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第21章 植物天地(5)

在印度有一种树非常奇特,如果不小心碰到它的枝条,你就会立刻产生触电般的难受感觉。原来,这种树可以发电和蓄电,而且随着时间的不同,蓄电量也会发生变化,午夜带的电量最少,中午带的电量最多。有人推测,这可能与太阳光的照射有关。这种“电树”引起一些植物学家和生物学家的注意,如果能揭开它发电和蓄电的秘密的话,也许按照它的发电原理,我们可以制造出一种新型的发电机来。

早在1918年,英国有一名钟表匠托尼·埃希尔,就做了一个异想天开的实验:把2个电极插入一个柠檬,一边是铜钱,一边是锌线,然后把柠檬与一个小型钟表上的电动机和电路相连接。有趣的事情发生了:像接通了电源一样,钟表的指针开始走动。令人难以置信的是,这只表在这个小小的柠檬的帮助下,一直走了5个月之久。实验证实:植物中蕴藏着相当大的能量,可以用来发电。这一发现给正在千方百计寻找新能源的科学家带来了福音,许多科学家从中受到启发和鼓舞,专心致志地投入这项有意义的研究中。

虽然对植物发电目前的研究还有很多困难,但人们并没因此而放弃它。首先,植物作为能源是取之不尽的;其次,它比光能电池有更明显的优越性,在能源缺乏的今天,植物发电具有广阔的前景。

食肉植物知多少

动物吃植物是天经地义的,而植物吃动物就显得有些不可思议了。可是,这个世界上却的确存在着吃肉的植物。

植物怎么会“吃肉”

食肉植物又称食虫植物,借助特别的结构,它们能捕捉昆虫或其他小动物,并通过消化酶、细菌或两者的作用,分解小虫,然后吸收其养分。

目前已发现了约400多种食肉植物,这些植物多为绿色植物。研究发现,食肉植物能分解捕获的动物,这个过程和动物的消化过程非常类似,分解的最终产物,尤其是氮的化合物及盐类,就为植物所吸收了。

食肉植物多数能适应极端艰苦的环境,都能进行光合作用,又能消化动物蛋白质。其诱捕工具多为叶的变态。有些食肉植物几乎遍布世界的各个角落,其中的捕蝇草反应最为迅速。食肉植物生长的环境大都是潮湿荒地、酸沼、树沼、泥岸等水分丰富而土壤酸性缺乏氮素的地方。不过,无论水生、陆生或两栖,食肉植物都有相似的生态特点。大部分食肉植物是多年生草本,高不过30厘米,常仅10~15厘米,个别种类有长至1米的,最小的坷以隐藏在水藓沼泽的藓类中。

猪笼草

作为一种人们比较熟悉的食肉植物,猪笼草主要分布在印度洋群岛、斯里兰卡及我国的云南和广东南部等地,大约3米高,是一种常绿半灌木。猪笼草的叶子宽而扁平,很长,紧贴在枝节部分。叶子中间部分延伸成细长的卷须,而它之所以叫做猪笼草,是因为叶子最外边部分就像个悬挂着的“瓶子”。这“瓶子”长长的,色泽鲜艳,乍一看好像一只猪笼;叶子的最末端就是“猪笼”的盖子。

猪笼草的笼子长约15厘米,内壁、笼口布满了可以分泌出又香又甜蜜汁的蜜腺。这种又香又甜的蜜汁,可以吸引小飞虫。可当小飞虫飞来吃蜜时,常常会因光滑的笼口而失足跌进笼里。这时候,猪笼草马上就会盖紧笼盖,使小飞虫有翅难逃。由于笼壁非常光滑,虽然倒霉的飞虫在里面使劲往上爬,可根本爬不上来,而且笼壁的消化腺受到飞虫挣扎的刺激,会立刻分泌出一种又黏又稠的消化液,把小飞虫化成肉汁。

