绿色植物的光合作用促进了大气中二氧化碳和氧气的循环,只有这样一切生物才能够生存。如果每人每天吸进0.75公斤的氧气,呼出0.9公斤的二氧化碳,有人计算过,城市居民每人只有10平方米的绿地(草坪、树木和花卉)面积,就可以消耗每人呼出的二氧化碳,并可从绿叶中得到每天每人所需的氧气。
迷人的叶
千姿百态的植物给人类带来了许多美好感受,而植物枝条上的片片柔绿或是浓翠或是嫣红的叶儿,也给人们带来了美的享受。
首先来说一说叶子的形状:松针尖利细长,像是万根绿针簇于枝条;枫叶五角分明,像天上的星星聚于树端;圆圆的落叶像一只只硕大的玉盘;田旋花似十八般兵器中的长戟;剑麻叶像一把把脱鞘而出的利剑;芭蕉叶像片片巨形青瓦,迎着雨声“噼叭”作响;灯心草叶像是一把缝鞋底用的锥子;银杏叶像是一把驱除炎热的折扇;智利森林里生长着一种大根乃拉草,它的一张叶片,能把3个并排骑马的人连人带马都遮盖住,像这样大的叶子,有两片就可以盖一个五六人住的临时帐篷 叶子的形态说也说不完,而每片叶儿都勾起人们无尽的遐想。
叶子生长的位置也非常有特色:有的是单片生长于茎上,有的则是成双结对,有的数片有规律地交错生长,有的紧贴在地面上。叶子相互错开的角度非常准确,有120°、137°、138°、144°、180°,从上往下看,可以看到片片叶子互相镶嵌又丝毫没有遮盖。叶子之所以如此巧妙地安排,一方面可使植物受力均衡,再者则是为了最大限度地感受阳光雨露,由此看来叶子还有对称之美。
夏天绿叶焕发出勃勃生机,秋天则是黄叶扑簌,那是另一种美。叶的世界真是美丽得很。
奇妙的叶
世界上的植物成千上万,也就有了各种形状的植物叶。而这些形状不一的植物叶子也就有了许多奇妙之处。
先说说思茅草,它的叶缘上有许多锋利的细齿,这是为了自卫用的,经受过它的“自卫抵抗”而被划破了手的鲁班,就因此受到启发而造出了世界上的第一把锯子。
生长在海边的椰树有十分宽大的叶子,为何在强大的风雨之中却安然无恙呢?原来它的叶子表面有一道道凸起或凹下的波纹。正是这些波纹使叶子能够承受较大的压力。这就好像是一张平纸不能承受住什么,但是把它折成折扇状,它就能承受重物的压力。
车前草十分常见,谁知在它的叶子中也存在着令人吃惊的秘密:它的叶子按螺旋状排列,而两片叶子的夹角竟都是137°30′,结果使所有的叶子都能照射到阳光。于是人们受到启发而建造了螺旋形的高楼,使得阳光能照进每一个房间。
玉米叶呈圆筒状,这也是有什么意义吗?原来,它使叶子更牢固,而不易被破坏。人们仿造它的形状建造起跨越海峡或大河的桥梁,竟坚实牢固得很。
由此可见,植物的叶子构造是十分巧妙的,这其中的意义也深远得多。
秋风扫落时的秘密
一夜秋风,遍地黄叶,人便会平添几分惆怅。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,便开始步入暗淡的老年,开始衰老死亡了。
早在本世纪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,了却了叶落归根的宿愿。
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,可以促使值物的叶脱落,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。
花的海洋
最杰出的艺术家当属大自然,这个艺术家在我们周围创造出数不尽的奇花异葩。梅花像星,葵花像盘,报春花像小钟,牵牛花像支喇叭,珙桐花似一只只迎风翩翩起舞的白鸽,台湾的蝴蝶兰,雪白中有绊红,好似群蝶翩跹。
再看看我们生活的周围:迎着春风,路旁的桃花悄悄盛开,粉红一片,雪白一堆;星星点点的小紫花在草丛中露出了头,二月兰、白兰也展开花瓣,悄悄向路人致意,似乎在告诉人们:春天到了!春天到了!气温刚略有回升,夏至草便伸着懒腰,周身带着一圈一圈小花环使劲睁开了眼,好奇地打量着周围:此时月季、樱桃花竞相开放,石榴花吐着火红的蕊,挂满了枝头;你再抬眼一看:
啊!漫山遍野、大街小巷鲜花盛开,叫得出名的叫不出名的开遍了满世界,仿佛使人置身在花的海洋。春夏不乏花的陪伴,而秋天菊花怒放,冬天腊梅花开,一年四季时时有花,时时把这世界装扮得五彩缤粉,绚灿美丽。
花的构造有花被、花萼、花托、雄蕊、雌蕊五部分,花的不同形状就是由这几部分的多少、大小、形状变化而决定的。
花的颜色
“万紫千红”是诗人对花朵的赞美。
的确,红色的、紫色的、蓝色的、白色的、黄色的花,五彩缤纷,惹人喜爱。
那么美丽的颜色是怎样产生的呢?
