植物的奥秘
自然界的植物种类成千上万,人类认识和了解的植物还只是其中很少的一部分,植物界还有许多奥秘等着我们去探索,去研究。
植物扩张领土之谜
植物界的地盘争夺战
动物为了维持自己的生存,本能地会与同类或不同类动物争夺地盘,这种弱肉强食的现象已是众所周知的事实。
在俄罗斯的基洛夫州生长着两种云杉,一种是挺拔高大,喜欢温暖的欧洲云杉;另一种是个头稍矮,耐寒力较强的西伯利亚云杉。它们都属于松树云杉属,应该称得上是亲密的“兄弟俩”,但是在它们之间也进行着旷日持久的地盘争夺战。
人们在古植物学研究中发现,几千年前这里大面积生长着的是西伯利亚云杉。经过数千年的激烈竞争,欧洲云杉已从当年的微弱少数变成了数量庞大的统治者,而西伯利亚云杉却被逼得向寒冷的乌拉尔山方向节节后退。学者们认为是自然环境因素帮助欧洲云杉赢得了这场“战争”,因为逐渐变暖的北半球气候更加适于欧洲云杉的生长。
植物之间的相生相克
可是仅仅用自然环境因素来解释植物对地盘的争夺,对另外一些植物来说似乎并不合适。因为许多植物的盛衰似乎只取决于竞争对手的强弱,而与自然环境无关。比如在同一地区,蓖麻和小荠菜都长得很好,可是若将它们种在一起,蓖麻就像生了病一样下面的叶子全部枯萎。
而葡萄和卷心菜也是绝不肯和睦相处的一对。尽管葡萄爬得高,也无法摆脱卷心菜对它的伤害。
把蛮横霸道发展到极点的是山艾树。这是生长在美国西南部干燥平原上的一种树,在它们生长的地盘内,竟不允许有任何外来植物落脚,即便是一棵杂草也不行。美国佐治亚州立大学的研究者们为了证实这一点,不止一次地在它们中间种植一些其他植物,结果这些植物没有一棵能逃脱死亡的结局。
经分析研究发现,山艾树能分泌一种化学物质,而这种化学物质可能就是它保护自己领地,置其他植物于死地的秘密武器。
土长植物与外来植物的战争
最令科学家们不解和吃惊的,是土生土长植物与外来植物之间的地盘争夺战。为了美化环境,美国曾从国外大量引进外来植物,没想到若干年后,这些外来植物竟反客为主。比如原产于南美洲的鳄草,从19世纪80年代引进以来,至今在佛罗里达已统治了全州所有的运河、湖泊和水塘。
过去长满径草的西棕搁海滩,现在已经成了澳大利亚树的一统天下,土生土长的径草反而变得凤毛麟角,难得一见了。澳大利亚胡椒也成了佛罗里达州南部的植物霸主。还多亏了有人类干预,否则,这些外来植物会把本地植物杀得片甲不留。
说这些外来植物的耀武扬威是自然因素造成的,似乎没有道理。因为从理论上说,土生土长的植物应该比外来者具有更强的适应当地环境的能力。
如果外来植物是靠分泌化学物质来驱赶当地植物的,那么为什么当地植物在自己的地盘上却反而显示不出这种优势呢?这还有待于科学家的进一步研究发现。
植物中的共生效应
到过森林里的人就会知道,那里浓荫蔽日,因为树木都相距不远。如果是在杉树林,它们就更是相互紧挨着,全都缩手缩脚地笔直站在那里。它们挤在一起不是为了暖和,而是为了大家都能快快活活地成长,这叫做共生效应。共生效应的结果是共同繁荣,对大家都有好处。
同种的植物可以有共生效应,不同种的植物也有共生效应。生物学所说的共生含义,主要是指不同种的两个个体在生活中彼此相互依赖的现象。例如,有一种植物名叫地衣,可它并不是单一的植物,而是由藻类和真菌共同组成的复合体。藻类进行光合作用制造有机养料,菌类则从中吸收水分和无机盐,并为藻类进行光合作用时提供原料,同时使藻类保持一定的湿度。
植物之间的斗争
不过,正如达尔文所说的,大自然在表面看来,似乎和谐而喜悦,实际上却到处都在发生搏斗。实际情况也确实如此,大鱼吃小鱼,弱肉强食的现象无处不在。植物为了自身的生存,它们之间的斗争也是非常激烈的。如果说亲善是植物之间相互生存手段的话,那么,斗争就是植物最常使用的求生办法了。
下小雨的时候,从紫云英的叶面流下水滴,然而流下的已不是天上的雨水,紫云英叶上的大量的硒被溶进了水滴里,周围的植物接触到有硒的水滴,就被毒害而死。这是紫云英为独占地盘而惯用的手法。有一种名叫铃兰的花卉,若同丁香花放在一起,丁香花就会因经不住铃兰的毒气进攻而很快凋谢。要是玫瑰花与木樨草相遇,玫瑰花便拼命排斥木樨草。木樨草则在凋谢前后放出一种特殊的化学物质,使玫瑰花凋谢,结果是同归于尽。 既然植物间有亲善和斗争,我们不妨利用这一点,以达到趋利避害的目的。例如,棉花的害虫棉蚜虫害怕大蒜的气味,将棉花与大蒜间作,可使棉花增产。棉田里配种小麦、绿豆等作物,也有防治虫害,促进棉花增产的作用。
甘蓝易得根腐病,要是让甘蓝与韭菜做邻居,那甘蓝的根腐病就会大大减轻,要是葡萄园里种甘蓝,葡萄就会遭殃了。如果甘蓝卷心菜与芹菜同长在一起,由于它们有相克作用,则会两败俱伤的。同样的道理,让苹果与樱桃一起生长,可以共生共荣,若在苹果园里种燕麦或苜蓿,对两方都不会有利。