猪笼草的种类很多,全世界一共有70多种,除了蛾、蜜蜂、黄蜂等昆虫,它甚至还能捕食蜈蚣、小老鼠等。

狸藻

狸藻也是一种“食肉”植物,它生活在各地池沼中。这是一年生的草本植物,总是全身都沉在水里(除秋季开花期外)。它的茎细而长,上面还有许多分枝,枝间有血多由叶变成的捕虫囊散生着,囊口有活瓣能向里开动,口缘生有几根刺毛,常会随水漂动。当小虫顺水游入囊内时,只能向里开的活瓣就会牢牢将小虫关在里面,小虫只得乖乖地束手就擒,成了狸藻的美餐。有人曾进行过测试,狸藻捕虫,前后持续甚至不超过1分钟。

更有意思的是,科学家还发现,如果不让狸藻捕食虫子,它都不能开花结果。看来,“食肉”是狸藻生命中不可缺少的一环。

宽苞茅膏菜

宽苞茅膏菜是一种多年生柔弱小草本,别名落地珍珠、食虫草、捕虫草、草立珠、一粒金丹、苍蝇草、山胡椒等,生于林下阴湿草地或山坡草地上。地下有球形块根,叶互生,有细柄;叶片稍呈半月形,表面有许多能分泌粘液的腺毛,初夏开花。

植物都是依靠叶绿素的光合作用制造营养物质而生存,然而也有少量植物却能捕食小昆虫以吸取营养物质,作为这一类食虫植物,茅膏菜可捕捉昆虫,然后分泌液体消化吸收虫体的营养物质。

奠柏

有一种叫奠柏的树,生长在印度尼西亚的爪哇岛上,这种树有八九米高,长着很多很长的枝条,如果不小心碰到它们,全树的所有枝条就立刻向一个方向一致行动,如同得到了某种号令似的,像条条魔爪一样一齐伸过来,紧紧地把人缠住。而且人越挣扎,它便把你勒得越紧。不仅如此,伸出的“魔爪”上还会分泌出浓浓的胶液,糊住人的耳鼻口眼,直到把人活活勒死。因此,人们都会对这种怪树望而生畏,绕道而行。当然,不仅人,其他冲撞它的动物也不能幸免。

为什么这种树会吃人呢?人们分析,由于长期在贫瘠的土壤里生长,它所需要的养分得不到保证,因此便“饥不择食”,掌握了掠食动物的本领——动物被粘住后腐烂掉,便成了它的营养品。

新知博览——为什么会有连理树

两棵树的枝或根合生在一起,通常被人们称为“连理树”。这种现象在深山老林里并不鲜见,那么这种连理树是如何形成的呢?

自然界中树木的这种连生现象实际上是天然嫁接。现在,在园林生产上,人们常采用的同科或同属植物进行嫁接,就是受自然连理现象的启发。

连理树的形成由于情况不同,也有不同的原因。一种是相邻的两棵树随着不断生长,当它们的枝杈相交时,在风力的经常作用下,树皮长时间摩擦被磨破而露出形成层,相交之处的形成层在风停后便产生了新细胞,使它们相互愈合而形成了连理枝。

另一种情况是因为藤本植物的作用,它把相邻两棵树的枝杈缠绕在一起,相互挤压表皮,时间一长,接触部位的形成层凸起,连成一体,也就形成了连理树。

还有一种情况是根的连理。当相邻树木的根并行生长时,它的直径逐渐加粗而相互挤压,根的表皮破裂就形成了连理根。

现在,根据连理树形成的道理,人们人工培养出各种奇趣的连理树来装点园林,美化我们的环境。

植物的年轮之谜

人和动物都是有年龄的,而树木则有年轮。树在被锯倒之后,我们从树墩上就可以看到许多同心的轮纹,一般每年形成一轮,因而也被称为“年轮”。那么,年轮是怎样形成的呢?它又是怎样把大自然的变化记录在身的呢?

