昆虫对植物花朵的颜色是有“选择”的。比如,蜜蜂就“不太喜次”黄色,而“喜欢”红色和蓝色。更有趣的是,有些植物的花朵还“选择”昆虫,例如金鱼草,它的花朵平时闭合着,等到它所“喜欢”的一种小蜂飞来时,花儿立即开放了。别的昆虫来“扣门”,它理也不理。还有待宵草,它的花儿到夜间才张开笑脸,这时候,有一种白天躲在阴暗地方的小蛾,就会飞来“帮”它传授花粉。夜间开放的花朵,大多是白色或黄色的,否则,在黑夜中就不容易被昆虫发现。
在植物中,有许多花是由特定的虫类做“媒人”的。它们在长期的生活中,与某一种昆虫形成特定的关系。如果没有这种昆虫,那些花就不能结果;如果失去了那些花,这一种昆虫也就难以生存。比如,从英国移植到新西兰去的红三叶草,虽然能存活下来并且能开花,但是那里没有替它传送花粉的丸花蜂,所以不能结果。后来,人们把丸花蜂也运到了新西兰,红三叶草才有了种子。又如丝兰,给它传送花粉的是一种蛾,就叫丝兰蛾,如果没有这种丝兰蛾,丝兰的花就不能结籽,而这种蛾除了生活在丝兰里,别的地方都不适合它生存,所以丝兰一枯萎,丝兰蛾也就死亡了。
南美洲有一种叫罗里杜拉的捕蝇树,专由蜘蛛给它传送花粉。这种树的枝叶能发出强烈的香味,叶子能分泌出胶质的**,蝇子嗅到树的香味后,纷纷从四面八方飞来,一来就被粘在了叶子上。不过罗里杜拉自己并不吃蝇子,它是“捕”来给蜘蛛吃的,作为蜘蛛给它传送花粉的“报酬”。
也有些花对小虫一点也不客气,简直是“强迫”小虫为它们传送花粉。例如,萝摩类的花,昆虫一飞到花上就会陷入花冠深处,等它拚命挣扎出来的时候,它的脚上已经粘满了花粉。马兜铃类的花更厉害了,它们的花像个小瓶子,雌蕊和雄蕊都生长在瓶子底部,雌蕊比雄蕊成熟得早。瓶子里有蜜汁,瓶口生满了毛,昆虫在瓶口嗅到了又香又甜的蜜,就会渐渐地从瓶口爬进瓶子里,但是进去以后再出来就不那么容易了,因为瓶口的毛都是尖儿向下的。这时候,贪吃的小虫“着急”了,便在瓶内乱撞乱蹦,这么一来便把别处带来的花粉粘到了雌蕊上,雌蕊受精以后,花还不把小昆虫放走,一直要等两三天以后,雄蕊成熟了,粘了小虫一身的花粉,这才把瓶口打开,让昆虫逃出去。这些昆虫一会儿就将这段“关紧闭”·的经历“忘记”了,又钻进另一朵花里去吃蜜,结果又被关住了,在被“囚禁”的情况下继续完成它的历史使命。
年轮里的科学
年轮,年轮,一年一轮,年年有轮。它记录了树木度过的多少春秋的脚印:它反映了树木跟大自然进行搏斗的艰难历程;它告诉你树木经历的气候变化;它向你汇报了太阳黑子活动的规律;它又向你报告了大气污染的状况。年轮是部天书,它告诉你历年气年候变化的情况和规律。年轮的宽窄疏密,不仅反映了树木生长的速度,木材的年生长量和质地优劣,而且记录了气候变化的情况。气候温和,年轮则宽疏均匀;气候持续高温‘,年轮就特别宽疏;气候寒冷,年轮则狭窄;气候特别寒冷,年轮更为窄密。
通过对年轮的分析,可以获得几百年甚至几千年的气候变迁规律,依据它可以预测未来气候的变化,作长期的气候预报。如对西藏高原树木年轮的分析,初步知道在本世纪西藏有过两次大的降温,20世纪20年代前后,西藏降雨量特别丰富,以后又显著下降,目前又稍有增加的情况。
通过对年轮的分析,还可以初步掌握气候变化的规律和变化周期,大约200年为一周期,110年、92年、72年、33年为不等的小周期变化。年轮真是一部天书。年轮汇报了太阳黑子活动的规律。当太阳出现黑子群时,对气候的影响很大,可以使无线电波中断,可以使气候无常,并常常有暴雨或飓风出现。这都说明太阳黑子活动剧烈增强,辐射出的光和热比平时更多。树木受其影响,生长特别快,年轮就宽。我们可以从年轮宽窄的变化中推测太阳黑子活动周期为约11年1次。