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人们发现,农作物之间也有互不相容的情况:芹菜与甘蓝种在一块,两者都生长得不好,严重还会“同归于尽”;苦苣菜种得多了,在它身边的植物就要倒霉,似乎总受到它的欺负,老长不好。
植物防御武器秘密
植物的自我保护
我们到野外旅游的时候,总有一种感受,就是在进入灌木丛或草地时,要注意别让植物的刺扎了。北方山区酸枣树长的刺就挺厉害。酸枣树长刺是为了保护自己,免遭动物的侵害,其他植物长刺也是出于这样的原因。
仙人掌或仙人球,它们的老家本来在沙漠里,由于那里干旱少雨,它的叶子退化了,身体里贮存了很多水分,外面长了许多硬刺。如果没有这些刺,沙漠里的动物为了解渴,就会毫无顾忌地把仙人掌吃了。有了这些刺,动物们不敢碰它们了。
田野里的庄稼也是一样的,稻谷成熟的时候,它的芒刺就会变得更加坚硬、锋利,使麻雀闻到稻香也不敢轻易地啄它一口,连满身披甲的甲虫也望而生畏。植物的刺长得最繁密的地方往往是身体最幼嫩的部分,它长在昆虫大量繁殖之前,以抵御它们对自己的伤害。
先进的自我保护武器
植物界蝎子草的武器很先进,它是一种荨麻科植物,生长在比较潮湿和荫凉的地方。蝎子草也长刺,但它的刺非常特殊,刺是空心的,里面有一种毒液,如果人或动物碰上,刺就会自动断裂,把毒液注入人或动物的皮肤里,会引起皮肤发炎或瘙痒。这样一来,野生动物就不敢侵犯它们了。
植物体内的有毒物质是植物世界最厉害的防御武器。龙舌兰就是植物含有一种类固醇的植物,动物吃了以后,会使它的红细胞破裂,死于非命。夹竹桃含有一种肌肉松弛剂,别说昆虫和鸟吃了它,就是人畜吃了也性命难保。毒芹是一种伞形科植物,它的种子里含有生物碱,动物吃了在几小时以内就会暴死。另外,乌头的嫩叶、藜芦的嫩叶也有很大的毒性,如果牛羊吃了也会中毒而死,有趣的是牛羊见了它们就会躲得远远的。巴豆的全身都有毒,种子含有的巴豆素毒性更大,吃了以后会引起呕吐、拉肚子,甚至休克。有一种叫红杉的土豆,含有毒素,叶蝉咬上一口就会丧命。有的植物虽然也含有生物碱,但只是味道不好,尝过苦头的食草动物就不敢再吃它了。它们使用的是一种威力轻微的化学武器,是纯防御性质的。
为了抵御病菌、昆虫和鸟类的袭击,一些植物长出了各种奇妙的器官,就像我们人类的装甲一样。比如西红柿和苹果,它们就用增厚角质层的办法来抵抗细菌的侵害。小麦的叶片表面长出一层蜡质,锈菌就危害不了它了。抗虫玉米的装甲更先进,它的苞叶能紧紧裹住果穗,把害虫关在里面,叫它们互相残杀弱肉强食,或者把害虫赶到花丝,让它们服毒自尽。
植物的生物化学武器
有的植物还拥有更先进的生物化学武器。它们体内含有各种特殊的生化物质,像蜕皮激素、抗蜕皮激素、抗保幼激素、性外激素什么的。昆虫吃了以后,会引起发育异常,不该蜕皮的蜕了皮,该蜕皮的却蜕不了皮。有的则干脆失去了繁殖能力。20多年来,科学家曾对1300多种植物进行了研究,发现其中有200多种植物含有蜕皮激素。由此可见,植物世界早就知道使用生物武器了。
古代人打仗的时候,为了防止敌人进攻,就在城外挖一条护城河。有一种叫续断的植物,也知道使用这种防御办法。它的叶子是对生的,但叶基部分扩大相连,从外表上看,它的茎好像是从两片相接的叶子中穿出来的一样,在它两片叶子相接的地方形成一条沟,等下雨的时候里面可以存一些水。这样一来,就成了一条护城河,如果害虫沿着茎爬上来偷袭就会被淹死,从而保护了上部的花和果。
军事强国正在研制的非致命武器中,有一种特殊的黏胶剂,把它洒在机场上,使敌人的飞机起飞不了;把它洒在铁路上,可以使敌人的火车寸步难行;把它洒在公路上,可以使敌人的坦克和各种军车开不起来,可以达到兵不血刃的效果。有一种叫霍麦的植物,也会使用这种先进武器。这种植物特别像石竹花,当你用手拔它的时候会感到黏糊糊的。原来在它的节间表面能分泌出一种黏液,就像涂上了胶水一样。它可以防止昆虫沿着茎爬上去危害霍麦上部的叶和花。当虫子爬到有黏液的地方,就会被黏得动弹不了,不少害虫还丧了命。
有趣的是在这场植物与动物的战争中,在植物拥有各种防御武器的同时,动物也相应地发展了自己的解毒能力,用来对付植物。像有些昆虫就能毫无顾忌地大吃一些有毒植物。当昆虫的抗毒能力增强了的时候,又会促使植物发展更大威力的化学武器。
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据科学家称,在非洲的卡拉哈利沙漠地带,生长着一种带刺的南瓜,当它受到动物侵犯的时候,它的刺就会插进来犯者的身体,因此许多飞禽走兽见到它,就自动躲开了。
植物神经系统之谜
生性敏感的植物
澳大利亚的花柱草,雄蕊像一根手指伸在花的外边,当昆虫碰到它时,它能在0.01秒的时间内突然转动180度以上,使光顾的昆虫全身都沾满了花粉,成为它的义务传粉员。
捕蝇草的叶子平时是张着的,看上去与其他植物的叶子并无二致,可一旦昆虫飞临,它会在不到一秒钟的时间之内像两只手掌一样合拢,捉住昆虫美餐一顿。
众所周知,动物的种种动作都是由神经支配的,那么植物呢?难道植物也有神经吗?