原来在花瓣细胞里存在各种色素,主要为三大类。一类是类胡萝卜素,包括红色、橙色及黄色素在内的许多色素;第二类叫类黄酮素,是使花瓣呈浅黄色至深黄色的色素;第三类叫花青素,花的橙色、粉红、红色、紫色、蓝色都是由花青素引起的。
通过对被子植物花色的调查,人们发现花瓣呈白色和黄色的最多。那么白色的花是怎么回事呢?花呈现白色,是因为花瓣细胞里不含什么色素,而是充满了小气泡。你如果不信,用手捏一捏白色的花瓣,把里面的小气泡挤掉,它就成为无色透明的了。有些植物开黄花,那是因为花瓣细胞的叶绿体里,含有大量的叶黄素。
有一种奇怪的黑蔷薇花瓣呈黑色,但提取不出黑色素,原来是花青素和花青苷的红色、蓝色及紫色混在一起,使颜色加深时形成的一种近似黑色的色泽。植物形成色素必须消耗原料和能量,解剖可看到色素仅分布于花瓣的上表皮中,花瓣内部是无色的,这说明植物以消耗最少的能量和材料达到了最佳的效果。
植物表现出美丽的色彩,除植物体内部具备产生色彩的内部条件外,环境条件如温度、光照、水分、细胞内的酸碱条件等都影响色素的表现。
就温度而言,不同植物的花朵,所适应的温度范围不同。喜温植物开花,在温度偏高时期,花朵色彩艳丽。如生性喜欢高温的荷花,炎热季节开放,花朵鲜艳夺目。绝大部分植物和一些喜低温植物,在花期内遇偏高气温,花的颜色常常不太鲜艳。如春季开花的金鱼草、三色菅、月季等,当花期遇30℃以上高温时,不仅花量少且色彩暗淡。如果植物在开花时气温过低,不仅花色不鲜,且会间有杂色。
光照对花色的影响:多数植物喜欢在阳光下开放,缺少阳光,不仅花色差甚至开花也困难。大多数花随着开放时间的变化,花色有所改变,一般黄色的花在花谢时变为黄白色。随着接受日光照射时间的长短,花的颜色深浅也可引起变化。留心观察一下棉花的花,刚开放的花是乳黄色的,后来变成了红色,最后变成了紫色,因此在一棵棉株上,常常同时开放着几种不同颜色的花,这便是由于阳光照射和气温的变化,影响到花瓣细胞内的酸碱性发生变化,最终引起色素颜色的改变。
因此花的酸碱度改变,也导致花色的改变。你认得牵牛花吧,它的花朵像喇叭,颜色挺多,有红的、紫的、蓝的、粉白的。如果你把一朵红色的牵牛花,泡在肥皂水里,这朵红花顿时会变成蓝花,再把这朵蓝花泡到稀盐酸的溶液里,它又变成了红花了!