年轮又向你报告了大气污染的状况。当大气受到污染时,年轮里就贮藏了污染的物质。如在开采各种贵重金属矿床时,在大气中就飞扬着这种金属的尘埃,被树叶吸收了,落到土壤中也被树根吸收了。有的金属冶炼厂或加工场附近的大气中,飞扬着它们产生的金属尘埃,被周围树木吸收了。这些金属尘埃被树吸进去是跑不掉的,它被输送到年轮里积累起来。我们通过光谱分析,可以测知年轮里历年积累下来的重金属的含量,就可以测知该矿厂对大气污染的程度。还有,当硫化氢、氟化氢等有毒气体污染大气时,被松树、杨树、夹竹桃吸收,也会在年轮上很快留下被它腐蚀的烙印。根据烙印,人们可以测知空气污染程度。大气污染的罪证在年轮里都完整地保存了下来,它告了大气污染的状,想赖也赖不掉。
年轮里大有学问,近年来发现年轮还能为冰川学、水文学、地球物理学等方面的研究提供可靠的科学资料呢。
植物欣赏音乐
植物除了对营养物质的需求以外,也有对“精神生活”的“需求”。
加拿大安大略省有个农民,做过一个有趣的实验,他在小麦试验地里播放巴赫的小提琴奏鸣曲,结果“听”过乐曲的那块实验地获得了丰产,它的小麦产量比其他实验地产量增加66%,而且麦粒又大又重。20世纪50年代末,美国伊利诺州有个叫乔·史密斯的农学家在温室里种下了玉米和大豆,同时控制温度、湿度、施肥量等各种条件,随后他在温室里放上录音机,24小时连续播放著名的《蓝色狂想曲》。不久,他惊讶地发现,“昕”过乐曲的籽苗比其他未“听”乐曲的籽苗提前两个星期萌发,而且前者的茎干要粗壮得多。史密斯感到很出乎意料。后来,他继续对一片杂交玉米的试验地播放经典和半经典的乐曲,一直从播种到收获都未间断。结果又完全出乎意料,这块试验地比同样大小的未“听”过音乐的试验地,竟多收了700多千克玉米。他还惊喜地看到,“收听”音乐长大的玉米长得更快,颗粒大小匀称,并且成熟得更早。
如果能在农田里播放轻音乐,就可以促进植物的成长而获得大丰收,这似乎不是遥远的事情了。美国密尔沃基市有一位养花人,当向自家温室里的花卉播放乐曲后,他惊奇地发现逭些花卉发生了明显的变化:这些栽培的花卉发芽变早了,花也开得比以前茂盛了,而且经久不衰。这些花看上去更加美丽,更加鲜艳夺目。这是一株番茄,在它的枝干上还悬着个耳塞机,靠近它可以昕到里面正传出悠扬动听的音乐。奇迹出现了,这株番茄长得又高又壮,结的果实也又多叉大,最大的一个竟有2千克。原来番茄也喜欢听音乐呢。
那么,它到底喜欢听哪种音乐呢?人们继续做实验,对一些番茄有的播放摇滚乐曲,有的播放轻音乐,结果发现,听了舒缓、轻松音乐的番茄长得更为茁壮,而听了喧闹、杂乱无章音乐的番茄则生长缓慢,甚至死去。原来番茄也有对音乐的喜好和选择。几乎所有的植物都能听懂音乐,而且在轻松的曲调中茁壮成长。甜菜、萝卜等植物都是“音乐迷”。有的国家用“听”音乐的方法培育出2,5千克重的萝卜,小伞那样大的蘑菇,27千克重的卷心菜。
科学工作者还发现,不同植物有不同的音乐“爱好”。黄瓜、南瓜“喜欢”箫声;番茄“偏爱”浪漫曲;橡胶树“喜欢”噪声。美国科学家曾对20种花卉进行了对比观察,发现噪音会使花卉的生长速度平均减慢47%,播放摇滚乐,就可能使某些植物枯萎,甚至死亡。
植物听音乐的原理是什么呢?原来那些舒缓动听的音乐声波的规则振动,使得植物体内的细胞分子也随之共振,加快了植物的新陈代谢,而使植物生长加速起来。‘
植物“腰身”粗细的秘密