植物的神经系统
早在19世纪,进化论的创始人达尔文就在研究食肉植物时发现,捕蝇草的捉虫动作并不是遇到昆虫就会发生。实际上,在它的叶片上,只有6根毛有传递信息的功能,也就是说昆虫只有触及到这6根“触发毛”中的一根或几根时,叶片才会突然关闭。植物信号以这样快的速度从叶毛传到捕蝇草叶子内部的运动细胞,达尔文因此推测植物也许具备与动物相似的神经系统,因为只有动物神经中的脉冲才能达到这样的速度。
20世纪60年代后,这个问题再一次成为科学家们研究的重点课题。坚持植物有神经的是伦敦大学著名生理学教授桑德逊和加拿大卡林登大学学者雅克布森。他们在对捕蝇草的观察研究中,分别测到了这种植物叶片上的电脉冲和不规则电信号,因此便推断植物是有神经的。沙特阿拉伯生物学教授通过研究也认为植物有化学神经系统,因为在它们受伤害时会做出防御反应。
但是也有许多学者不同意这一观点,德国植物学家萨克斯就是其中之一。他认为植物体内电信号的传递速度太缓慢,一般为每秒0.02米,与高等动物的神经电信号传递速度每秒数米根本无法相比,而且从解剖学的角度来看,植物体内是根本不存在任何神经组织的。
美国华盛顿大学的专门研究小组在研究捕蝇草时发现,反复刺激片上的触发毛捕蝇草不仅能发出电信号,同时也能从表面的消化腺中分泌少量的消化液。但仅仅据此,仍然无法确定植物体内一定具有神经组织。
所有植物都有应用电信号的能力,这已经被科学家们反复验证。但是,因为植物的电信号都是通过表皮或其他普通细胞以极其原始的方式传导的,它并无专门的传导组织。因此,相当多的学者认为,植物的电信号与动物的电信号虽然十分相似,但仍不能认为植物已经具备了神秘系统。植物到底有没有神经,还有待人们进一步去研究探讨。
会发出声音的植物
20世纪70年代,一位澳大利亚科学家发现了一个惊人的现象,那就是当植物遭到严重干旱时,会发出“咔嗒、咔嗒”的声音。后来通过进一步的测量发现,声音是由微小的输水管震动产生的。不过,当时科学家还无法解释,这声音是出于偶然,还是由于植物渴望喝水而有意发出的。
不久之后,一位英国科学家米切尔把微型话筒放在植物茎部,倾听它是否发出声音。经过长期测听,他虽然没有得到更多的证据来说明植物确实存在语言,但科学家对植物语言的研究,仍然热情不减。
对植物语言的研究
1980年,美国科学家金斯勒和他的同事,在一个干旱的峡谷里装上遥感装置,用来监听植物生长时发出的电信号。结果他发现,当植物进行光合作用,将养分转换成生长的原料时就会发出一种信号。了解这种信号是很重要的,因为只要把这些信号译出来,人类就能对农作物生长的每个阶段了如指掌。
金斯勒的研究成果公布后,引起了许多科学家的兴趣。但他们同时又怀疑,这些电信号的植物语言,是否能真实而又完整地表达出植物各个生长阶段的情况,它是植物的语言吗?
1983年,美国的两位科学家宣称,能代表植物语言的也许不是声音或电信号,而是特殊的化学物质。因为他在研究受到害虫袭击的树木时发现,植物会在空中传播化学物质,对周围邻近的树木传递警告信息。
英国科学家罗德和日本科学家岩尾宪三,为了能更彻底地了解植物发出声音的奥秘,特意设计出一台别具一格的植物活性翻译机。这种机器只要接上放大器和合成器,就能够直接听到植物的声音。罗德和岩尾宪三充满自信地预测说,这种奇妙机器的出现,不仅在将来可以做植物对环境污染的反应,以及对植物本身健康状况诊断,而且还有可能使人类进入与植物进行对话的阶段。
当然,这仅仅是一种美好的设想,目前还有许多科学家不承认有植物语言的存在,植物究竟有没有语言,看来只有等待今后的进一步研究才能得出答案。
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科学家还发现,植物与动物一样也能被麻醉。例如巴比妥类的麻醉剂,却能起到阻止种子发芽和花粉管的生长,还能阻碍稻秧生长,使叶绿素减少,所以有些麻醉剂对植物是起破坏作用的。
植物情报传递之谜
能传递保护信息的树
许多动物能够以不同的方式向自己的同伴传递一些信息,以表达自己的意愿等,而植物王国里也有信息传送吗?如果有,它们又是靠什么来传递信息的呢?在美国华盛顿大学有两位科学家发现了这样一件怪事情:
在华盛顿州西特尔城附近的一片树林,柳树和桤木上,凡是经过一些毛虫等捕食性动物侵袭的树叶,就会发生营养质地的变化。那么这种营养质地的变化程度如何呢?
这正是两位研究者要知道的问题。因为他们已经获得了其他一些植物在昆虫侵袭之后的变化情况,例如藿香蓟,它的组织内含有使捕食性动物变态的化学物质,一旦介壳虫、蚜虫侵袭了它,这些虫类反而在化学物质的影响下变态,从而不能产卵。实验开始时两位研究者将几百条毛虫放在树上,然后观察这些树木如何调节机制来抵御毛虫的袭击。不久,他们就发现树木有了反应,散发出属于生物碱或萜烯化合物一类的化学物质。这些化学物质散布在树叶间,很难被昆虫消化。就在这时,两位研究者意外地发现了另一奇怪的现象:大约在30米至40米远的另一片树林里,同样散发出了防御状态的化学物质,这是一片并没有放置毛虫的树林,而且又隔着一段距离,它们是怎样获得了注意危险的警告信号呢?美国的学者大为惊讶。他们觉得,肯定是那些受毛虫侵袭的树木把信息通知了那片本来宁静的树林,要它们加强预防。可是他们是怎样通知的?通过什么形式?而对方如何接收又怎样做出防御的反应呢?
难解之谜
这一发现,导致出一系列难解之谜,引出了新的困惑,动摇了传统的、固有的观念。人们对植物的能力有了进一步的认识:它们不是不会说话,而是用它们自己的方法来沟通、传递它们的信息。一些科学家认为现在还不是下结论的时候,更有说服力的解释有待于大量地实验之后才能作出。关于植物的超能力,已经广泛地引起了世界上许多人的注意,有人通过自己或者别人的观察、研究,试图作一些解释,但是这些解释是不是很完整,很确切呢?
