五、植物未知
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
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2.5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。
植物登陆之谜
大家知道,地球上最早的生命是在海洋里,后来逐渐登上了陆地,陆地上才有了植物。可是,是哪一种植物最先登陆的呢?
有人认为最先登陆的是裸蕨类植物。其理由是这种植物有维管束,它可以把水分输送到植物体的各个部位,供叶片进行光合作用和蒸腾作用。他们把有无维管束作为判断是不是陆地植物的标准。持这种观点的科学家认为,自从裸蕨出世500万年以后,便朝着两个方向发展。一类是工蕨属挺水植物,在长期进化过程中,把光秃无叶的枝茎表面细胞突出体外,像突起的鳞片,逐渐变成小型叶的石松类植物和楔叶类植物。莱尼属植物是生长在沼泽地中的半陆生植物,逐渐朝着大叶型方向演化,最后形成直蕨类植物和种子植物。
有人认为最早的陆生植物应该是苔藓。持这种观点的人认为,因为陆地上最早的植物比较原始,不一定非有维管束不可。尽管苔藓类植物的体内结构比较简单,输导组织不发育或不甚发育,但是,植物界从苔藓开始已出现颈卵器与精子器。这是一种保护生殖细胞的复杂的有性生殖器官。尤其是在颈卵器中能发育成幼态植物——胚,胚才是陆生植物特有的象征。
有人认为最早登陆的植物是藻类。持这种观点的人着眼于植物的光合作用。科学家们从藻类中已经发现叶绿素、岩藻黄素、藻红素和藻蓝素等多种光合色素,其中绿藻门类植物所含的色素种类及组成比例与陆地植物的光合色素比较一致,而且细胞内的贮藏物质也都是淀粉。由此推论,最先登陆的植物应该是绿藻门类。
以上种种假说,还都有不能自圆其说的地方,要想揭开最先登陆植物之谜,还需要有力的证据。
植物睡眠之谜
植物是需要睡眠的,有些植物的睡眠很容易就能观察到。比如合欢树,每到夜晚,就会把镰刀样的小叶子成双成对地合抱在一起,进入了“梦乡”。这时,花生的叶子也全都向上关闭着,小枝都有气无力地耷拉下来,显然,它已经熟睡了。睡莲也是这样,白天怒放的花朵,这时也都全部闭拢起来。第二天清晨,当太阳升起来的时候,睡了一夜的合欢叶子、花生叶子又都舒展开来,睡莲也慢慢张开了花瓣。
除合欢树、花生以外,还有红三叶草、酢浆草、白屈菜、羊角豆等,它们的叶子也都是晚上合闭,白天伸开。晚上睡觉的花朵,除睡莲外,还有郁金香、番红花、蒲公英等。
有些植物睡觉的时间不是在晚上,而是在白天。晚香玉就是这样,一到晚上就精神十足,白天却无精打采。烟草花也是白天闭合夜间开放。
随着季节的变化,当严冬到来的时候,植物的叶子就开始枯黄凋落,整植株部进入了休眠状态,各部分都停止了生长,在酣睡中度过寒冷的冬天。有的植物只是部分在睡眠,如腋芽。
植物学家把这种现象叫做睡眠运动,很早就引起了科学家的注意。
早在1880年,植物的睡眠运动就引起了著名科学家达尔文的关注。他通过对69种植物的夜间的活动作了观察和记录后发现,如果一些叶子因叶片上积聚了露水,或人为地保持叶子在白天的样子而不能自由运动,比能自由运动的叶片更容易遭受寒露或霜冻的袭击。他认为,植物叶子在夜间的活动由于减少了自身热量的散发,有效地抵御了夜晚的寒冷,因而有助于植物的成长。达尔文的观点因未得到事实的证明,所以一直未引起科学家应有的注意。
直到20世纪60年代,欧美和日本的一些科学家们才开始研究植物的睡眠运动,对此提出了种种假说。其中有人认为,叶子的睡眠运动能使植物免受月光的侵害,因月光的过多照射,可能干扰植物的光周期感官机制,损害植物对昼夜长短的适应。这就是一时很流行的“月光理论”。但这一理论对许多现象难以解释,比如:有些热带植物不具有光周期现象,却也出现了睡眠运动。
前不久,美国加利福尼亚州斯克雷帕斯海洋研究院的行为生理学家恩莱特根据自己的实验,对植物的睡眠现象提出一种新的解释,认为植物叶子在夜间的这种姿态能保持其自身的温度,从而促进叶子的生长。他的这一结果是用灵敏的“热量探测针”对蚕豆类豆科植物的叶子测量出来的。他发现,保持白天姿态的叶子,它的平均温度总是比叶片处于垂直状态的叶子的平均温度要低1℃。别看温差这样小,可对植物的生长却有着重要的影响。在相同的环境下,具有睡眠活动的植物生长速度较快,而且比不睡眠的植物具有更大的长势,生长速度可增快20%。