放眼我们周围的世界,看看挺拔而直指天穹的秀丽白杨,婀娜多姿的垂柳,迎着微风频频低头的小草,让人有一种直抒胸臆的温柔感。大树之所以挺拔,小草之所以迎风不倒,是因为它们都有坚强的脊梁——茎。植物的茎大都生长在地面上,负载着繁茂的枝叶、花、果实,还要抵挡风雨侵袭,因此,植物的茎具有强大的支持、抗御的能力。因此,茎的外形,大多数呈圆柱形。但有些植物的茎却呈三角形,如莎草;方柱形,如蚕豆、薄荷;扁平柱形,如昙花、仙人掌,所以貌看植物的茎单一,实际上也是变化多端的。生长在地中海西西里岛埃特纳山边的一棵大栗树,恐怕是世界上最粗的树。它树干的周长竟有55米左右,要30多个人手拉手才能围住,树下部有大洞可供采栗人住宿或当仓库,传说它能容纳“百骑”而得名。美国加利福尼亚有一棵被叫做“世界爷”的巨杉,茎干粗大,若从树下开一个洞,可以让汽车或4个骑马的人通过,它的树桩,甚至可以当作舞台用。然而,我们常见的路边的小草,却是高不盈尺,茎细得只有几毫米。那么,茎的粗细是由什么来决定的呢?当春天来临,万物复苏,杨柳返青之时,你不妨截取一段粗细合适的杨树或柳树的茎,会很轻易地剥下树皮,你会发现剥下的树皮的内面是一薄层白色的柔韧的东西,这部分叫做树木的韧皮部。剥下树皮剩下的部分,坚硬呈白色叫木质部,占茎的大部分。你这时用手指摸摸韧皮部的内面或木质部的外面,你会发现,手指有一种滑溜溜的湿润的感觉,这是形成层,夹在韧皮部与木质部之间。形成层才是茎的粗细的决定者,因为这一层的细胞具有特别旺盛的分裂能力,少部分向外分裂的细胞形成新的韧皮部,主要是向内分裂的细胞形成新的木质部,新形成的韧皮部细胞,加在原有的韧皮部里面,新形成的木质部细胞加在原先形成的木质部外面。从茎的横切面上看,形成层就好像是一个大皮圈,木质部面积不断加大,皮圈也不断扩大外移,这样树木的直径也就随着加粗了。所以茎的粗细是由神奇的形成层决定的。那么草本植物的茎却如此之细,原因又何在呢?原来草本植物的茎中没有像树木那样的绕茎一圈的形成层,它们茎内的形成层是一束一束的,像星星一样分散在茎当中。如果你看过玉米的茎的横切面,会看到在茎中分散着一个一个的小黄点,那便是形成层所在部位,这样的茎的加粗能力就很有限了。此外,草本植物生活周期很短,大多数在一个生长季节内就结束寿命,往往在它的茎还没有来得及加粗时,生命就结束了,所以它们的茎都很细。
植物的“嘴巴”
植物也有嘴巴吗?当然,植物若没嘴巴,一颗小小的种子怎么能够长成参天大树呢?那为什么看不见呢?一个原因是植物的嘴巴非常秀气,比“樱桃小口一点点儿”还要小上千倍百倍;另一个原因是植物的嘴巴是藏在地下的,自然就难以看到了。不信?你看:1648年,比利时科学家海尔蒙特把一棵2.5千克重的柳树苗栽种到一个木桶里,桶里盛有事先称过重量的土壤。在这以后,他只用纯净的雨水浇灌树苗,为了防止灰尘落入,他还专门制作了桶盖。5年过去了,柳树逐渐长大了。经过称重,他吃惊地发现,柳树的重量增加了80多千克,土壤也减少了不到100克。那么减少的100克土壤到哪里去了呢?显然是被植物体给“吃”掉用于自身的生长了。
生活在土壤中的是植物体的根,植物体是靠根来“吃东西”的,那么主要是靠根的哪部分来“吃”的呢?植物是靠根毛区的根毛来“吃东西”的。根毛是根毛区的外层细胞即表皮细胞产生的一种特殊结构,是由幼根尖端的表皮细胞向外突起产生的。根毛样子像什么呢?把它放在显微镜下看看,简直像从细胞外壁伸出来的外端封闭的瓶子。根毛的长度由0.15毫米到1厘米不等,直径为百分之几毫米。在形成根毛的吸收表皮上,布满一层胶粘的物质,能把根毛和土壤胶粘在一起,这是因为许多植物的根毛壁都含有一种胶质,所以若是把一株苗从土壤中拔出来,常常会看到被根毛紧紧缠绕住的土块。