比如说,有人认为植物之所以具有感应月球和地磁的超能力,是因为植物拥有交流信息的天线装置,植物的刺或毛是一种导波管,类似天线的作用。由于有这些导波管,植物便可以感应可见光、红外线或微波光线,可以敏锐地感应化学物质、气味,还能接受压力、空气电离子、温度和湿度等,因而使得植物拥有了特殊的超能力,能与人类、星球或原始星云做信息交流。科学家们的观点、假设为人类探索自然之谜拓开了思路。从中我们可以看到地球植物所蕴藏着的奥秘和潜力是不容忽视的,那么等待着我们的又是什么呢?是更加艰难的探索。
能够自卫的树
非洲有很多保护良好野生动物乐园,长劲鹿和捻角羚羊可以在公园范围内随意走来走去,可以到处挑选园内不同树木的叶子。而捻角羚羊则被圈养在围栏内,不得不限于吃生长在围栏内的树叶子。科学家还发现,长颈鹿仔细挑选它准备吃叶子的那棵树,通常从10棵枞树中选一棵。此外,它们还避开它们已经吃过的枞树后迎风方向的枞树。
专家研究了死羚羊胃里的东西,发现死因是它们吃进去的树叶里单宁含量非常高,这种毒物损害动物的内脏。在研究长颈鹿胃里的东西之后,他们发现长颈鹿吃入的食物品种较多,所吃入的枞树叶的单宁浓度只有6%左右,而捻角羚羊胃里的单宁浓度高达15%。为什么在同样一些枞树的叶子内,而在不同动物胃里,单宁浓度不同呢?经研究专家认为:枞树用分泌更多单宁的方法来保护自己以免遭到动物吞食。在研究中科学家们还发现:当枞树不止一次受到食草动物的侵袭时,枞树能向自己的同伴发出危险警报,让它们增加叶子里的单宁含量。收到这一信息的树木在几分钟内就采取防御措施,使枞树叶子里的单宁含量迅速猛增。
植物之间有传递情报行为,已被人们所公认,但它是如何传递的呢,它的同伴又是怎样接收到它的情报的呢?还需要专家们进一步研究才能得知。
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科学家认为,植物虽无神经系统,但是对外界刺激同样有反应。当把植物组织的微小动作放大到几千倍后。查明七叶树的叶子、芜菁等,能以金属、动物肌肉同样的形式对压力做出反应。
植物发光的秘密
会发光的柳树
在江苏省丹徒县发生过这么一件事:有几棵生长在田边的柳树居然在夜间发出一种浅蓝色的光,而且刮风下雨,酷暑严寒都不受影响。
这是怎么回事呢?有人说这是神灵显现,有人说这些柳树是神树,一时间闹得沸沸扬扬。
科学家们得知这一消息后,对柳树进行了体检,并从它身上刮取一些物质进行培养,结果培养出了一种叫“假蜜环菌”的真菌。答案找到了。原来,会发光的不是柳树本身,而是假蜜环菌,因为这种真菌的菌丝体会发光,因此它又有“亮菌”的雅号。假蜜环菌在江苏、浙江一带较多,它专找一些树桩安身,用白色菌丝体吮吸植物养料。白天由于阳光的缘故,人们看不见它发出的光,而在夜晚,就可以看见了。
能发光的杨树
1983年,在湖南省南县沙港乡,人们发现了一棵能发光的杨树。这棵树的直径有0.23米,4月7日被砍伐并剥掉树皮之后,竟然在晚上发起光来,就连树根和锯出的木屑也一样放光。一根1米长,0.05米粗的树枝,它的亮度就相当于一只5瓦的日光灯。但是,随着树内水分的蒸发,亮度就一天比一天减弱,但树枝受潮以后,亮度又会增加。杨树发光的原因,还没有查明。
在贵州省三都水族自治县的原始森林里,又新发现了5棵罕见的夜光树。在没有月亮的夜晚,当地人会看到这样一幅奇景:在一棵大树的枝杈上,有成百上千个6厘米左右大的月牙儿正在放着荧光。当微风吹过的时候,千百个小月牙儿轻轻地摇啊摇的更是好看。原来这些小月牙就是夜光树上会发光的叶子。
揭秘发光的真相
其实,不但真菌会发光,其他菌类也会发光。据说,在1900年巴黎举行的国际博览会上,有人把发光细菌收集在一个瓶子里,挂在光学展览室里,结果这一“细菌灯”把房间照得通明!
菌类为什么会发光呢?原来,在它们体内有一种特殊的发光物质叫荧光素。荧光素在体内生命活动的过程中被氧化,同时以光的形式放出能量。这种光利用能量的效率比较高,有95%的能量转变成光,因此光色柔和,被称为冷光。
江西省井冈山地区有一种常绿阔叶树,叶子里含有磷,这种磷释放出来以后会和空气中的氧气结合成为磷火,磷火能放出一种没有热度,也不能燃烧,但有光亮的冷光。白天看不见,但在晴朗无风的夜晚,这些冷光聚拢起来,仿佛悬挂在山间的一盏盏灯笼,当地人叫它“鬼树”。
古巴有一种美丽的发光植物,每当黄昏时花朵才开始绽放。这种花的花蕊中聚集了大量的磷,微风吹过,花蕊便星星点点地闪烁出明亮的异彩,仿佛无数萤火虫在花蕊间翩翩起舞。有意思的是,一旦黑夜逝去,这种花就像完成了使命,很快就凋谢了。
非洲冈比亚南斯明草原上有一种名叫“路灯草”的植物,可以说是发光植物中的佼佼者。别看它小,它所发出的光亮,甚至可以与路灯相媲美。路灯草的叶片表面有着一层像银霜一样的晶珠,富含磷。每当夜幕降临,这种草便闪闪发光,把周围的一切照得十分清晰,当地居民把这种小草移到家门口充当“路灯”。
夜皇后的花朵内也聚集了大量的磷,一旦与空气接触就会发光。夜间活动的昆虫见到亮光,就会被吸引前去帮助植株传播花粉。夜皇后的花朵放光,实际上是一种适应环境的特殊本领。
发热的植物
在冰天雪地的北极,几乎终年严寒酷冷,即使那里的夏季,气温也常常在摄氏零度以下,然而生长在那里的植物却能在冰雪中开花结实。科学家惊奇地发现,这些植物的花朵温度总是要比外界高一些。
那么,这些植物的花朵为什么会放出热量呢?这一直是科学家们百思不得其解的问题。到了20世纪80年代初期,瑞典植物学家发现,北极的大部分植物的花朵都有向着太阳转动的习性。因此,他们猜想,这也许与花朵温度的升高有关。
