植物的智慧

说起动物，大家已经知道它往往比我们想象的要聪明得多。那么植物呢?我们常常把失去记忆没有什么行为能力已经接近死亡的人称为“植物人”。其实，植物远非我们想像的那样无能。科学家通过长期的研究发现，植物为了生存，不仅能“看”，能“睡”，还能“吃”。

清晨，太阳从东方地平线上慢慢升起，将温柔的光线射向阿根廷潘帕斯草原，一丛丛青草在清晨的寒风中微微摇曳。此刻，从远处走来了一组科学家，他们在草地上架起各种观察仪器，开始了新的一天的工作——他们正在研究青草这种地球上最为平凡的植物。他们的工作是要弄清楚一个问题植物能不能“看见”周围的环境。

众所周知，植物利用阳光进行光合作用。现在有科学家指出，被遮挡的植物可能“看”得见阳光的变化。

当阳光照射植物投下阴影时，一些植物能“看”到周围其他植物投来的阴影，从而知道在它的附近其他植物存在的情况。如果它发现周围过于拥挤，自己可能被别人遮挡，它就会限制自己的新生嫩枝的生长，转而促进主干的生长，以便与伙伴们争夺阳光。

植物怎么“看”周围呢?阳光携带了大量信息，植物利用一种叫做受光体的分子来解读阳光所携带的信息，其作用非常类似于动物的视觉系统。

通过分析阳光所携带的信息，植物能知道“白天变长了吗?”、“我该开花了吗?”诸如此类的事情，还能通过阳光确定：春天是否已经来临?冬天是否已经结束?种子应该什么时候发芽?成熟的植物应该什么时候开花?以开花为例，大多数植物都能够做到与季节变化保持高度一致，一些植物如果白天时间太长就不开花，而另一些植物只是在白天时间持续足够长时才开花。

植物是怎样得到这些信息的呢?——植物能够“研究”由各种颜色组成的环境光，并通过改变自己的生长模式做出相应的变化。例如，遍布于植物的叶子和茎干的叶绿素通过叶子有选择地从自然光中吸收红光、蓝光，而反射远红外光。如果一株植物处在过于浓密的环境当中，那么它周围的红光就会较少，而远红外光则会较多。因此，只要它检测出红光和远红外光之间的比值，就会马上知道自己是否被遮挡了。

植物不仅能测量各种颜色的光的量，而且还能测量各种颜色的光所占的比值。在野外，草的最上层叶子接受到的阳光最多，被遮挡的只是它们的根部。因此，植物的根部接触到的是较低的红光一远红外光比值(即红光少，远红外光多)。

科学家们在潘帕斯草原上做了一个简单易行的试验：给植物照射人造红光。如果植物被欺骗，根据颜色比值错误地估算出其周围伙伴的密度，认为自己周围的疆土还非常宽阔，不必朝上发展去争夺阳光，那么它们就会在人造红光下继续生长，长出更多的分蘖。

结果，植物真的被欺骗了，它们在根部长出了许多嫩枝。后来这块地的植物由于生长得过于拥挤，大部分都死掉了。植物被红光所愚弄，错误地认为生长在附近的其他植物非常少，从而降低了与其他植物争夺资源的能力。

后来的发现令科学家更加惊奇：即使那些生长密度非常低的植物(低到邻居的阴影几乎达不到它们身边)，居然也能够感觉到其邻居的存在。也就是说，植物在其竞争伙伴投出阴影照到它们之前就已经“看见”竞争伙伴了。实际上，光谱构成上出现的细微变化(由叶片传播、反射的远红外光增加)向植物提前发出了警告信号=竞争者即将到达。