水分也影响花色。花朵中含适量的水,才能显示美丽的色彩。而且维持得也较为长久。缺水时,花色常变深,如蔷薇科的花朵缺水时,淡红色花瓣会变成深红色。
袭人花香
许多花朵,不但有美丽的花冠,而且有芬芳的气味,这是因为花瓣的一些细胞中含有挥发性的油脂叫“芳香油”。
芳香油的合成常发生在花朵内特殊的腺体细胞——上皮细胞内。据观察,胡椒、薄荷的叶片表面腺毛分泌挥发油的过程中,首先在细胞质中形成小的油泡,然后油泡的内容物通过细胞壁释放到细胞壁与它上方起保护作用的角质层之间,逐渐在角质层下方积累,最后角质层破裂,挥发油就释放出来。
不同植物,挥发油的分泌方式也不同。
不管什么植物,所分泌的芳香油都带有气味。有的植物是随花朵的开放而逐渐形成与挥发,因而芳香的气味初开放时最浓,开放后不久,芳香渐散,维持时间较短,常见的茉莉、梅花、兰花、玫瑰、蜡梅等便是这样。而有的植物则是未开时或已开时均有浓浓的香气,花香维持时间较长,直到花瓣凋萎香气才尽,这是因为这类植物的芳香油以游离状态存在于花瓣中,所以得以逐渐散发香味,这类花常见的如白兰花、珠兰、代代等。但是这两类花一般都是花初放时芳香油含量最高,是观赏和采摘的理想时间。雨天开放的“雨水花”,香味最差。
花香味的浓谈也受很多环境因素的影响,多数香花植物,开花时遇气温较高,日照充足,花朵芳香也较浓郁。如茉莉花以7~8月开放的“伏花”香味最浓,而“春花”的香味最差。
香花植物花期内,当遇光照不足或阴雨天气,花瓣组织内含水偏多,芳香油的积累量相对减少,花香就比较淡薄。如玫瑰花中的“雨水花”,质量就较差。一些对肥料要求较高的香花植物,当遇到土壤肥力充足时,芳香浓郁持久,如蜡梅或茉莉。
花卉散发出的浓郁香气,通过人的嗅觉可起到调节人的中枢神经系统的作用,从而改善人脑功能。因此,当人嗅到花香时,会产生一种心旷神怡的感觉。
此外,花卉的香气可杀菌,还可净化美化环境。如天竺花的花香具有镇静、消除疲劳和安眠的功效;菊花的香气中因含有龙脑等芳香物质,有祛风、清热、清肝明目之作用;桂花的香气不仅具有解郁、避秽的功效,且对一些狂躁型精神病人有一定的安静功效。研究还表明,花卉的香气通过人的嗅觉被上呼吸道粘膜吸收后,能增强免疫功能,提高机体的抵抗力。
花开有时
各种花开放的时间不相同。18世纪,著名的植物学家林奈,对花开的时间做了多年的观察,后来在自己的花园里培植了一座有趣的“花钟”,即将开放时间不同的各种花有次序地种植在园子里,只要一看现在开的什么花,就知道大约几点钟了。
蛇床花:黎明3点钟左右开放
牵牛花:黎明4点钟左右开放
野蔷薇:黎明5点钟左右开放
龙葵花:清晨6点钟左右开放
芍药花:清晨7点钟左右开放
半友莲:上午10点钟左右开放
鹅鸟莱:中午12点钟左右开放
万寿菊:下午3点钟左右开放
紫茉莉:下午5点钟左右开放
烟草花:下午6点钟左右开放
丝瓜花:晚上7点钟左右开放
昙花:晚上9点钟左右开放
花开有时,这个有趣的自然现象,人们很早就知道了。很多植物的开花都有明显的季节性,例如紫罗兰、油菜花春天开,菊花秋天开。是什么因素支配着植物的开花时间呢? 1920 年,加纳尔和阿拉尔特发现植物的开花主要是受光周期的控制。光周期是指一天中昼夜的相对长度。加纳尔和阿拉尔特在实验地里试种一种叫马里兰马默思的烟草新品种,这种烟草在田间栽培时不能开花结籽,若在冬季来临前将植株从田间移到温室,或冬天在温室中成长的植株都可以开花结籽。他们因此就考虑这种烟草的开花是否与冬季有某种关系。这时加纳尔又想到了比洛克西大豆播种期的试验,从春到夏,每隔10天播种一次,最后差不多都在晚秋同一时期开花。这些研究结果最后使他们联想到随季节变换而发生的昼夜相对长度的变化对开花的影响。他们用一小型的暗箱把植物搬进搬出,来缩短日照时间,结果发现人为缩短夏季的日照长度,烟草在夏季也可以开花;而在冬季温室中如用电灯人为延长光照时间,则烟草不开花。通过多方面的实验,他们证明了植物的开花与昼夜的相对长度(即光周期)有关。植物对昼夜相对长度的反应叫做光周期现象。