那么,植物的根上有多少根毛呢?多极了,每平方毫米上都有数百条根毛,有的能达到2000多条。每一条根毛就相当于一张“嘴”,这张“嘴”长得奇特,因而“吃”起东西来也特别。一般来说,一株玉米从出苗到结实所消耗的水分,要在200千克以上;要生产1吨小麦籽粒,植株需要1000多吨水,那么水是怎样进入到植株体内的呢?植物体是靠根,准确地说是靠根毛,像吸管一样吮吸土壤里的水,但是这与婴儿吮吸母奶可不大一样,因为婴儿吮吸的力量来自婴儿本身,根毛吮吸的动力来自两方面:当根内细胞液的浓度与土壤里水的浓度有差值,而且是细胞液的浓度必须大于土壤溶液浓度时,根毛才能顺利地把水吸收到细胞内,进入植物体,否则将出现相反的情况。植物体在获得水分的同时,也获得了溶解在水中的无机盐和有机物,保证植物生命活动的需要。
看,奇特的“嘴”的吃法当然也是与众不同的,它靠的是浓度差的力量或者说是根压的力量,把水吸入到体内的。
秋风扫落叶的秘密
一夜秋风,遍地黄叶,人们便会平添几分惆怅。可你想过吗?为什么植物会落叶?谁是这幅萧条的秋景图的设计师呢?早春,伴随着声声春雷,万物吐翠,嫩绿的枝芽慢慢展开了她的笑脸。
如果说此刻的叶子尚处于旺盛生长的青年期的话,那仲夏的树叶便已到了壮年期,她们旺盛地进行各种代谢活动,为植物体维持生命和生长提供必要的能量。但万物有生必有死,叶子经过了她的青壮年以后,便开始步人暗淡的老年,开始衰老死亡了。
早在20世纪40年代,科学家们就认为叶子的衰老是由性生殖耗尽植物营养引起的。不少实验都指出,把植物的花和果实去掉,就可以延迟或阻止叶子的衰老,并认为这是由于减少了营养物质的竞争。如果有兴趣的话,你不妨做这样一个实验,在大豆开花的季节,每天都把生长的花芽去掉,你会发现,与不去花芽的植株相比,去掉花芽的大豆的衰老明显地延迟了。
但是,进一步观察,你会发现,并不是所有植物都是这样的。许多植物叶片的衰老发生在开花结实以前,比如雌雄异株的菠菜的雄花形成时,叶子已经开始衰老了。这样看来衰老问题并不是那么简单。随着研究工作的逐步深入,人们现在知道,在叶片衰老过程中,蛋白质含量显著下降,遗传物质含量也下降,叶片的光合作用能力降低。在电子显微镜下可以看到,叶片衰老时,叶绿体遭到破坏。这些变化过程就是衰老的基础,叶片衰老的最终结果就是落叶。
从形态解剖学角度研究,人们发现,落叶跟紧靠叶柄基部的特殊结构——离层有关。在显微镜下可以观察到离层的薄壁细胞比周围的细胞要小,在叶片衰老过程中,离层及其临近细胞中的果酸酶和纤维素酶活性增加,结果使整个细胞溶解,形成了一个自然的断裂面。但叶柄中的维管束细胞不溶解,因此衰老死亡的叶子还附着在枝条上。不过这些维管束非常纤细,秋风一吹,它便抵挡不住,断了筋骨,整个叶片便摇摇晃晃地坠向地面,了却了叶落归根的夙愿。
说到这里,你也许要问,为什么落叶多发生在秋天而不是春天或夏天呢?是啊,为什么没有‘‘春风扫落叶”呢?是因为秋风带来的寒意吗?因为我们生活在温带地区,四季变化明显,光照长短、水分、温度等差异很大,所以我们只看到“秋风扫落叶”,实际上在热带干旱季节,也会出现春季落叶现象,只是没有温带地区落叶现象明显罢了。落叶是植物正常的生理过程,是发生在植物体内的很复杂的过程之一。有许多文人墨客扼腕痛惜飘零的落叶而挥墨洒文,可是你可曾想到过:落叶恰恰是树木的自我保护策略,牺牲小我,而保全主体。天冷了,人们要生上火炉,穿上棉衣,可是树木呢,唯有脱尽全身的树叶,以减少通过叶子而散失的大量水分,才能安全过冬。要不然天寒地冻,狂风呼号,树根吸水已很困难,而树叶的蒸腾作用却照常进行,你想想看,等待树木的除了死亡,还会有什么呢?同样道理,干旱季节中的热带树木的落叶也是自我保护的措施。