为了证实这种推测是否正确,他们做了一个有趣的实验:用细铁丝将仙女木的花萼固定,使它不能向阳转动,并在花上安放一个带有很细金属探针的温差电阻来测定温度。当太阳升起时,测出被固定的花朵比未被固定的花朵温度低0.7℃。这一实验结果,似乎揭开了植物花朵升温之谜。但是,后来发现在南美洲中部的沼泽地里,生长着一种叫臭菘的植物,每年三四月份天气还相当寒冷时,它的花朵已经绽开。据测定,臭菘在长达两周花期里,它的花苞里始终保持在22℃的温度,比周围气温高20℃左右。花有臭味,却引诱着昆虫飞去群集,成为理想的御寒暖房。显然,用植物向阳转动的理论,是无法解释臭菘花苞的恒温和高出气温20℃这一奇妙现象。
有一种叫做“斑时阿若母”的百合科草本植物。这种植物在环境气温为4℃时,花的体温可达40℃左右。这种发热植物的花温为什么如此之高?科学家发现,这种植物在开花之前,已在花的组织里贮存了大量的脂肪。开花时,脂肪进入组织细胞内,发生强烈的氧化作用从而释放出大量的热能,所以造成了花温较高的结果。
另一种发热的植物叫做“佛焰”,它的雌蕊和雄蕊都隐藏在苞的深处。为了能在花开之后请到媒人,它把花温急剧升高,散发臭味,如同发热的腐烂的动物尸体或发酵的粪堆发出的气味,于是一种对热敏感、喜欢吃腐烂物的蝇类就急急忙忙赶来,为它们做媒,完成了传授花粉的伟业。这是植物发热的第二功能。
此外,佛焰发热,可以使四周的风转变成围绕着佛焰花序旋转的涡流,而且这种涡流不受外界风向的影响,并能把四周各个方向吹来的风转向佛焰苞的开口处。这样,不仅能使热量均匀地分布在整个佛焰苞内,使整个花朵能融化厚雪的覆盖,而且,更令人惊奇的是,佛焰花序周围的涡流能把顶端成熟的花粉吹到下部未经授粉的花朵内,从而达到没有蝇类为媒,利用热气流为媒也能成亲的目的。
植物发热的奥秘
植物学家通过研究和探索,终于揭开了其中的奥秘。原来,在臭菘的花朵中有许多产热细胞,产热细胞内含有一种酶,能够氧化光合产物,葡萄糖和淀粉释放出大量的热量。据测定,其氧化速度实在惊人,与鸟类的翼肌对能量的利用差不多。
不久前,科学家发现喜林芋属的一种芳香植物,它的产热本领更高,它能像热血动物那样,用脂肪作为燃料来产生热量,因此产热效率更高。在开花期间,花中的温度可高达37℃。植物的产热现象,引起了植物学家们的极大兴趣。他们对此做了进一步的探索,不但在这类植物的花中发现了产热细胞,而且在其根部和韧皮部等部位也发现了产热细胞。
植物发热的意义
那么,植物发热对其本身有什么意义呢?
有的学者认为,植物花朵发热,可以促进花香四溢,引诱昆虫前来为它们传粉。尽管臭菘的花有臭味,但却可招引臭昆虫前来传粉。也有的学者认为,发热植物多生长在寒冷的地方,产热有利于植物体内的物质运输和生化反应,从而提高植物对严寒的抵抗能力。同时,发热植物的花朵里的温度比外界气温高出许多,自然就成了昆虫的理想御寒场所,昆虫前来寄宿,也就帮助传播了花粉。因此,植物的发热本领,是对寒冷环境的一种适应能力。
目前,关于植物发热问题,科学家还没有统一的看法,还有待于人们去进一步研究和探索,才能完全揭开这个谜。
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科学家研究发现,一种叫“臭菘”的植物会发热,它的成熟期在冬末春初,自身温度比环境温度高出20℃~25℃,能够融化厚厚的雪层,于是,花可以钻出雪层,避免了被冻伤的危险。
植物驱蚊、治病之谜
能驱蚊的蚊净香草
随着天气转暖,能驱蚊的植物成了人们关注的焦点。蚊净香草就是这样一种植物。它是被改变了遗传结构的芳香类天竺葵科植物。该植物耐旱,半年内就可生长成熟,养护得当可成活10年至15年,并且其枝叶的造型可随意改变,有很高的观赏价值。
蚊净香草散发出一种清新淡雅的柠檬香味,在室内有很好的驱蚊效果,对人体却没有毒副作用。温度越高,其散发的香越多,驱蚊效果越好。据测试,一盆冠幅0.3米以上的蚊净香草,可将面积为10平方米以上房间内的蚊虫赶走。另外,一种名为除虫菊的植物含有除虫菊酯,也能有效驱除蚊虫。另外,艾叶、夜来香、茉莉花都可以驱蚊,但是夜来香不宜放在室内,可以放在阳台。
新型驱蚊树,属芸香科的落叶乔木,是最近几年才发现推出的驱蚊树新品种。它利用叶面特有的香茅醛物质,通过高温蒸发作用散发到空气中达到驱蚊的效果。
七里香
七里香是一种四季常绿的小灌木,外形呈伞房状,分枝多,紧密,叶小亮泽,花白繁密,花后还能结红色浆果,常常修剪的棵形美观大方,为居室增加美感。叶片有浓浓的辛、甜香味,驱蚊效果很好。
食虫草
食虫草是一种菊科草本植物,可长到一米来高,花小黄色,一棵达数百只花头,各花头的外围苞片有黏液,就像5个伸开的小手指般有趣。只要有小蚊虫落在上面便被粘住,之后,虫子尸体被其慢慢消化作为其生长营养。若有灰尘粘落上面,数天后也被消化得无影无踪。盆栽摆放在家里,捉蚊又吸尘。
夜来香
蚊子害怕夜来香强烈的气味,自然可以收到驱蚊的效果。这类花卉大多优雅清丽,种植方便,价格也不贵,加之夏季开花时绿白相间,望之易生凉意。但专家提醒,夜来香一类花卉的香气初闻往往沁人心脾,但闻久了因其过于浓烈可能会有不适反应。
驱蚊草
有的释放系统作为载体,将香茅醛物质源源不断释放于空气中。同时,还植入含有清新气味和净化空气作用的植物基因结构,形成天然蒸发器,因而芳香四溢。
在炎热的夏天,这种草会令人神清气爽、心旷神怡。经测试,其驱蚊效果良好,对人畜无害,可驱避上百种蚊虫。驱蚊草属多年生草本植物,生存温度在零下3度以上,室内外均可栽培。一般温度越高,香味越浓,驱蚊效果越好。
治病树
在美国迈阿密小哈那区,有一户人家砍倒了一棵奇怪的树。没想到,树干上的液汁创造了奇迹,它使一个91岁高龄的老盲人双眼复明;还使一个患严重关节痛的妇女消除了疼痛。
消息传开之后,招来了许多病人,他们围在这户人家的花园外面,争着用小刀割下一小片树皮。为了防止造成交通事故,当地政府不得不派出警察维持秩序。
这棵树是加勒比热带树,俗称“海滩葡萄”。经专家鉴定:这种树的液汁里含有一种特殊的物质,它能有效地清除眼睛里产生的内障的黏质物,使盲人复明;这种树汁还可能有消除腹泻、痢疾的功能。但它并不是包治百疾的“灵丹妙药”。