植物从发芽开始终其一生都受到光的强烈影响，光在决定植物的生长速度和开花时间上起着至关重要的作用。过去科学家认为，光合作用是将光与植物生长联系在一起的关键，实际上，植物不是通过聚集光的能量来促使其生长，而是通过搜集和加工光所携带的信息来促使其生长。虽然植物没有感觉器官来感知光，但在其身体内的每个细胞内都有受光体。受光体能使植物感觉到光的存在、强度、持续时间、方向以及颜色的相对比值。

在植物稀少的环境中，照射到植物上的红光占有较高的比值，它促使天平朝活跃的光敏色素形式倾斜，从而抑制茎干的生长，植物将会越长越密；在植物密度较大的环境中，因为大部分红光被植物叶片吸收了，很少有红光能到达地面，红光一远红外光的比值就会大大下降，它促使天平朝不活跃的光敏色素形式转换，植物就越长越高，植物长得越高就越有利于它同其他植物争夺阳光。

除红光和远红外光外，植物还能“看见”蓝光。与红光一样，蓝光也能促进植物茎干的生长，植物在蓝光的照射下还会发生弯曲。

植物能“睡”

含羞草或合欢等豆科植物白天打开叶子，一到夜里就闭上叶子“睡觉”，这种由叶子的开闭引起的植物的“睡眠运动”自古以来就受到人们的关注。最早的记录可追溯到公元前4世纪留下的亚历山大帝命令部下调查“何以睡眠”的记录。到了18世纪，法国的生物学家德·梅兰发现，即使将含羞草置于光射不进去的洞穴中，几天之中，它仍持续以24小时为周期开闭叶片，也就是说它不受光等外部环境的影响，这说明在它的体内存在周期性运动的“生物钟”。

达尔文是最早对植物运动进行系统研究的科学家。他晚年被植物的多样性吸引，与儿子法朗西斯一起仔细观察了300多种植物，在他去世前2年(即1800年)，达尔文写了一本有关植物的睡眠运动、弯曲运动以及旋转攀登运动的长达600页的巨著《植物的运动》，该书已经成为经典名著。

现在，科学家通过显微镜观察已经知道，植物的睡眠运动是由叶柄上一种叫做“运动细胞”的特殊细胞的膨胀或收缩引起的。运动细胞吸水撑大后叶子就张开，运动细胞排出水缩小后叶子就闭合。调节这种运动细胞的体积变化的是细胞膜的“钾通道”——根据生物钟按一定的时间周期开闭钾离子通道，伴随着钾离子从通道的出入，水或者进入细胞内或者跑出细胞外。

科学家最终成功地分离出了两种物质，一种是让植物叶子闭合(即使是在白天)的“睡眠物质”，另一种是让植物叶子张开(即使是在黑夜)的“觉醒物质”。植物的睡眠运动就是由这两种性质相反的物质控制的。

迄今为止，已经从含羞草、决明属、叶下珠属、铁扫帚、合欢属五种豆科植物中各自成对地分离出了“睡眠物质”与“觉醒物质”。各植物的这些物质对于其他植物完全不起作用。例如即使将合欢属的“睡眠”或“觉醒”物质以10万倍的浓度作用于含羞草，也完全没有效果。

那么，生物钟是怎样控制植物的“睡眠运动”的呢?科学家通过定时采集、萃取、测量植物体内所含的“睡眠”或“觉醒”物质发现，“觉醒物质”的浓度几乎全天恒定，而“睡眠物质”的浓度却是在张开叶子的白昼减少，在闭合叶子的夜间增加。“觉醒物质”与“睡眠物质”的平衡浓度的变化，决定了叶子是闭合还是张开。

豆科植物究竟为什么“睡眠”?达

尔文说是“为了保护身体免受夜间低温的侵袭，采用闭上叶子睡眠的办法”；20世纪70年代生物钟理论的世界权威欧文·比宁格说是“为了防止因月光那样的明亮光引起生物钟的复位”。