光周期现象的发现,使人们认识到了光作为“信号”的作用。人们现已知道光周期不仅与植物开花有关,而且对茎的伸长、块茎与块根的形成、芽的休眠、叶子的脱落、甚至对一些动物行为例如鸟类迁徙、鱼的洄游、昆虫的变异等都有影响。
从发现光周期与植物开花的关系以后,人们发现不同种类植物的开花对日长有不同的反应,它们对日长的要求有一最低的或最高的极限。例如有的植物开花,要求日照长度必须在某一极限之上,短于这个极限,植物就不能开花。这种植物为长日植物;短日植物则是要求日照长度必须在某一极限之下,长于这个极限,植物也不能开花。这最低的或最高的极限是诱导植物开花所需的极限日照长度,称为临界日长。例如,长日植物菠菜的临界日长为13小时,它至少得到13小时的光照才能开花,短于13小时就不能开花,长于13小时促进开花,也就是说菠菜开花有一最低极限(即13小时);相反,短日植物北京大豆,它的临界日长为15 小时,它开花需要的日长不能超过15小时,即15小时是短日植物北京大豆开花的最高极限。但也有的植物对日长要求不那样绝对,它们在不适宜的日长条件下(即长日植物在短日下;短日植物在长日下),最终也能开花,在适宜日长条件下促进开花。
植物开花对光周期的要求与它原产地生长季节的光周期有密切的关系,某一地区的光周期是与纬度以及季度有关的。在北半球不同纬度地区,一年中昼最长夜最短的一天为夏至,而且纬度愈高,昼愈长夜愈短。相反,冬至是北半球一年中昼最短夜最长的一天,纬度愈高,昼愈短夜愈长。春分秋分的昼夜长短相等,各为12小时。在各种气象因素中,昼夜长度的变化是季节变换最可靠的信号,植物在长期适应的过程中,可对昼夜长度产生反应,以致可在一年特定时期开花,也可在一天中特定时间开花。
那么接受光能信息作用的部位,经研究证实是在叶子,叶子就好比“雷达天线”,接收到光周期的信号后形成开花刺激物传导到茎端形成花的部位。关于开花刺激物到底是什么,科学家正在进一步探索。
千变万化的果实
在开花植物中,能形成真正果实的植物是很多的。不过,由于各种植物果实本身结构特点的不同,果实的类型又是变化多端的。
有些植物果实的中果皮肉质化,而内果皮变成分离的浆质细胞,人们称这类果实为浆果,如葡萄、番茄、柿子等;而香气诱人的柑桔,被剥下的是外果皮和中果皮结合在一起的产物,果实中间分隔成瓣的为内果皮,这类果实叫做柑果;大家熟悉的向日葵、荞麦等,它们的果皮干燥瘦小,有时还很坚硬,只有剥开它们的果皮,才能取得真正的种子,这一类果实叫瘦果;有些果实长有翅膀,可乘风远行,被称为翅果,如械树的种子;像栗子、榛子等植物的果实,外壳非常坚硬,里面只有一枚种子,因它非常坚硬,故而称为坚果;有的果实成熟后,果皮会自动裂开,如大豆等,被称做荚果,此外,还有一些特殊的果实,如人们食用的肉质肥大的草莓果,真正食用的部分,是由花托变化而来的。草莓果上有无数芝麻粒状的颗粒,这才是草莓真正的果实。这种果实叫聚合果。
大家熟悉的白果,是从银杏树上采下来的,刚采下时,圆鼓鼓的,有一层厚厚的肉。人们食用时,就把它外面的一层肉去掉,只剩下一个带硬壳的白果。你别看它有肉有壳,而实际上却是一个典型的冒牌果实。如果你仔细地观察一下白果的生长过程,就会发现,银杏树上看不到像样的“花”,更无法找到小瓶子状的子房,看到的只是一颗裸露在外面的胚珠,它可以不断地长大,最后形成白果。可见,白果不是果实,而是种子。其他像松、柏、杉等树木,它们也只能结种子,而没有真正的果实。人们称这一类植物为裸子植物。
一般来说,有果实便一定会有种子。但也有特殊例外的情况,如香蕉,就是没有种子的。怎么会产生无籽的果实呢?原来香蕉开花后,没有经过受精,子房虽然发育长大了,但子房里的胚珠由于未受精而不能发育成种子。这种现象叫做无籽结实或单性结实。
植物的生活
植物的呼吸
人不停地在进行呼吸。植物也同样日夜不停地进行呼吸。只因为白天有阳光,光合作用很强烈,光合作用所需要的二氧化碳,远远地超过了植物呼吸作用所能产生的二氧化碳。因此,白天植物好像只进行光合作用,吸进二氧化碳,吐出氧气。到了晚上,阳光没有了,光合作用也就停止,这时植物就只进行呼吸作用,吸进氧气,吐出二氧化碳。
然而,植物从哪儿吸气,又从哪儿吐出气呢?