皮肤树
墨西哥有一种叫“特别斯”的奇树。因为它对治疗皮肤烧伤有特殊的疗效,所以人们又称其为“皮肤树”。当地人把这种树的皮剥下来晒干,再用火烧,到一定程度以后再把它研成粉末,把这种粉末敷在伤的地方,创伤很快就会治好。
在墨西哥大地震后,皮肤树显示了它治愈外伤的神奇功效,治好了许多伤员。经专家鉴定,这种树的树皮里含有两种抗生素和强大的促进皮肤再生的刺激素。
抗癌树
科学家们发现,有一种名叫三尖杉的树,具有抗癌的功效。三尖杉的树皮是灰色的,叶子是长条形的,跟一般的杉树相似。它的根、茎里含有20多种生物碱,尤其是三尖杉脂碱和高三尖脂碱,可用于治疗白血病;还有一种叫美母登的树木,内含有美登素、丁香酸等成分,具有抑制癌细胞的分裂繁殖作用。
退烧树
在非洲卢旺达的原始大森林中,有一种退烧树。它的枝条和叶子中含有一种液体,具有退烧作用,能治疗重感冒。卢旺达居民患重感冒发烧时,摘几片“退烧树”树叶,放在嘴里咀嚼,一般只需半个小时,就可以退烧。
由于历史文化、地理环境和社会发展水平不同等多种原因,各地区的中药资源开发利用程度和应用范围存在着很大的差异,所以导致这些功能奇特的树到当今才得以发现。
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镇静树:生长于南美洲亚马孙河的原始森林,在夜里,它能散发出奇特的气味,人闻到则昏昏欲睡;白天它发出幽香清凉的气味,刺激人的大脑,能使睡觉的人迅速清醒,哭闹的小孩停止啼哭。
植物食虫之谜
猪笼草
食虫植物在地球上的分布,主要在热带和亚热带,其次才是温带。据统计,全世界有食虫植物500种左右,我国约有30多种。当你到海南岛五指山上采集植物或游览时,就会在深山老林,发现一种奇怪的植物,这就是猪笼草。
猪笼草的茎是半木质藤本,最长不过一两米,一般在一米以下,在它的叶端悬挂着一个一个的囊状物,这就是猪笼草捕食昆虫的工具。它这个捕虫囊是由叶子的一部分变成的。猪笼草的叶中脉延伸成卷须,卷须的顶端膨大为捕虫囊,圆筒形,口部呈漏斗形。囊口的后边还有一个能活动的囊盖。
猪笼草的捕虫囊通常具有各样美丽的色泽,有引诱昆虫的作用。吃虫的植物,不仅陆地上有,水里也有,狸藻便是一种。
猪笼草不仅好玩,而且还可以治病。当病人风热咳嗽,甚至肺燥咯血时,用猪笼草30克,水煎服即可治愈。最近还发现它能治糖尿病、高血压等疾病。
狸藻
狸藻生长在静水里,因为它没有根,所以能随水漂流。这种植物长可达一米,它的叶子分裂成丝状。在植物体下部的丝状裂片基部,生长着捕虫囊。捕虫囊扁圆形,长约3毫米,宽约1毫米。在囊的上端侧面有一个小口,小口周围有一圈触毛。口部的内侧有一个方形的活瓣,能向内张开,活瓣的外侧有4根触毛。
狸藻的捕虫囊的内壁上有星状腺毛,腺毛能分泌消化液。一棵狸藻上长有上千个捕虫囊。每一个捕虫囊就是水中的一个小陷阱。在有狸藻分布的水里,到处都是小陷阱,因而形成一个陷阱网。假若水中的小虫,进入这个陷阱网,想跑掉是不可能的。当水蚤这类小动物,游进了陷阱网,它就会东碰西撞。要是它碰到捕虫囊口部活瓣上的触毛,活瓣马上向内张开,水便立即流入捕虫囊内,此时小动物也会随着水流进入囊内。当小动物进入囊后,由于水压的关系,活瓣又立即关闭起来。此时捕虫囊内壁上的星状腺毛,分泌出消化液,把虫体消化分解,通过捕虫囊壁细胞把养料吸收掉之后,剩下的水通过囊壁排出体外,捕虫囊又恢复原来的状态。狸藻就是这样靠自己吞食动物的本领,营养自身的。
捕虫囊的形状活像个瓶子。它是怎样捕食昆虫的呢?它不仅以美丽的颜色招引昆虫,而且它的囊口和囊盖上布有蜜腺,能分泌出蜜液引诱昆虫。当昆虫飞来吃蜜时,由于囊口非常光滑,很容易失脚跌入囊中。
囊的内壁也很光滑,况且囊里常存有半瓶子水,落水的昆虫在囊中死命地挣扎,不但逃不出来,反而刺激囊盖,盖了起来,最后便死于囊中。此时,捕虫囊能分泌一种蛋白酶,将昆虫分解,然后作为养料吸收。当捕食过程完成后,它的盖子又重新张开等待第二个“顾客”的到来。
毛毡苔
毛毡苔这种植物生长在沼泽地带,因为沼泽地带的小虫及蚊子特别多,它们就成为毛毡苔捕猎的对象了。
毛毡苔主要是用变为手掌状的叶子来捕虫。毛毡苔的叶上密生了许多触毛,触毛很像纤细的手指,它能握起来,又能伸开。在触毛顶端成一个小球,这个小球能分泌黏液,黏液有蜜一样的芳香,馋嘴的昆虫闻到这种芳香就会迅速飞来。当昆虫碰到毛毡苔的触毛时,触毛上的黏液就会把昆虫粘住。这时,触毛能很快地握起米,紧紧地抓住,不让昆虫跑掉。触毛上又能分泌一种蛋白酶,可以消化分解昆虫,毛毡苔的叶细胞就把消化后的养料吸收到植物体内。随后,触毛又伸开来等待着新的“客人”陷入它的魔掌之中。
最有趣的是毛毡苔能够辨别落在它叶子上面的是不是食物。有人曾做过试验,如果把一粒砂子放在它的叶子上,起初它的触毛也有些卷曲,但是,它很快就会发现落在叶子上的不是美味的食物,于是又把触毛舒展开了。
毛毡苔属于茅膏菜科,茅膏菜属。在茅膏菜属中,约有90种分布在热带和温带。我国有6种,分布在西南至东北的广大地区。毛毡苔生长在沼泽、湿草甸地上,或生长在山谷溪边林下潮湿的土壤上。
毛毡苔又可入药,在欧美各国常用作治支气管炎的祛痰药,我国则多制成糖浆治疗百日咳。
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澳大利亚西部有一种土瓶草,它有一个鞋状捕虫笼。捕虫笼的笼口会分泌蜜液。唇的内缘有唇齿,以防止猎物爬出。昆虫常常被它们唇上分泌的蜜液和类似花朵般的形状和颜色所吸引。
花开花落时间之谜
白天开花的植物
花开花落是植物生长的一种自然规律,那为什么有的花喜欢白天开放,而且是五彩缤纷,有的花则愿意在傍晚盛开,花则多为白色,又有的花是昼开夜合呢?
