东西,何时该运动。

芥草是一种只能存活六周的普通植物。如果其根尖上的平衡石:一种用来与外界其它植物进行沟通的淀粉状“大脑”被切断后,它就无法存活。而且芥草这种颜色淡淡的寄生小植物似乎能感知周围朋友、敌人或食物的存在。并且能迅速做出怎样靠近它们的决定!

一种生活在美国西北部的植物盾叶鬼臼可以根据对天气特征的估计,计划未来两年的生长状况。

由于科学家们已经获得了一些很有价值的发现,即使那些对”植物智力”的进化范例持怀疑态度的人也不得不承认。下至最简单的木兰、蕨类植物,整个植物群都对大森林里的情况“了如指掌”。

一些科学家认为,植物群能够审慎地考虑它们的生存环境,预测未来,征服领地和敌人,有时候让人觉得它们有未卜先知的神力。从园丁到哲学家,很多人都从植物那里得到了极具价值的启示。

植物的多种感觉和对环境的反应

植物首先有感觉。它们能探测到阳光、声音、化学物质、振颤和接触,并作出反应,也能对水、地心引力和温度作出反应。植物对上述因素作出反应一般是改变它们的生长模式,但是这种改变是相当复杂和多变的,也是人们几乎无法想像的。过去植物学家和生态学家常常用抢夺、竞争和天敌入侵来描述植物的反应和变化。但实际上,从植物感觉自己周围的环境问题开始到决定自己如何生长和生存,这就是植物智慧的表现。

植物惊人的规避行为就是对环境的一种典型反应和适应。棕榈树有一个长在主根上的杆茎,所以它能在土壤上挺立。但是当邻居侵犯它的光线或营养供应时,它会采取非常明显的规避行为,即向后方的阳面长出新的主根,而整个植物向后移到阳光完全照射的地方,但处在阴影部分的棕榈则会死掉。此外,一些实验证明,相邻的有关植物能彼此感受到竞争者根须的存在,因而会向另一个方向生长,尽管这些地方并无充足的养分。所以,这些行为是一种有意的行为,而且肯定是对环境的适应性行为,所以可以看做是植物的另一种智慧。

植物的决策能力和灵活性

此外,植物的行为有许多还类似于人的反射、直觉和恐惧。由于预感到自己的邻居可能长得超过自己,植物就会长得超过邻居。这意味着植物与邻居之间达成了一种妥协的生长模式,以此来解决某些冲突,比如风的震颤,它总是阻止植物生长;或者是红外线,它经常刺激植物。因此植物看起来是一个聪明而富有经验的决策者。这种决策好像也是有计划性。

但是,一些植物也会表现出行为的灵活性,而非仅仅是对环境的简单反射或有计划性。比如,植物在土壤中的根须常常跟随矿物质或湿度而转移,但它们并不总是采用这种简单的方式。一种叫做glechoma的草本植物属于匍匐草类。它们生长在肥沃土壤中时,这种草会长出很多分枝、根和叶,它们也会快速长成一团团的根,充分吸收局部土壤的营养。但是,它们长在较为贫瘠的土地上时,却会蔓延得既宽广又快速,好似在逃窜一般,而且它们的根茎通常变得较细,分枝也迅速减少。

不过,植物的智慧主要表现在它们对环境反应的微妙的灵活性上,重要的是它们有对环境的适应性变化,而不仅仅是适应环境。而研究表明,它们对环境的适应性反应是因为它们能对15种以上的不同感觉信号起反应,包括光、化学物质、水、地心引力、对土壤的感受以及受到损伤等。无论这些因素是同时出现还是单个出现,它们都可能加以比较和感觉。

现在,科学界一直在争论大自然本身究竟有没有“智力”,实际上,有关植物如何“研究”它们所处的环境并对所处的环境做出反应的一些非同寻常的新发现,为这个争论提供了强有力的证据。

英国苏格兰爱丁堡大学植物生物化学家、着名植物智能学者安东尼·特莱瓦斯说:“人们对待智力的态度发生了实质性转变。人们对智力的概念正在从狭隘观点的束缚中解放出来,相信并不只有人类才拥有智力,其它生命体同样拥有这种属于人类的东西。”

即使没有苏格拉底哲学的逻辑性或莎士比亚似的思维表现形式,植物“大脑”的主题在植物学讨论会上也已经成为争论的焦点。有人对此表示怀疑,植物当然不会谈恋爱、烤奶酥或是吟诵优美的诗句。那么仅仅通过植物对其环境所做出的简单反应就能断定植物具有活跃的、有意识的推理能力吗?

但已逝植物遗传学家、诺贝尔奖得主芭芭拉·麦克林托克称植物细胞“具有思想性”。达尔文就曾写过有关根尖“大脑”的文章。科学家们现在说,植物不仅能彼此间进行交流,也能通过编制气体蒸发密码与昆虫交流,还能通过“细胞计算方法”完成欧几里得几何学的计算。另外,植物似乎还能像易怒的老板一样,把芝麻大的一点小事牢牢记在心里。

科学家探讨如何能证明植物也有智力,而不是只能在花盆里繁殖的简单生物体。

对越来越多的生物学家而言,知道植物可以对其他物种提出挑战并向其施加影响这个事实,本身就足以证明植物具有基本的智力。位于盐湖城的犹他大学的生物学家莱斯利·斯泊斯认为:“如果智力指的是掌握和应用知识的能力。那么,植物绝对具有智力。”

对于植物“智力”,其中一个重要发现是从同一个母体植物上切下来的两个切片或从同一个母体植物上克隆的两株小植物,即使在相同条件下对它们进行培育,它们也会表现各异。

特莱瓦斯博士说:“我们现在了解到植物拥有自我识别的能力,事实上植物本身就具有这种非同寻常的能力。”但是好像一直没有人认真研究过这个问题,现在人们以及部分植物生物学家普遍的观点是,植物只是在花盆里繁殖的简单生物体。