不管植物“睡眠”是为了躲避夜间的低温还是夜间明亮的月光，这些说法都缺乏实验上的依据，也就是说人们一直不能制造出不“睡眠”即不闭叶子的豆科植物。现在科学家终于可以让植物不“睡觉”了。他们合成了一种阻碍铁扫帚“睡眠”的物质，将这种物质作用于一株铁扫帚，果然它的叶子就张开了。不过这种植物由此患上了“失眠症”，叶子一直张开着。由于不睡觉，结果这株植物受到了伤害，两周后完全枯萎了。这个实验也证明了：“睡眠运动”是植物生存不可或缺的生命现象。

植物能“吃”

——食虫植物维纳斯捕蝇草

一朵美丽异常的鲜花在云遮雾罩的沼泽地里盛开着，发出一缕缕诱人的香气。一只蜜蜂禁不住花香的诱惑，急速扇动着翅膀，发出嗡嗡的尖叫声，扑向眼前的猎物。当它落到花朵上后，才发现自己犯了一个致命的错误，但为时已晚——叶子迅速闭合，就像食肉动物吞下猎物一样，可怜的蜜蜂只进行了短暂的挣扎，便成了植物的腹中餐。

这一幕有点像科幻大片里的情节，但却是自然界中的真实存在。这种植物就是维纳斯捕蝇草。之所以用“维纳斯”这一名字命名它，是因为植物学家发现，这种植物对昆虫的诱惑同漂亮女人对男人的诱惑存在某些类似之处。

大名鼎鼎的捕蝇草其生长的地理区域却出奇的狭窄。目前，人们只在美国卡罗来纳州北部和南部沿海地区发现了这种植物，即便在这些地区，它们也只生长在潮湿多雨的沼泽地或湿地内。

捕蝇草能吃昆虫和蜘蛛类节肢动物，如蜘蛛、苍蝇、蟋蟀、蛞蝓以及各种毛虫等。

维纳斯捕蝇草为何要吃昆虫呢?与其他植物一样，它也是通过光合作用来获取营养的，利用太阳能促使二氧化碳和水转换成糖和氧，然后糖又转换成三磷酸腺甙这种能量形式。除了合成葡萄糖外，这种植物还需要氨基酸、维生素以及其他维持其生命所需的细胞成分。为了得到这些物质，维纳斯捕蝇草必须补充以下养分：氮(制造氨基酸、核酸和蛋白质)、磷(是携带能量的三磷酸腺甙成分的一部分)、镁(是酶所不可或缺的一种合作要素)、硫(能制造某种氨基酸)、钙(制造植物细胞壁)、钾(调节水在植物体内的进出运动)。

然而，在维纳斯捕蝇草居住的沼泽地里的土壤中却缺少以上这些营养物质。由于自身无法制造生长所必需的构结材料，因而大部分植物在这种环境中都无法生存。然而，在长期的进化中，维纳斯捕蝇草逐渐适应了这种独特的生态环境，它们成功地进化出一种能力：通过寻找其他替代物质来获取其生长所必需的营养物质。而像昆虫之类的生物正好能提供土壤中所缺失的营养物质。

与我们人类不同，植物没有复杂的肌肉和下颚腱使它能够去争抢、咀嚼、吞咽或加工食物。不过，维纳斯捕蝇草进化出了一种高度特化的叶子来完成这一系列复杂过程。叶子既是它的嘴又是它的胃。

其实，大部分植物都具有吸引动物如昆虫的某些生理功能。比如：很多植物在长期进化过程中演化出浓烈的气味和甜甜的汁液，以此来引诱蜜蜂、蝴蝶和其他昆虫前来觅食，这些昆虫在觅食过程中将花粉带到了附近同类植物的花朵上，从而起到了传精受粉的作用。维纳斯捕蝇草同样具有这种生理功能，它专门用来诱捕猎物的叶子能分泌一种蜜汁，以此来引诱昆虫。