植物与人可不一样,它全身都是“鼻孔”,它的每一个生活着的细胞都进行呼吸:气体通过植物体上的一些小孔与薄膜而进进出出,吸进氧气,吐出二氧化碳。
植物的呼吸作用,要消耗身体里的一些有机物。但是要知道,它消耗有机物不是没有意义的。植物的呼吸作用消耗有机物,实际上就是用吸进去的氧气使有机物分解,有机物分解以后,把能量释放出来,作为生长、吸收等生理活动不可缺少的动力。当然也有一部分能量,转变成热以后散失掉了。
植物这种呼吸作用叫做“光呼吸”,和光合作用有密切的关系,光呼吸要消耗掉光合作用所产生的一部分有机物。有些植物的光呼吸较强,消耗的有机物就多些,有些植物的光呼吸较弱,消耗的有机物就少些,这对作物的产量有直接的关系,所以大家对植物光呼吸生理功能的研究相当重视。
植物体内的生物钟
我们知道,日历和钟表能准确地计算时间的流逝,那么生物体里是否也存在着一种类似钟表的时钟呢?
200 多年前,就有人用实验来寻求这个问题的答案,他们把叶片白天张开晚间闭合的豌豆,放在与外界隔绝的黑洞里,结果看到叶片依然按节律白天张开而晚上闭合。这有趣的实验,令人信服地说明:生物体内确实有一种能感知外界环境的周期性变化,并且调节其生理活动的“时钟”,这种时钟,人们把它叫做“生物钟”。那么生物钟是否也能像钟表一样可以对时、拨动和调整呢?科学家用实验做出了肯定的回答。他们颠倒了白天张开晚上闭合的三叶草的光照规律,就是白天把它放在人造夜晚中,夜晚把它放在光照下,经过多次的摆布后,叶片的张合就和自然昼夜颠倒了,这说明生物钟的指针已经被拨动,但是,当把它再放在自然昼夜中的时候,原来的节律又很快地恢复,钟又调正校对过来了。不同的生物有不同的生物钟,植物体内的光敏素就是控制植物昼夜节律或者开花时间的生物钟。生物钟的机制远比当代最精巧的钟表复杂,但是其中的奥秘到现在还没有完全被揭开。对生物钟的研究,对工业、农业和医疗甚至国防,都有重大的实际意义。例如植物在一天中吸收不同的无机离子的时间各不相同,如果掌握了这个“进食时间表”,就可以用最少的肥料达到最好的增产效果;心脏病人对洋地黄的敏感性在凌晨4点钟的时候,大于平时的40倍,这对掌握用药的时间,大有益处;癌细胞的分裂有其分裂周期,如果对分裂的规律了如指掌,那么对癌细胞的恶性生长就制之有术了。随着科学的发展,对生物钟的研究,必将在人类生活中产生深远的影响。
植物的细胞王国
细胞在英文中是CELL,是小房间的意思,为什么称之为小房间呢?这要追溯到3个世纪以前,当时一个叫罗伯特·虎克的英国人透过自制的显微镜观察软木的切片,在薄薄的木片上,虎克发现了许多像蜂巢一样的孔洞,孔洞壁很薄,就如同蜂巢中的腊膜,虎克把这些小孔称作CELL,这也是当今细胞的由来。不过虎克当初看到的是已经死亡变干燥的细胞。后来人们越来越多地对细胞进行观察、研究,发现了复杂的细胞王国里的许多有趣现象。
首先说一说细胞的个子,细胞的大小可不一样,有的细胞直径在20~50微米之间,几十个细胞才不过1毫米。可有的细胞则是巨人,沙瓤西红柿的果肉细胞直径可达1毫米,这中间的差别真是悬殊得很。
还有的细胞是典型的瘦高个儿,棉花纤维的细胞长达60~70毫米,苎麻的细胞长度可达620毫米。有的植物被折断后可流出乳白色的乳汁,而那条流淌乳汁的乳汁管,就是一个含有无数细胞核的大个细胞。
细胞的形状也千奇百怪,有扁平状、柱状、小方块状、蚕豆状、长筒状,不同形状的细胞功能也不同。
细胞的构造虽大同,但也有小异。细胞最基本的是细胞壁、细胞质和细胞核。最外层即是细胞壁,它是细胞的框架,如果在细胞壁的纤维素中添加不同的物质,细胞就会具有不同的奇妙特性。加入木质素的木质化细胞,使茎变得坚实,这就是草、木的不同之处;表皮细胞能减少水分蒸发,是增加了角质素;小麦、稻谷、玉米茎叶中含有一定量的硅质,所以也就变得坚利起来,能划伤人的皮肤。这还仅是细胞壁的一小部分,那么整个细胞世界该是多么奇妙而充满乐趣啊。
奇妙的植物激素
动物的体内有多种激素,调节着动物的生长发育,有着十分重要的作用,那么植物体内有没有激素呢?回答是肯定的。
天然的植物激素并不多,据统计,700万株玉米幼苗所分泌的植物激素,也只有针尖大的地方。但就是这极微小的激素,对植物的生长起着不可估量的作用。
屋子里的花草,会自动转向有光的地方,向日葵紧紧跟随着太阳,这些都是生长激素的作用。树的树冠,上尖下粗,这也是生长素的作用。顶端芽的生长素能抑制侧枝的生长,越靠下,顶端芽的抑制作用则越小,所以树冠就成了上小下大。知道了这一点,农民把棉株的尖端剪掉,侧枝增多,就有可能收获更多的棉花。绿化篱的顶芽被剪掉,于是它就不再长高,侧向发展,变得很厚,绿化效果就更好了。
生长素还能促进果实的生长。人们把没有授粉的苹果、桃、西瓜等注入生长素,就可以吃上无籽的果实了。
大量的水果如果被装在一个容器里,就很容易变熟,甚至变坏,这是一种叫乙烯的植物激素在“作怪”,一个成熟果实,常常会促使整袋整箱水果变熟。如果你无意中买来生水果,也不必着急,放入其中一个熟果实,几天后不就全熟了吗?
