植物也能“望闻问切”

2022-06-09 01:11金因
科学之友 2022年6期
关键词:捕蝇草望闻问切气体

金因

植物能看到东西,其实是眼睛感受到了光。植物茎叶里的光感受器,能识别出红光和蓝光,感受到人眼看不到的红外线和紫外线,还能辨别光源方向,判断光线强弱,来调节生理活动,以适应光照强度。

英国著名生物学家达尔文曾发现,植物会朝着有光的方向生长,以便获取光照,通过光合作用生产养料。如果它们“饿”了,就十分渴望阳光的哺育,便向有阳光的一面弯曲,从而利用对光线的感知能力获得“食物”。

植物细胞膜中的光敏色素,可探测到光线的明暗变化,类似于“光控开关”,能让植物像人类一样“日出而作,日落而息”。傍晚时分,植物通过光敏色素,知道天黑了下来,就开始“休息”。太阳升起后,植物就“苏醒”过来,进行光合作用。

不管动物还是植物,都具有一种对蓝光很敏感的隐花色素的光感受器。动物利用它接受蓝光,可以调整生物钟,以适应作息规律,而植物利用它感受光信号,来调整叶片受光角度,更好地进行光合作用。

在工业污染严重的地方,很少有苔藓生长。因为苔藓叶子只有一层细胞,有害气体从叶子的两面侵入,细胞内的毒剂浓度会陡然上升。于是,不是枯萎就是死亡,所以这种植物对空气污染很敏感。根据苔藓叶子灵敏的嗅觉,人们将其作为大气纯度的指示植物,监测环境污染情况。

所有植物都能感知气味,并能利用嗅觉与同伴进行沟通和选择生计。一种叫作菟丝子的寄生藤,可称得上是植物界的“嗅探犬”,它几乎没有大多数植物用于制造营养的叶绿素,只能攀附在别的植物枝体上,直接吸取对方的养分生存。菟丝子正是利用嗅觉来捕获“猎物”的,它能根据不同植物散发出来的气味,区分哪些可以成为猎食对象,哪些身上有它最喜欢的食物,以免缠绕在不健康的植物上。

动物鼻子中的传感器能够辨别空气中的气味分子,而植物身上也有这种接受器,能对挥发性化学气味作出反应。科学家早就发现,未成熟的水果,“闻”到乙烯气体,就会成熟更快。所有成熟的水果都会释放乙烯气味,这种气味散布开来,未成熟的水果接收到后,会加快成熟速度。所以,这种连锁效应能确保同一田地中的水果能同时大面积地成熟。

动物的味觉在舌头上,而植物的根系就是“舌头”。嗅觉捕捉的是挥发性气体,而味觉识别的是可溶性物质。人们常会看到,生长在贫瘠干旱和水肥充足的两块地之间或者在正常与遭受污染的土壤交界处的作物,一段时间后,会向适宜生存的地方蔓延扩张。

草木叶片上也有舌头,不过是配合“鼻子”起作用。当树木遭到大批害虫蚕食时,还会释放出一种叫茉莉酮酸甲酯的挥发性气体,向同伴报警。这种气体传到附近树木的叶子上,尽管钻到了对方的“鼻孔”,却不会被嗅到,但它会在叶子中转化成水溶性的茉莉酸,依附在一种特殊的细胞上,树叶就感知到警告信号,随之产生“防卫反应”,就像动物舌头能对各种不同的味道作出反应一样。

植物的味觉还能识别亲缘类群。不同植物体内代谢的产物不同,根系正是通过这种代谢物来识别周圍植物种群的。研究发现,当植物遭遇干旱时,只需1小时就能通过味觉信号告诉邻近同类,提醒它们关闭气孔,减少水分蒸发。

关于植物对音乐的喜好,人们众说纷纭:植物喜欢古典乐,讨厌摇滚乐;喜欢轻音乐,讨厌击打乐;喜欢舒缓平和的旋律,讨厌高亢激昂的声调,但在声音能促使植物生长方面,观点却出奇一致。

据法国农业专家称,如果生长中的番茄每天能听3小时音乐,番茄就会因为受到声波的良性刺激长得更大。英国有人利用声音,曾培育出5.5千克重的甜菜和25千克重的卷心菜。日本一家种植场生产的“音乐蔬菜”,不但生长快,味道也很不错。如果生物内部的发育活动与外界声波在节律上达到和谐共振,等同于自身额外获得了一份能量,这样必然有利于生长发育。

虫子爬上叶面时的振动声,蜜蜂飞舞时的嗡嗡声,蚜虫翅膀扇动时的扑腾声,甚至由更小生物发出的极其微弱的声响,都会给植物一种安全防范提示,以增强其对多变环境的适应力,以便更好地生存下去。

美国华盛顿大学科学家研究发现,一棵柳树被天幕虫侵害时,其他柳树就不会受到天幕虫的骚扰。这些健康柳树的叶子,含有害虫十分厌恶的酚类和单宁类物质。可是,在遭虫害的树叶里,却找不到这些物质。科学家猜测,受害的柳树向邻近同类释放一种气体警告信号,健康柳树叶子接收到这种气体后,体内生产酚类和单宁,抵御害虫侵袭。

更神奇的是,植物的报警“语言”绝非“路见不平一声吼”那么简单,而是更为丰富的表达。当叶子受到不同敌人的侵害时,释放的化学气体不同。受细菌侵害的棉豆叶会释放水杨酸甲酯气体,作为警告信号,而被害虫蚕食的叶子,则会产生一种叫茉莉酸甲酯的气体。

瑞士伯尔尼市植物专家曾捕捉到松树和橡树在干旱情况下发出的超声波。于是猜想,这可能是在向同类发出信号,让它们早点为干旱作准备,也可能是植物对严酷环境条件发出的感叹,好像在说:“哎呀,真渴。”

含羞草的叶子受到轻轻触动时,叶片马上合拢,好像小姑娘害羞时双手捂着脸一样。原来,当叶片被触及时,机械刺激转化为电脉冲,传到叶柄的腋部,使腋部细胞中的液体迅速释放而发生收缩,导致叶片闭合。

轻风掠过树梢、小虫爬上草叶、藤蔓缠住枝干,草木都能感觉到,这种触动甚至干扰植物生长,这就是为什么风大的地方,植被总是低矮。植物的触觉反应,虽然没有含羞草那么明显,但对冷热、干湿也有感知,从而根据不同气候,调节生长速度和水分消耗。黄瓜的藤蔓总是缠绕在结实的杆子上,不会攀爬在柔软的茎干上,因为它们能感觉到软硬。

能食虫的捕蝇草,当虫子爬到它上面时,两片相对的叶子像蚌壳一样,迅速关闭,将虫子困在里面消化吸收。它将叶子关闭的时机把握得如此精准,是因为能感觉到虫子爬到了什么位置。

捕蝇草的这种感觉与人的触觉相似。当脸上的苍蝇,触及皮肤产生的电脉冲信号,通过神经传到大脑,人就产生应激反应。同样,苍蝇蹭到捕蝇草的叶刺时,产生的电脉冲迅速传给叶子,促使叶片快速关闭。大多数植物对碰触的反应虽然没有捕蝇草那么快,但原理和意义与动物触觉反应相似,都是通过电信号传递,借助同一类蛋白质起作用。

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