当一只昆虫落到或爬到维纳斯捕蝇草的叶面上时，它很可能会碰到叶面上的六根又短又硬的绒毛，这些绒毛被称做触发毛发，其作用机制相当于植物的探查系统。如果其中的两根绒毛被反复碰擦，或其中一根绒毛被触摸两次以上，那么叶子就会在半秒钟之内迅速闭合，从而将昆虫裹入腹中。

尽管没有大脑来帮助它对眼前的物体进行分析、判断，但维纳斯捕蝇草仍能准确地识别落在它叶面上的究竟是昆虫还是别的东西。这一判断过程还是通过它的六根触感绒毛来完成的。如果一只昆虫被触感绒毛绊住，就会拼命挣扎，以求逃脱。但这样做的结果无疑是向捕蝇草发出了一个信号——是“活物”，从而使叶子完全关闭。昆虫挣扎得越猛烈，叶子关闭得也就越迅速。叶子闭合后，一般要经过12个小时的消化过程才会重新张开。如果是没有生命的物体，像小石子、树枝段片、树皮和树叶等落到叶面上，则不会触发触感绒毛。

维纳斯捕蝇草显然存在着明显的生理缺陷。如果在它消化食物时又有苍蝇或蜘蛛等昆虫爬上叶面，它就只能眼睁睁地看着这些小动物在它旁边爬来爬去。这就有点像你塞了一嘴的鸡骨头，看着满桌的美味佳肴而不能吃一样。所不同的是，你有意识，知道自己在干什么，而它没有意识，只是被动地在从事某类活动。由此我们可以看出，维纳斯捕蝇草存在两个方面的生理缺陷：它没有大脑来告诉它应该如何选择食物，再者，它缺乏能让它吐出东西的肌肉组织。

陷阱一旦完全关闭，昆虫只能是死路一条。为了保证昆虫被完全包裹在里面，叶子边缘部分的纤毛就像人类的手指一样会紧紧地拉拽在一起。这些长长的绒毛看上去就像植物的牙齿一样，但实际上纤毛只起关闭陷阱的作用，并不能用来咀嚼食物。

维纳斯捕蝇草并非什么活物都能吃，这里有一个体积限制。这种植物的叶片一般只有1英寸(1英寸=2.54厘米)长，理想的食物体积应在1/3英寸左右。如果一只昆虫的体积过大，叶子就无法紧密闭合，细菌和霉菌就会趁虚而入。细菌和霉菌一旦钻进来，就会在腐烂的昆虫尸体上迅速繁殖，叶子就会遭殃。随着叶子的腐烂，叶片将会变黑，最终导致整个叶片的脱落。维纳斯捕蝇草的叶片掉落后并不影响它的捕食能力，因为最终它还会长出新的叶片来。叶片一般可关闭10－12次，然后它就会失去捕捉昆虫的能力：叶片无法再闭合了，也不能吸引和吞吃昆虫了。这时叶子就只具有光合作用，大约再经过2－3个月，叶子就会掉落。

昆虫一旦被完全封闭在叶片里，消化过程就开始了。叶片就成了植物的胃，与我们人类的胃一样。它也会分泌酸性消化液体，以融化食物的软体组织和细胞膜。消化液体还能起到杀菌的作用，杀死与食物一起被吞入的少量细菌。

消化液是从叶片表层的腺体上分泌出来的。泡在消化液里的昆虫一般要经过5到12个小时的消化过程才会被完全化掉。随着昆虫的消化，营养物质不断被植物吸收。消化时间的长短主要取决于以下几个因素：昆虫体积的大小。昆虫的个头越大，消化时间就越长；叶子的年龄。叶子的年龄越大，它分泌的酸和酶的混合液体就越少，消化过程就越长。温度。周围的环境温度能影响分解速度的快慢，温度越高，产生的酶就越多。一旦营养物质被完全吸收，叶子就会重新打开，以等待下一位来访者，而昆虫的外骨骼等不易被消化的东西要么被雨水冲掉，要么被大风刮跑。