还有一种激素叫脱落酸,它能促进植物的衰老。在冬天里,脱落酸使植物叶子落光,进入休眠状态,看来,脱落酸也有一定的积极作用呢。
植物的激素,对植物的生长可是不容忽视啊。
植物的“特异感觉”
随着科技的进步,越来越多的发现证明植物是一种极其复杂的“活机体”。它们也可能得“感冒”、“消化不良”、“皮肤病”、“传染病”甚至“癌症”。
植物还具有模仿能力。为了在传粉期间吸引昆虫前来传粉,有的植物会散发出一种尸臭味,诱使苍蝇、甲虫等前来产卵,借机传粉,可在平时,植物则根本没有这种气味。植物的模仿也证明了植物存在“嗅觉”。
植物具有感觉。尽管工作原理不同,但是植物的感觉还是敏锐的,有的植物为了避免长时间光照造成的伤害,能使自己“休克”,或者疲倦地睡着了。
同动物一样,植物也是自然发展的产物,尽管存在的形式不同,它们毕竟来自同一祖先——活细胞,因此植物具有疼痛感。当折断植物的枝、叶时,测定的电位差出现电压跃变,就好像受难哑巴的哀哭。如果能用镇静剂处理伤口,植物居然神奇地安静下来。
植物运动也千姿百态,像合欢树叶的开合、含羞草叶的闭合、还有会跳舞的“舞草”,都给人美妙的感觉。
另外,几乎所有的植物都可对磁场的微妙变化做出反应,有一种植物的叶子可指向四个标准方向。
同是生物,我们没有什么理由去虐待美好的植物啊。
植物的喜怒哀乐
科学家们经过研究发现,植物有类似“喜、怒、哀、乐”的现象。
“喜”美国有两名大学生,给生长在两间屋里的西葫芦旁各摆了一台录音机,分别给他们播放激烈的摇滚乐和优雅的古曲音乐。8个星期后,“听”古典音乐的西葫芦的藤蔓朝着录音机方向爬去,其中一株甚至把枝条缠绕在录音机上:而“听”摇滚乐的西葫芦的藤蔓却背向录音机的方向爬去,似乎在竭力躲避嘈杂的声音。你可以通过这个实验明显看出,植物对轻柔的古典音乐有良好的反应。
“怒”美国测谎器专家巴克斯特进行了一次有趣的实验:他先将两棵植物并排放在同一间屋内,然后找来六名戴着面罩,服装一样的人,他让其中一人当着一棵植物的面将另一棵植物毁坏。由于“罪犯”被面罩遮挡,所以,无论其他人还是巴克斯特本人,都无法分清谁是“罪犯”。然后,这6人在那株幸存的植物跟前一一走过。当真正的“罪犯”走到跟前时,这棵植物通过连接在它上面的仪器,在记录纸上留下了极为强烈的信号指示,似乎在高喊“他就是凶手!”可以说植物的这种反应,与人类的愤怒有些类似吧。
“哀”巴克斯特还做了另外一个实验,他把测谎器的电极接在一棵龙血树的一片叶子上,将另外一片叶子浸入一杯烫咖啡中,仪器记录反映不强烈。接着,他决定用火烧这片叶子。他刚一点燃火苗,记录纸上立刻出现强烈的信号反应,似乎在哭诉:“请你放过这片叶子吧,它已经被烫得很难受了,你怎么忍心再烧它呢?”