年轮的形成

由于受到季节的影响,植物的生长具有周期性的变化。在树木茎干韧皮部的内侧,有一层“形成层”,它的细胞生长得特别活跃,分裂也快,这样就能形成新的木材和韧皮部组织,树干的增粗全都是它活动的结果。

形成层在每年春夏两季天气温暖雨水充足时,细胞活动也特别旺盛,细胞分裂较快,向内就会产生一些腔大壁薄的细胞,输送水分的导管多而纤维细胞较少。这部分木材质地疏松,颜色较浅,称为“早材”或“春材”。

而在夏末至秋季,气温和水分等条件逐渐地无法满足形成层细胞的活动,所产生的细胞也小而壁厚,纤维细胞较多,导管的数目也极少。这部分木材质地致密,颜色也深,称为“晚材”或“秋材”。

每年形成的早材和晚材,便逐渐过渡成一轮,代表一年所长成的木材。在前一年晚材与第二年早材之间,界限分明,从而成为年轮线。

树木的年代

作为树木独特的语言,年轮不仅能为人们提供树木的年龄,还能对很多自然现象做出记录和提示。

美国科学家道格拉斯在19世纪90年代末,创立了一个新的科学领域——树木年代学。这门科学把年轮当作过去气象类型标准的尺度来研究,从树桩、木块及活树上,可以看出年轮的宽窄。在很大程度上,树木每年的生长都取决于土壤的湿度:水分充分的时候,年轮会很宽。通过对同一地区树木年轮的比较,我们能判断出每圈年轮的生长年代,然后就可以划分出每圈年轮所代表的准确日期。

年轮记录自然的历史

1899年9月,美国阿拉斯加的冰角地区曾发生过两次大地震。经过对附近树木的年轮进行分析研究后,科学家发现树木在这一年的年轮较宽,说明树木在这一年的生长速度较快。科学家认为,这是因为由于地震的作用,树木的生态环境得到了改善。他们还发现,由地震造成的树木倾斜、树根网系的分崩瓦解等现象,也都能在年轮上看出来。

此外,年轮还可以提供过去年代火山爆发的记录。树木的生长期中,如果当气温降到冰点以下,树体就会受到霜冻的损害,年轮内就会出现疤痕。这种寒冷气候常常都与火山爆发有关。因为火山爆发会给大气层喷入尘埃和其他一些物质,遮住阳光,使地球的温度降低。因此,通过年轮内的疤痕就可以判断火山爆发的时间。

相关链接——植物为何能长生不老

在世界各地,到处可见年龄达数百、数千岁的老树,水杉是世界上寿命最长的植物,有的甚至可以活到4000年以上。甚至在美国还有成片的长寿林。而即使是在动物界被视为长寿象征的乌龟,顶多也只能活到几百岁而已,人类的寿命就更短了。那么,为什么植物的寿命远比动物的长呢?

事实上,植物和动物延续生命都是靠繁衍子孙。动物的繁殖需要精子和卵子的结合,即使是“克隆”,也需要有卵细胞或胚胎细胞的参与。而植物却可以单细胞(借助自身细胞)繁殖,它可以不停地分裂而“永不死亡”。我们知道,满山遍野的植物往往会因为一场森林火灾化为灰烬,但一到次年的春天,烧焦的树干上便可以重见稀稀疏疏的新绿。

1963年,英国的史基瓦德把切下来的一小块胡萝卜放在培养液中,不久不少细胞从胡萝卜块中游离出来。将这些细胞放到培养基上,细胞就会开始繁殖,在试管中长成整个的胡萝卜。史基瓦德首次证明了构成植物体的每一个细胞都可以再度发展成新的个体,这也许就是植物长寿的奥秘所在吧。

岩石上开花的奥秘

我们都知道,土壤是高等植物生长的根基,植物需要从土壤中用自己的根系汲取必要的水分和营养。有谁能想到没有生命的石头上也可以“开”出花来呢?