在常见的植物中,大都是在白天开花。这是因为在阳光下,清晨,花的表皮细胞内的膨胀压大,上表皮细胞生长得快,于是花瓣便向外弯曲,花朵盛开。花儿白天开,在阳光下花瓣内的芳香油易于挥发,加之五彩缤纷的花色能够吸引许多昆虫前来采蜜。昆虫采蜜时便充当了花的红娘为其传授花粉,这样有利于花卉结籽,繁殖后代。
晚上开花的植物
那么,为什么有的花则偏偏喜欢在晚上开放,而花朵又多是白色的呢?植物之所以要开花,是为了吸引昆虫来传粉。
植物在夜里开的花,最初也是多种多样颜色的,但由于白花在夜里的反光率最高,最容易被昆虫发现,为其做媒传授花粉。因此,在长期的发展演化过程中,夜里开白花的植物被保存了下来,而夜里开红花、蓝花的植物,因不易被昆虫发现并为其传授花粉,而失去了繁衍后代的机会,逐渐被淘汰了。
夜晚开花的晚香玉
月朗星稀、微风轻拂的夏夜,晚香玉悄然绽开洁白似玉的花蕾,飘散出阵阵沁人心脾的幽香。这盛夏的娇儿,不知让多少喜爱花草的人们心醉神迷。
晚香玉,又叫夜来香、月下香。它名副其实,夏季里每当晚19时前后,花苞相继开放。如果你有留意,用肉眼就可以观察到花苞是怎样绽开的。一朵花苞开放只需4秒至5秒的时间。晚香玉的花苞一开放,便飘散出股股清香,它的香清而不浊,和而不猛,使人心旷神怡。
晚香玉十分受养花人的钟爱,它不需要特别细心的培植、管理。只要把一个晚香玉小块茎埋入土里,凭借着天然雨水滋润,它就会抽芽、长大、开花、结果。晚香玉的棵茎,是从叶中抽出的柔嫩的枝条,然而,它能在这一枝条上开花多达30多朵,自下而上盛开出来的喇叭形花朵,花期达一月有余。
晚香玉不仅可美化庭院,且其花可插瓶,用做室内观赏的佳品。另外,其叶、花、果均可入药,有利于人体健康。
晚香玉夜里开花之谜
那么,晚香玉为什么总是在夜里传送浓郁的花香呢?原来晚香玉花瓣上的气孔,是与外界交换气体的通道。在空气湿度大时,这个通道张开,空气干燥时合拢。因白天的气温高,那花瓣便含羞似地合拢着。傍晚的时候温度降低,气候凉爽,蒸腾减少,空气的湿度增大,于是花瓣上的气孔便全部张开。随着花呼吸作用的进行,把它内在的挥发性芳香物质飘散到空气中去,也就把缕缕清香带给人们了。
花开花落的起由
植物中还有的花是白天盛开,而夜里又闭合起来。如睡莲、郁金香,它们的花白天竞相开放,而当夜幕降临时,便闭合起来,到来日则又继续开放。这又是为什么呢?花的昼开夜合现象是植物的睡眠运动引起的。
这种运动的产生,一种是因温度变化引起的。如晚上温度低时它便闭合起来。如果把已经闭合的花移到温暖的地方,3分钟至5分钟后便会重新开放;另一种是由于光线强弱的变化引起的。如花在强光下开放,弱光下闭合。
花儿颜色面面观
花开时节,花香阵阵,芳香郁郁。那一枝枝,这一丛丛,如云似霞。红的似火,黄的如金,白的像雪,千姿百态,万紫千红,满园春色。
为什么花儿能盛开得这样璀璨夺目、绚丽多彩呢?原来,花瓣的细胞液中含有叶绿素、胡萝卜素等有机色素,它们像魔术大师把花变得五颜六色。遇到酸性时,细胞就成红色;遇到碱性时,细胞变为蓝色;遇到中性时,细胞又变为紫色。
你可以摘一朵牵牛花做试验:把红色的牵牛花泡在肥皂水里,因为遇到碱性,它便由红色摇身一变变为蓝色;再把这朵花放在醋里,由于遇到酸性,它又恢复原色。
花青素的变魔术本领更为惊人,它不仅能使许多鲜花色彩斑斓,而且还能使花色变化多端。如棉花的花朵初绽时为黄白色,后变红色,最后呈紫红色,完全是受花青素影响的结果。当不同比例、不同浓度的花青素、胡萝卜素、叶黄素等色素相互配合后,就会使花呈现出千差万别的色调。
大部分黄花本身不含花青素,而完全是胡萝卜素在起作用;有些黄花当含有极淡的花青素时,就变成橙色。由此可见,万紫千红的花完全是由于花青素和其他各种色素相互配合的结果。
一般来说,有机色素以叶绿素为主体时,花可显青色和绿色,如绿月季等;以花青素为主体时,可呈红色、蓝色和紫色,如玫瑰等;以胡萝卜素、类胡萝卜素为主体时,则呈黄色、橙色和茶色,如菊花等。
世界上开花植物多达4000余种,其花异彩纷呈,常见的有白、黄、红、蓝、紫、绿、橙、褐、黑等9种颜色。大多数花在红、紫、蓝之间变化着,这是花青素所起的作用;其次是在黄、橙、橙红之间变化着,这是胡萝卜素施展的本领。据统计,世界上各种植物的花色中,最多的是白色,约占28%,白色的花瓣不含任何色素,只是由于花瓣内充斥着无数的小气泡才使它看起来像白色;其次是黄色;红色列为第三;再其次是蓝色、紫色;较少的是绿色,如菊花中的绿菊,其花瓣就是令人赏心悦目的绿色;最为罕见的是黑色,如墨菊,为菊中之珍品,黑郁金香也被列为花之名贵品种。
花儿有香味之谜
众多植物中,除少数外,多数植物的花是都芳香的。那花儿为什么是香的呢?原来,在花卉的叶子里含有叶绿素。叶绿素在阳光照射下,进行光合作用的时候,产生了一种芳香油,它贮藏在花朵里边。这种芳香油极易挥发,当花开的时候,芳香油就随着水分挥发而散发出香味来,这就是人们闻到的花香。