苏联一些生物学家也作过类似的实验:把植物的根部放入热水后,仪器里立即传出植物绝望的“呼叫声”。
“乐”日本一些生物学家用仪器与植物“通话”获得成功,当他们向植物“倾诉”“爱慕”之情时,植物会通过仪器发出节奏明快、调子和谐的信号,像唱歌一样动听。印度有一个生物学家,让人在花园里每天对凤仙花弹奏25分钟优美的“拉加”乐曲,连续15周不间断。他发现“听”过乐曲的凤仙花的叶子平均比一般花的叶子多长了70%,花的平均高度也增长了20%。现代科学技术的发展,不断给人们提出一些新的课题,比如上面讲到的有关植物的类似“感情”的现象应当如何来解释呢?按我们已有的知识仅仅能将这类现象归结于植物的应激性,但要说明各种现象的机理,恐怕还需要后人不断地探索。
植物的酸甜苦辣
甜甜的蜜桔、酸酸的葡萄、苦苦的黄连、辣辣的尖椒,我们之所以能感受到这么多的味道,一方面是由于我们舌面上有味蕾感受器,另一个原因是由于植物本身就有酸甜苦辣的独特味道。为什么蔬菜、水果能有各自的味道呢?这是由于它们本身所含的化学物质的作用。
首先说说酸,就说能酸掉牙的酸葡萄吧,它含有一种叫酒石酸的物质,还有酸苹果所含的是苹果酸,酸桔中所含的是柠檬酸等等。与之相对应的人的酸觉味蕾是分布于舌前面两侧,所以那酸溜溜的感觉总是从舌边上发出来。
有甜味的植物是因为体内含有糖分。比如葡萄糖、麦芽糖、果糖、丰乳糖和蔗糖等。这里边甜味最大的则非果糖莫属,而且果糖更利于被人体消化吸收;其次是蔗糖,难怪以蔗糖为主的甘蔗、甜菜吃起来甜得要命。感受甜味的甜觉味蕾分布在人的舌尖上,如果想知道某种水果甜不甜,用舌尖舔舔就清楚了。
许多苦涩的植物是因为它们含有生物碱的缘故,像以苦闻名的黄连,它就含有很多的黄连碱;黄瓜、苦瓜是它们含有酸糖体的缘故。而苦觉味蕾多分布于人的舌根处,当吃过苦的食物后,那苦涩的滋味就在人的喉咙里经久不散了。
下面说一说令人满头冒汗的辣。植物的辣味,原因复杂。辣椒的辣是因其含有辣椒素;烟草的辣,是因其含有烟碱;生萝卜的辣,是其中含有一种芥子油;生姜的辣是姜辣素作用的结果;而大蒜则含一种有特殊气味的大蒜辣素。人们对辣的感觉是各味蕾共同作用的结果,所以吃辣的食物就能满口生辣。
植物的酸甜苦辣,真的让人的舌头回味无穷。
勇敢的植物
海拔四五千米的高山和地球南、北极,气候寒冷,冰天雪地,但在一片白色的世界里,却不乏植物的绿色身影。
这些植物有一个特点,就是身体矮小,甚至一些垫伏植物像垫子一样伏于地上,它们的茎极短,密生着许多分枝,这些分枝和上面的叶子紧贴地面,就凭这副惊人的模样,它们与狂风进行了一次次成功的较量。虽然茎短,但它们的根却很深,一方面固定了自己,一方面最大限度地吸收养料。
在南、北极,地衣像给荒原披上了一层薄毯,甚至还有一些开花植物,如极地罂粟、虎耳草、早熟禾等。植物的抗寒能力竟这么强!