其实,真正的岩石也并非寸草不生。虽然高等植物在光秃秃的岩石上显得有些无能为力,但一些低等的石生植物却能在岩石上表现出它们强大的生命力。

石生苔藓

石生植物的生存环境非常残酷。白天,阳光照耀着岩石,石头上的温度可高达50~60℃,夜间则很快下降到最低点。另外,由于岩石是绝对干燥的基质,石生植物只能利用自己的整个表面来吸收水分,同时为让自己附着在岩石上生存,还要具备有效的固着器官。如此恶劣的条件,只有藻类、地衣和苔藓植物才能生存。

生长在岩石上的苔藓植物主要有黑藓类、灰藓类和紫萼鲜类。东北的黑藓一般生长在高寒地带的干燥花岗岩上,它的植物体密集丛生,在岩石上形成一层黑红色的稠密垫子,并带有光泽,茎高约两厘米,叶片密集地生于茎的上半部,下部茎通常裸露。

由于石生植物环境的水量不平均,当环境干燥时,它的叶子即呈覆瓦状紧贴于茎枝上,潮湿时才会展开。

植物中的两栖类

在植物界里,也有两栖类的植物,那就是苔藓。同青蛙一样,它们的生长发育分为幼体和成体,并能产生精子和卵子,进行有性繁殖。苔藓的受精时需要有水的条件,这也表现出了它们的水生习性。而有的阶段则需要在空气中进行,当受精卵在幼体(即配子体)上形成胚胎,再由胚胎发育成假根(或称足)、茎、叶、孢蒴等成体(即孢子体),成体上的孢子成熟后散发孢子时,这就要在陆上生活了。这又表现出它们的陆生习性。而这些特征,都是典型的两栖类特征。

植物界的开拓者

苔藓植物的孢子落在裸露的石面或断裂的岩石上,就能够萌发,生长成植株。苔藓植物在生长过程中,还能够不断地分泌酸性物质,溶解岩石表面。同时,苔藓植物本身死亡的残骸也会堆积在岩石表面上形成腐殖质。被溶解的岩石和腐殖质经过长期的积累,就会形成土壤,薄层的土壤上可以生长小草和其他小型的植物(根系不太发达的)。植物由小变大,土壤也随着由薄变厚,更多的植物如灌木、乔木等也就逐渐能够生长了。所以说,苔藓植物是大自然的拓荒者。

新知博览——植物也会害怕吗

有人认为,植物也有喜怒哀乐,它们的情感波动表现为生物电的变化。对植物感情的研究最早来自一个美国人巴科斯特的异想天开。1966年,巴科斯特给一棵龙血树浇水时,突然想测测水从根部上升的速度,于是就把测谎仪的电极绑到了龙血树的叶子上。不料测谎仪真的有了反应,就好像人们情绪激动一样,指针剧烈摆动。

巴科斯特为了进一步研究,便改装了一台测谎仪记录器,从而记录下植物的一些微小变化。这一次,他用火柴假装去烧植物的叶子,测谎仪的指针马上又剧烈地摆动起来,这表明龙血树感到“害怕”了。不仅如此,当在它面前杀死其他生物时,龙血树都会产生强烈的反应。

不过有人认为,巴科斯特的实验并不没有科学依据,因为没有神经系统的植物根本就无法形成感情,即使是产生类似动物的神经冲动。测谎仪的指针虽然发生了摆动,也只不过是由于植物体内循环水分的变化引起了电流的变化。但也有人坚持认为植物也能有感情,水分循环的变化就是受控于它们的“情绪”。通过自行设计的一套装置,一位加尔各答大学的物理学教授能够放大并记录植物组织的微小动作。他发现,植物在被喷射麻醉剂之后,面对压力时叶片就无法做出反应,而一旦它们接触到新鲜空气,对于压力的反应与动物肌肉的反应差不多。

究竟谁是谁非?目前还需要进一步的研究。

植物界中的寄生植物

在庞大的植物“家族”中,大多数成员都是“安分守己”的,无声无息地在复杂的大自然环境中自力谋生。它们用根吸收土壤中的水分和养料,用茎、叶的表面吸收空气中的二氧化碳气;凭借阳光在叶绿素——自己“神秘的工厂”里,制造有机物,这就是众所周知的光合作用。光合作用制造的有机物,都在植物的果实、种子和根、茎、叶中贮存着。

这些贮藏物质,既是植物赖以生存的“食物”,也是人类和动物赖以生存的营养物质。从广义上说,这是绿色植物的伟大功绩——绿色植物养活了整个生物世界。