然而水分是影响落叶的唯一原因吗?你注意一下,秋天,马路边的路灯旁的树木,在其他同伴已落尽的时候,却总还有一些树叶在寒风中艰难地挺立着,飘舞着。这就会使我们想到,落叶跟光照也有很密切的关系。实验证明,增加光照可以延缓叶片的衰老和脱落,而且用红光照射效果特别明显;反过来,缩短光照时间则可以促使植物落叶。夏季一过,秋天来临,日照逐渐缩短,似乎在提醒植株——冬天来临了。那么是谁控制着叶子的脱落呢?经科学家艰苦地努力,终于找到了一种化学物质叫脱落酸,发现它与落叶很有关系,可以促使植物的叶脱落,同时也发现其他激素例如赤霉素和细胞分裂素起相反作用,能延缓叶的衰老和脱落。所以到目前为止,植物落叶的机理还没有完全弄清楚,但是可以肯定,落叶尤其是温带地区的树木的落叶,是减少蒸腾,保全生命,准备安全过冬的一种本领。
种子的寿命
种子具有寿命,但不同的种子,寿命长短差别很大。新中国建立之初,我国科学工作者在辽宁省普兰店泡子屯附近的泥炭层中,挖出了一些莲子。这一带多年以来就没有人种过荷花,怎么会挖出了莲子呢?经过鉴定,证明这些莲子在地层中已经“沉睡”大约1000多年了,竟是唐、宋时代的莲子。人们感兴趣的是,这些古莲子还能不能发芽?1951年,人们把古莲种子种了下去。1953年夏季,它们不但萌发了片片碧绿的嫩叶,居然还开出了粉红色的艳丽的荷花。日本的大贺博士在千叶县的低洼沼泽地下发现了沉睡了2000多年的莲子,播种后,也发芽开花结果了,可谓是种子中的老寿星。然而在南美洲阿根廷的一个山洞里发现的3000多年前的一种苋菜种子仍傈持着生命力,不得不更让人称奇。最让人觉得不可思议的是1967年加拿大报道的在北美洲北极育肯河冻土层的旅鼠洞中发现的20多粒北极丽扇豆种子,经C14同位素测定,它的寿命至少已有1万年,播种后有6粒种子发芽长成了植株,这是目前所知寿命最长的种子。多年来,人们都认为世界上寿命最短的种子是沙漠中的梭梭种子,它的种皮极薄,极易发芽成苗,兰花种子的寿命也只有几个小时,杨树和柳树的种子的寿命毫只有10多天。
为什么种子的寿命有长有短?关键的问题在哪里7原来种子的寿命关键是要使种子的胚保持生命力。种子的萌发只要满足胚对水分、空气、适宜温度等条件的需要就能实现。经科学家研究,种子外表的蜡质和厚厚的角质层都能使种子具备不透性而难以萌发,而长寿种子更是具备不易透水、不易透气的坚硬、致密的种皮。据研究,豆科植物种子寿命较长的原因很可能就是具备不透性的原因。在豆科植物种子的种皮中,存在种皮栅栏细胞角质层,莲子外面的果皮是坚硬的硬壳,里面存在着一种叫马氏细胞明线的物质引起不透性,再加上致密的细胞壁,更不易透水透气。种子的胚得不到充足的水分和氧气,生理活动微弱,就处于休眠状态而成为长寿种子,一旦种皮破坏,胚得到萌发条件就会打破休眠状态而萌动。
有人认为影响种子寿命的最主要的因素有两个,一个是种子的含水量,一个是种子的温度。含水量与温度降低则会延长种子的寿命。人们在实践中也发现调节短命种子的贮藏温度和湿度,寿命会相对延长,例如只有几小时生命力的梭梭种子,若在适宜条件下能保持1~2年的发芽力,带翅种子贮存7个月后才失去生命力。由此可见,所谓“短命种子”只是贮存条件的不适宜而造成的,合适的贮存条件可延长种子的寿命,这在农业和林业生产上都具有重要意义。
种子的传播
植物为了传种接代,在数亿年漫长的生长过程中,各自练就了一套传播种子的过硬本领。植物的果实种子成熟后,有的自然落在母株周围萌芽生长;有些却远走高飞,做远程旅行,以扩大其种族领域。但它们既无能够奔跑的腿脚,又无像鸟类飞行的翅膀,何以会做远程的“旅行”呢?我们说,生物总是按“适者生存”的自然法则来生存和发展的,它们具有适应远程旅行的不同形态和结构。