植物睡眠的奥秘一步步被揭开,人们对植物这种现象的认识越来越清楚。但是,还有一些现象用以上理论还难以给予圆满解释:有睡眠运动的植物真的比其他没有睡眠运动植物生长得快吗?有些白天睡眠的植物也是为了保持温度吗?没有明显睡眠现象的植物就不睡眠吗?这些还都是未解之谜。
植物落叶之谜
随着阵阵萧瑟的秋风吹来,遍地是各种植物黄色的落叶。人们不禁要问,为什么植物会落叶?而落叶为什么多发生在秋天?科学研究认为,影响植物落叶的条件是光而不是温度。实验也证明,增加光照可以延缓叶片的衰老和脱落;反过来,缩短光照时间则可以促进落叶。夏季一过,秋天来临,日照逐渐变短,便会满地黄叶。但是,仍有许多问题无法解释,既然影响植物落叶的条件是光照,那么,光照究竟又是通过什么机制在控制落叶?另外,常绿植物的落叶又是怎么回事?相信这些谜底将会随着科学的不断发展而被揭示出来。
食人植物之谜
世界之大,无奇不有。近些年来,不断出现报道食人植物的消息。这样的消息,留住了许多人的目光。
最早报道食人植物的是来自19世纪后半叶的一些探险家。其中有位名叫卡尔·李奇的德国探险家,在一次探险归来后说:“我在非洲的马达加斯加岛上,亲眼见到过一种能吃人的树木,当地居民把它奉为神树。曾经有一位土著妇女,因为违反了部族的戒律,被驱赶着爬上神树,结果树上8片带有硬刺的叶子把她紧紧包裹起来,几天后树叶重新打开时,只剩下了一堆白骨。”从此以后,关于食人植物的传闻便风传开来,同时关于食人植物的报道也多了起来。
在印度尼西亚的爪哇岛上,还生长着一种名叫“奠柏”的可怕的吃人树。这种树是由许多柔软的枝条构成的。平时,这些枝条是任意舒展着的。一旦有人或野兽无意中触动了其中一根枝条,树就好像得到了警报,并随即动员所有的枝条迅速行动起来,把人或兽紧紧抓住,就像海里的章鱼一样用触手卷住猎物。同时,枝条便会流出一种胶状的液体,把人或兽消化掉。然后又重新展开枝条,等待着下一次机会。
当地人非但不肯将这种可怕的树毁掉,反而竭力加以保护。因为这种树流出的胶液是一种珍贵的药材和工业原料。可采集这种胶液是要付出生命危险的。当地人想出了一种巧妙的对付办法,他们先用一筐鲜鱼喂给树吃。当树吃饱鱼之后,便像吃饱喝足的懒汉一样,即使有人再去碰它的枝条,它也不愿意动手动脚了。他们就这样采到了胶液。
在巴拿马的热带原始森林里,还生长着一种类似奠柏的“捕人藤”。如果不小心碰到了藤条,它就会像蟒蛇一样把人紧紧缠住,直到勒死。
据报道,在巴西森林里,还有一种名叫亚尼品达的灌木,在它的枝头上长满了尖利的钩刺。人或动物如果碰到了这种树,那些带钩刺的树枝就会一拥而上,把人或动物围起来刺伤。如果没有旁人发现和援助,就很难摆脱这种困境。
这一次次耸人听闻的报道,使植物学家对此不能无动于衷。1971年,由一批南美洲科学家组成的一支探险队,深入马达加斯加岛,在传闻有吃人树的地区进行了广泛的调查,结果一无所获。
对于食人植物,很多人持肯定态度。众所周知,有一些植物对光、声、触动都很敏感,如葵花向阳,合欢树的叶朝开夜合,含羞草对触动的反应。最近又有人发现,植物也有味觉、痛觉,甚至也会唱歌。由此推论下去,食人植物的存在不是没有可能的。
食虫植物之谜
人要吃肉,有些动物要吃肉,殊不知有些植物也要吃肉。可植物吃起肉来,比起人和动物,那要差得远了,因为植物不会动,但植物也自然有一套捕捉小动物的诀窍。
食虫植物的足迹几乎遍及世界各地,主要分布在热带和亚热带地区,其他地区则不多见。食虫植物的家族也很庞大,全世界大约有5百多种,高等食虫植物有猪笼草、瓶子草、狸藻、茅膏菜等品种。在各种各样的环境中,几乎都有食虫植物生长。有的生长在水里,有的生长在酸性沼泽地或泥炭地上,有的分布在平原,有的生活在丘陵和高山上。每种食虫植物,几乎都有与众不同的叶子,有的像瓶子,有的像囊袋,有的像蚌壳,有的像勺子。