由于各种花卉所含的芳香油不同,所散发出来的香味就不一样:有的浓郁,有的淡雅。一般来说花香的浓淡和开花的地点有着密切的关系。生长在热带的花卉,香气大都浓而烈;而生长在寒带的花卉,香气多是淡而雅。另外,通常花的颜色越浅,香味越浓烈;颜色越深,香味越清淡。白色和淡黄色花的香味最浓。其次是紫色和黄色的花,浅蓝色花的香味最淡。
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一般来说,天气晴朗、阳光强烈、温度升高的时候,花瓣中芳香油挥发得比较快,飘得也比较远,所以香味会比较浓一些。而在阴雨天或阳光弱、温度低的情况下,花香就较淡。
为何植物能御寒过冬
植物耐寒之谜
当严寒到来,许多动物都加厚了它们的“皮袍子”,深居简出,或者干脆钻到温暖的地下深处去睡觉。不少植物却依旧精神抖擞地屹然不动,若无其事地伸出它们那绿油油的叶子,好像并没有感觉到严寒的来临。
难道植物对寒冷完全无动于衷吗?不!过度的寒冷一样可以将植物冻死。比如,当植物细胞中的水分一旦结成冰晶后,植物的许多生理活动就会无法进行。更要命的是,冰晶会将细胞壁胀破,使植物招致杀身之祸。
经过霜冻的青菜、萝卜吃起来不是又甜又软吗?甜是因为它们将一部分淀粉转化成了糖,而甜就是细胞组织被破坏的缘故。
不过,要使植物体内的水分结冻,并不太容易。比如娇嫩的白菜,要在摄氏零下15度才会结冰,萝卜等可以经受摄氏零下20度而不结冰,许多常绿树木,甚至在摄氏零下四五十度还依然不会结冰,这其中有什么秘密呢?
如果说粗大的树木可以用寒气不易侵入来解释,那么细小的树枝和树叶、娇嫩的蔬菜何以也不易结冰呢?白菜、萝卜、番薯等遇上寒冷时,会将贮存的部分淀粉转化为糖分,植物体内的水中溶有糖后,水就不易结冰,这也确是事实。但如果我们仔细一算,就知道这并不是植物耐寒的主要理由。要知道,1000克水中溶解180克葡萄糖后,水的结冰温度才会下降1.86度,即使这些糖溶液浓到像糖浆一样,也只能使结冰温度下降7度至8度。由此可见,这其中一定另有缘故。
原来植物体内的水分有两种,一种为普通水,还有一种叫结合水。所谓结合水,按它的化学组成而言和普通水并无两样,只是普通水的分子排列比较凌乱,可以到处流动,而结合水的分子以十分整齐的队形排列在植物组织周围,和植物组织亲密地结合在一起,不肯轻易分开,因此被叫做结合水。冬天,植物体内的普通水减少了,结合水所占的比例就相对增加。由于结合水要在比摄氏零度低得多的温度才结冰,植物当然也就耐寒了。
植物的抗冻能力
各式各样的植物抗冻力不同,就是同一棵植物,冬天和夏天的抗冻力也不一样。北方的梨树,在摄氏零下20度至零下30度的温度下能平安越冬,可是在春天却抵挡不住微寒的袭击。松树的针叶,冬天能耐摄氏零下30度的严寒,在夏天如果人为地降温到摄氏零下8度就会被冻死。
究竟是什么原因使冬天的树木特别变得抗冻呢?最早国外一些学者说,这可能与温血动物一样,树木本身也会产生热量,它由导热系数低的树皮组织加以保护的缘故。另一些科学家说,主要是冬天树木组织含水量少,所以在冰点以下也不易引起细胞结冰而死亡。但是,这些解释都难以令人满意。因为现在人们已清楚地知道,树木本身是不会产生热量的,而在冰点以下的树木组织也并非不能冻结。在北方柳树的枝条、松树的针叶,冬天不是冻得像玻璃那样发脆吗?然而,它们都依然活着。
能抗冻的秘密
树木抗冻的本领很早就已经锻炼出来了。它们为了适应周围环境的变化,每年都用沉睡的妙法来对付冬季的严寒。
我们知道,树木生长要消耗养分,春夏树木生长快,养分消耗多于积累,因此抗冻力也弱。但是,到了秋天情形就不同了,这时候白昼温度高,日照强,叶子的光合作用旺盛;而夜间气温低,树木生长缓慢,养分消耗少积累多,于是树木越长越胖,嫩枝变成了木质……树木逐渐就有了抵御寒冷的能力。
别看冬天的树木表面上呈现静止的状态,其实它的内部变化却很大。秋天积贮下来的淀粉,这时候转变为糖,有的甚至转变为脂肪,这些都是防寒物质能保护细胞不易被冻死。平时一个个彼此相连的细胞,这时细胞的连接丝都断了,而且细胞壁和原生质也离开了,好像各管各一样。
这个肉眼看不见的微小变化,对植物的抗冻力方面竟然起着巨大的作用。当组织结冰时,它就能避免细胞中最重要的部分,原生质不受细胞间结冰而招致损伤的危险。
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树木的沉睡和越冬是密切相关的。冬天,树木睡得越深,就越忍得住低温,反之,像终年生长而不休眠的柠檬树,抗冻力就弱,即使像上海那样的气候,它也不能露天过冬。