还有一些植物,却能在“烈火中永生”。我国海南有一种海松,特别耐高温、不怕火烧。这是因为它有独特的散热能力,木质又十分坚硬,所以人们取海松木做成烟斗,长年烟熏火燎也不能伤它根毫毛。还有常春藤和迷迭香这类植物遇火不燃,顶多只是表面发焦,能阻止火灾蔓延。
落叶松有一层很厚的但几乎不含树脂的树皮,大火很难将其烧透,就算被烧伤,树干还会分泌树胶,盖好“伤口”,防止细菌侵入。因此,一场大火后常常是落叶松的天下了。
植物中的一些种类,真可谓不畏严寒、不惧烈火的勇士了。
沙漠里的“绿色勇士”
一望无际的广阔沙漠,令人望而生畏。的确,干旱似乎带走了一切生机,但是有些植物,却凭借自己独特的生存本领,在荒漠里顽强生存,给沙漠带来了点点绿色。
有一些植物充分利用沙漠中每一滴难得的水,迅速地生根发芽。在撒哈拉大沙漠中,有一种叫齿子草的植物,只要地面稍稍湿润,它就能快速地生根发芽,直至开花结果,虽然只有1个月的生命,但它毕竟完成了自己的使命,并且一代代地繁殖下去。梭梭树的种子只能活几个小时,但是只要滴水浇灌,只需2~3个钟头,它就能生根发芽了。
还有一些沙漠植物是凭借庞大的根系生存,像非洲沙漠有一种只有一人高的灌木,可是它的根却深入地下15米之多,广泛地吸收深层的地下水分。
更有一些植物是以“貌”取胜,它们的茎干矮小又墩实,里面积蓄了不少水,仙人掌的叶子退化为刺;木麻黄的叶子像鳞片般细小;更有趣的是光棍树,小小的叶子长出后很快就脱落了。就这样,它们把蒸腾减少到最低限度,在沙漠里顽强地生长,成为黄色沙漠的“绿色勇士”。
植物的“自卫”本领
植物没有神经系统,也没有意识,如果受到其他外来物的侵扰,怎么能进行“自卫”呢?可是,科学家们却发现了一些耐人寻味的现象。
1981年美国东北部的1000万亩橡树受到午毒蛾的大肆“掠夺”,叶子被咬食一空。可是奇怪的是,第二年,橡树又恢复了勃勃生机,长满了浓密的叶子,而午毒蛾也不见了踪影。森林科学家十分惊奇:没有对橡树施用灭虫剂和采取任何补救措施,而作为极难防治的午毒蛾又是如何消失的呢?科学家们采摘了橡树叶进行化学分析发现:叶中的鞣酸成分已明显增多,而这种鞣酸物质如被午毒蛾咬食之后,能与其体内的蛋白质相结合,使得害虫很难进行消化,于是午毒蛾变得行动迟缓,渐渐死去或被鸟类啄吃。这个事件
说明橡树看来也有“自卫”能力。
在美国的阿拉斯加原始森林中,野兔曾泛滥成灾,它们过多地食用植物根系,啃吃草木,大大破坏了森林植被。正当人们费尽心思而效果甚微,感到束手无策之时,他们惊喜地发现,许多野兔生病、拉肚而大量死亡。这又是怎么一回事呢?科学家们经过研究发现:森林中曾被野兔咬得不成样子的草木,在长出的新芽、叶子中竟不约而同地产生了一种化学物质—一萜烯,使野免在咬食之后生病、死亡,数量急剧减少,从而保护了森林。这是不是也在证明植物的“自卫”能力呢?
英国植物学家对白桦树进行观察,竟发现,白桦树在被害虫咬食后,树叶中的酚含量会大增,而昆虫是不爱吃这种含酚大而营养低的叶子的。不仅白桦树如此,枫树、柳树也有如此本领。不过在害虫离去之后,树叶中的酚含量又会减少而恢复到原来的水平,这是否又证明了植物的“自卫”能力呢?
美国科学家还发现,柳树、槭树在受到害虫的危害后,还能产生一种挥发性物质“通报敌情”,使其他树木也产生抵抗物质。植物的“自卫”还有“绝招”,那就是产生类似于激素的物质,使害虫在吞吃后能丧失繁殖能力。
由此可以看出,植物似乎确有一种“自卫”能力,看来人类的确要保护植物,没准哪一天惹怒了它们也要遭受报复的。
善于“武装”的植物
形形色色的植物,裹一身绿装,挂丰硕的果实,时时刻刻吸引了大批动物前来“观光”“品尝”。似乎植物就要束手待毙了,慢着,植物也有自己坚实的“武装”,跟你拼个鱼死网破,请看:
南美洲秘鲁南部山区生长着一种形似棕榈的树,在它宽大的叶面上布有尖硬的刺,当飞鸟前来“侵犯”,意欲啄食大叶子时,树的“武装”发挥效力了,密布的尖刺使鸟儿轻者受伤,重者死亡。当地人把这种称树为“捕鸟树”,因为他们常常可在树下捡到自投罗网的飞鸟,而吃上鲜美的鸟肉,岂不美哉?
我国南方有种树,别称“鹊不踏”,它的树干、枝条乃至叶柄都布满皮刺,令鸟兽都退而避之。而一种叫“鸟不宿”的树,则是每片叶上都长有三四个硬刺,同样使鸟儿不敢停留。
非洲生有一种马尔台尼草,它的果实两端像羊角一样尖锐地伸出来,且长有硬刺,人们给它起了个令人恐怖的名字“恶魔角”。它就像其名字一样可怕,成熟后“恶魔角”掉在草的附近,如果鹿儿前来吃草,往往会不慎踏上“恶魔角”,痛不欲生。