每种捕虫植物都有自己的捕虫方法。有的叶上有蜜腺,能分泌出香甜的汁液,引诱昆虫来捕食,把昆虫粘住;或让昆虫跌进设好的陷阱中去,锁住或关牢。特殊的腺体能分泌出近似动物胃液的酸性消化液,用来吸收昆虫体内的氨基酸和矿物质。这些食肉植物的对象主要是昆虫,像孑孓、苍蝇、蚊子、黄蜂、蚂蚁等小动物,较大的有蜻蜓等。有的还能捕捉青蛙和小鸟。它们捕捉一次,就能吃上10天20天的。
最早注意到食虫植物的是达尔文。早在1875年,他就曾写过一本《食虫植物》的书。达尔文曾用蒸馏水、糖水、含氮化合物溶液、砂粒、玻璃屑、鸡蛋和肉末等东西在茅膏菜、捕虫堇和捕蝇草等食虫植物的叶子上做实验,证明这些食虫植物的食虫功能主要是受含氮化合物刺激的结果。他还分析,这类植物体内可能有像运动神经中电脉冲一样的信号,由触发毛迅速传递给内部的运动细胞,进而引起运动细胞的迅速反应。
牛津大学的学者罗宾斯根据达尔文的思路,对捕蝇草进行研究后提出,这种刺激是化学刺激,可能是尿酸,因为所有昆虫的排泄物中都含有丰富的尿酸。
英国威尔士大学的赫里森和诺克斯等科学家在1979年还曾对食虫植物消化、吸收过程进行了研究。他们用同位素碳14标记的海藻蛋白来“喂养”捕虫堇,用来跟踪蛋白质在植物体内的运动。他们发现,蛋白质的最终消化物——氨基酸和肽,仅在2—3个小时内就移到了叶子里,然后在1—2个小时内就可达到茎、根部及其他生长点。他们把食虫植物的消化循环分成分泌和回收两个阶段。当昆虫等刺激到腺体时,就会促使消化液外溢,然后通过植株的其他部分形成的扩散梯度而被腺体回收。
西德达姆施塔理工学院的学者勒特奇通过自己的实验得出了与上述两人不同的结果。类似猪笼草这类袋装植物,不是借回收消化液来吸收氨基酸和肽,而是靠植物体内特殊的“泵”来实现的。这种泵是靠植物新陈代谢所提供的能量驱动的,它的吸收是有选择性的。食虫植物真有这样一个泵吗?这个泵在什么地方,现在仍不得而知。
有些科学家认为,粘液腺所分泌的粘液是由腺毛分泌细胞内的高尔基体合成和贮存的。高尔基体产生许多囊泡,囊泡遂渐移向质膜,并同质膜融合,粘液就排出到质膜外,最后经过细胞壁分泌到腺体表面。消化腺分泌的消化液内含有各种酶,如蛋白酶、酯酶和酸性磷酸酶等。
西德海德堡大学的植物生理学家博普和韦伯认为,食虫植物的食虫功能与3—吲哚乙酸有关。英国伦敦大学的医学生理学家布东·桑德斯认为是食虫植物体内的电脉冲帮助了它们的捕虫动作。这一观点得到了加拿大渥太华卡林顿大学昆虫生理学家雅哥布逊的证实。但这一观点很快遭到了人们的反对。许多研究证明,植物体内的电活动起的作用并不重要。
科学家们之所以这样热衷研究食虫植物,是因为它的意义十分重大。如果人们一旦掌握了这种植物食虫的秘密,就可能在贫瘠的土地上培育出能自动补充营养的高级植物。
植物探矿之谜
整个自然界离不开植物。没有植物,人类就无法生存。因为植物可以绿化大地,净化空气,为人们提供粮食和蔬菜。除此之外,植物还能帮助人们寻找地下的宝藏,可见植物对人的恩惠是无穷无尽的。
世界上有许多铜矿就是根据植物找到的。赞比亚西北省的卡伦瓜有一个世界著名的铜矿。这个铜矿的发现,就是得益于一种开蓝色花朵的铜花。我国北部生长着一种叫海州香薷的草本植物,这种植物倍受地质工作者的青睐。因为凡是有这种植物的地方,那里往往埋藏着铜矿,因为这种植物的根部含铜量很多。在我国,这种植物已正式被列入铜矿指示植物。在乌拉尔山区,有种开蓝色花朵的野玫瑰,人们分析,这种奇怪的颜色可能与铜矿石有关。经勘探,果然在那里找到了一个铜矿。
还有些植物成为黄金的向导。1934年,捷克斯洛伐克化学家巴比契卡等人把玉米烧成灰,研究其化学成分时,竟然发现里面有黄金。接着,他们又对当地其他几种植物如向日葵、冷杉和山毛榉进行灰分分析时,也发现了黄金。结果在这里找到了一个金矿。还有一些植物,如问荆、鸡脚蘑、凤眼兰等,也都有吸收土壤中黄金的能力,所以,在这些植物生长茂盛的地方,很可能有金矿。我国地质工作者在野薤子的指引下,在湖南西部的会同县找到了一个金矿。
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2.5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。