植物的感官世界

2012-04-29 00:44
大自然探索 2012年12期
关键词:捕蝇草化学物质触觉

在我们看来,无论命运将植物抛向哪里,它们都只能永远扎根在那里,不能迁移,不能主动寻找食物,无法逃避漫天飞蝗的肆虐,也无法在风暴袭来时寻找藏身之所。那么,生长和生存在不可预知的恶劣环境下,植物能否感知周围环境并做出相应的反应?科学家发现,尽管植物没有鼻子、眼睛、耳朵、嘴巴和皮肤,但它们仍然拥有自己的视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉,而且植物的感官世界与我们人类并没有本质上的不同。

植物的视觉

植物能“看见”什么?显而易见的答案是,它们和我们一样,能感知光线。正如我们通过眼睛的光感受器去感知光线一样,植物通过茎和叶来感知光线的明暗变化,它们能够区分红色和蓝色,甚至能看到光谱中我们无法看到的远红外线和紫外线。植物还能分辨出光线来自哪个方向,可以分辨光线的强烈与昏暗的区别,可以判断光照时间还有多长。

达尔文早就发现了植物的向光性,如果它们“饿”了,渴望阳光的哺育,其生长方向就会向着有阳光的一面弯曲。植物需要利用光合作用将二氧化碳和水转化为糖分,它们利用对光线的感知能力来获得食物。

现在我们已经知道,植物拥有的向光素和光敏色素就是它们的“光控开关”,可探测到光线的明暗变化,天黑下来后,植物就开始“休息”,太阳升起后,植物就“苏醒”过来,进行光合作用。植物的向光素和光敏色素与动物眼中的光感受器并不相同,但动物和植物共享一种叫做隐花色素的光感受器,动物利用它来调整生物钟和生物周期节律,植物利用它感受到的光信号来调整叶片方向和进行光合作用。

植物的嗅觉

所有植物都能感知气味,植物可利用嗅觉与同伴进行沟通。研究表明,植物对某些化学物质的气味非常敏感。

一种叫做菟丝子的寄生藤可称得上是植物世界的“嗅探犬”,这种植物几乎不含有大多数植物用以获取营养的叶绿素,所以它必须吸取其他植物的含糖树液才能获得食物和营养。菟丝子正是利用嗅觉来捕获“猎物”的,它能根据气味辨别食物来源,找到最喜欢的食物,同时还能根据气味分辨食物的优劣,避免缠上不健康的其他植物。

菟丝子的气味感知能力在植物中是出类拔萃的,而其他所有植物也都能感知气味。动物利用鼻子中的气味感受器来识别空气中的气味分子,植物也有感知挥发性化学物质的受体。那么,它们能闻到些什么呢?

早在20世纪20年代,美国研究人员就已经证实,让未熟的水果“闻”乙烯气体,就会诱使其成熟。成熟的水果本身也会散发乙烯气味,这种气味散布开来,可以加快附近水果“邻居”的成熟速度,正是这种反应让水果们一起成熟。此外,植物还能通过散发气味来互相进行交流,比如一棵树木遭到大批毛虫侵袭,它就会发出化学气味向附近的树木示警,附近闻到这种气味的树木会迅速产生一些让自己的叶子变得难吃的化学物质,从而避免受到毛虫的伤害。

植物的听觉

你可能听说过,植物对音乐也有喜好偏爱。一些人认为,如果让植物“听”古典音乐,它们就会生长得更加旺盛。也有人认为,给植物播放重金属音乐或爵士音乐效果更好。值得注意的是,植物的音乐“品味”与报告这些现象的人的个人爱好似乎是一致的。虽然这方面的研究有着悠久的历史,但其中大部分都没有可信的科学依据。

虽然我们不能确定植物是否会“听”音乐,但研究发现,植物或许真的可以“听”到其他植物发出的声音。研究人员最近记录下了一些松树和橡树在干旱情况下发出的超声波,他们认为这些超声波可能是在向其他树木发出信号,让它们为干旱作好准备。不过,科学家目前仍不清楚的是,植物是如何产生以及探测到声波信号的。

植物的味觉

人类的嗅觉和味觉是紧密交织在一起的,嗅觉可影响到我们味蕾所感觉到的口味。从身体的物理构造上,我们的嘴与鼻腔是相连的,当我们咀嚼食物时,鼻子能够立即闻到食物释放出来的气味。嗅觉与味觉的主要区别是,嗅觉感官处理的是挥发性化学物质,而味觉感官处理的是可溶性化学物质。

与人类一样,植物的味觉与嗅觉也是相互关联的,所不同的是,植物用味觉来感知危险比如干旱灾害,甚至用来识辨它们的亲缘植物。植物应对昆虫或致病细菌攻击时的反应就是最好的证明。正如我们所知道的那样,受到攻击的植物会散发出各种挥发性化学物质,向它们的“邻居”发出报警信息。甲基茉莉酮酸酯就是植物发挥味觉作用的一个例子,这种化合物是一种气体,能够在空气中有效传播。当它形成的一种水溶性的茉莉酸附着在邻近植物上时,这些植物就能够通过收到警告信号,产生防卫反应。科学家认为,这些警告信息显然都是通过对水溶性分子的味觉感知来互相传递的。

植物的触觉

风吹过,树枝在风中轻摇,昆虫轻轻爬过树叶,藤蔓凭着感觉搜寻和攀附其他植物……所有这些,植物都能感觉到。植物生活在一个它们可以感触到的世界里。植物甚至能感知“冷”与“热”,这样它们就能根据气候冷暖变化来调节其生长速率和对水分的利用。通常只要触摸或晃动植物就足以抑制其生长“欲望”,这也是为什么在海风经常吹拂的地方,植被生长往往都不旺盛的原因。

所有植物都能在一定程度上感受到机械力的影响,其中对触觉敏感度最高的是食肉捕蝇草,当苍蝇、甲虫甚至小青蛙爬上其形态特别的叶子时,它们会立即感知到,然后出其不意地突然闭合,将猎物收入囊中。捕蝇草知道什么时候该闭合它的叶片,只要猎物一进入它的“陷阱”,它就能凭借触觉立即感知到,并在不到1/10秒的时间内迅速关闭叶子,困住猎物。

虽然大多数植物的触觉反应比不上捕蝇草,但它们感知触觉刺激的方式与捕蝇草相似。令科学家最感兴趣的是,植物和动物利用其触觉来感知外部世界用的是同样的蛋白质。

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