也有人表示怀疑,认为植物的复杂行为只不过是机械似的指令。

美洲印第安人中有一种古老仪式,每当玉米要结出棒子的时候,年长的印第安妇女、老人就到玉米地里跟“玉米妈妈”交流,用商量的口吻与一株株玉米谈话,以期达成友好共识:“让你的孩子,玉米种子们养活我的孩子吧!我也要让我的孩子养活你的孩子,并且要让我的孩子世世代代都种玉米。”但这些传统文化中流传的东西只是体现了人渴望与植物交流,证明原始人对自然的畏惧,并不意味着植物有意识,可以与人进行交流。

甚至在当今科技发达的美国,许多大学建起了一个又一个植物研究实验室。有的专家在揭示遗传的奥秘,有的专家则通过激光显微镜分析有生命植物的内部工作原理。直到今天,植物生物学家仍在探索“信号转换”之谜或者遗传、化学和激素序列如何分散为植物的复杂行为。

但是也有专家对此表示怀疑,认为植物并不是智能产品,其复杂行为只不过是机械似的指令,更多是来自遗传,并不具有智能。一些人将智能归因为植物亲缘性——复杂的人类特性的过度简单化。

智力是一种自我意识,植物是否具备这一点还有待进一步研究。

尽管科学家对植物的研究日益深入,但植物的复杂指令如何被明确表达和执行,至今仍不为人所知。美国北卡罗来纳州植物生物学家黑克·温特·塞德罗夫说:“目前,我们对植物的工作原理还有许多有待于了解的地方,但智力在很大程度上是指自我意识,植物显然不具备这一点。”

美国宇航局给予北卡罗来纳州立大学资金用于研究重力对农作物的影响,在一定程度上是因为他们最新发现植物具有与人类非常相似的神经传递素,这也许能够为科学家提供更多线索,最终找到重力是如何影响有意识的人类。

美国国家科学基金会已拨款500万美元用于查明分子“时钟结构”。通过分子“时钟结构”,植物知道何时生长,何时开花。

对于植物“智力”的研究可能有助于科学家培育出新物种。

人们对植物“智力”的讨论正在快速超越理论层面。在太空,“聪明植物”不仅能提供食物、氧气和清洁的水,还能为寂寞的太空旅行者提供有价值的“伙伴”。如果美国人将来登陆火星,那么这将给宇航员带来极大的便利。比如,对芥菜平衡石工作原理方面的研究,也许将来有一天能帮助科学家培育出在只有地球1/8到3/8重力环境下就能生长的谷物。

可是,就现在而言,普通的室内植物还难以赢得人们的尊敬,即使是那些研究它们的人有时候也没把它们当回事儿。斯泊斯博士说:“我攻读博士后时,我的一个邻居看到我买回植物,也不给它们浇水,最后还把它们扔出来,然后再买回来,再扔出去,她当时以为我疯了。如果她知道我拥有植物学博士学位的话,我想她可能要疯了!”

植物的数学奇趣

人类很早就从植物中看到了数学特征:花瓣对称地排列在花托边缘,整个花朵几乎完美无缺地呈现出辐射对称形状,叶子沿着植物茎秆相互叠起,有些植物的种子是圆的,有些是刺状,有些则是轻巧的伞状……所有这一切向我们展示了许多美丽的数学模式。

创立坐标法的着名数学家笛卡尔,根据他所研究的一簇花瓣和叶形曲线特征,列出了x3+y3-3axy=0的方程式,这就是现代数学中有名的“笛卡尔叶线”(或者叫“叶形线”),数学家还为它取了一个诗意的名字——茉莉花瓣曲线。

后来,科学家又发现植物的花瓣、萼片、果实的数目以及其他方面的特征,都非常吻合于一个奇特的数列——着名的斐波那契数列:1、2、3、5、8、13、21、34、55、89……其中,从3开始,每一个数字都是前二项之和。

向日葵种子的排列方式就是一种典型的数学模式。仔细观察向日葵花盘,你会发现两组螺旋线,一组顺时针方向盘绕,另一组则逆时针方向盘绕,并且彼此相嵌。虽然不同的向日葵品种中,种子顺、逆时针方向和螺旋线的数量有所不同,但往往不会超出34和55、55和89或者89和144这三组数字,这每组数字都是斐波那契数列中相邻的两个数。前一个数字是顺时针盘绕的线数,后一个数字是逆时针盘绕的线数。

雏菊的花盘也有类似的数学模式,只不过数字略小一些。菠萝果实上的菱形鳞片,一行行排列起来,8行向左倾斜,13行向右倾斜。挪威云杉的球果在一个方向上有3行鳞片,在另一个方向上有5行鳞片。常见的落叶松是一种针叶树,其松果上的鳞片在两个方向上各排成5行和8行,美国松的松果鳞片则在两个方向上各排成3行和5行……

如果是遗传决定了花朵的花瓣数和松果的鳞片数,那么为什么斐波那契数列会与此如此的巧合?这也是植物在大自然中长期适应和进化的结果。因为植物所显示的数学特征是植物生长在动态过程中必然会产生的结果,它受到数学规律的严格约束。换句话说,植物离不开斐波那契数列,就像盐的晶体必然具有立方体的形状一样。由于该数列中的数值越靠后越大,因此两个相邻的数字之商将越来越接近0618034这个值。例如34/55=06182,已经与之接近,这个比值的准确极限是“黄金数”。

数学中,还有一个称为黄金角的数值是1375°,这是圆的黄金分割的张角,更精确的值应该是13750776°。与黄金数一样,黄金角同样受到植物的青睐。