說(shuō)起動(dòng)物，大家已經(jīng)知道它往往比我們想象的要聰明得多。那么植物呢?我們常常把失去記憶沒(méi)有什么行為能力已經(jīng)接近死亡的人稱為“植物人”。其實(shí)，植物遠(yuǎn)非我們想像的那樣無(wú)能?？茖W(xué)家通過(guò)長(zhǎng)期的研究發(fā)現(xiàn)，植物為了生存，不僅能“看”，能“睡”，還能“吃”。

清晨，太陽(yáng)從東方地平線上慢慢升起，將溫柔的光線射向阿根廷潘帕斯草原，一叢叢青草在清晨的寒風(fēng)中微微搖曳。此刻，從遠(yuǎn)處走來(lái)了一組科學(xué)家，他們?cè)诓莸厣霞芷鸶鞣N觀察儀器，開(kāi)始了新的一天的工作——他們正在研究青草這種地球上最為平凡的植物。他們的工作是要弄清楚一個(gè)問(wèn)題植物能不能“看見(jiàn)”周圍的環(huán)境。

眾所周知，植物利用陽(yáng)光進(jìn)行光合作用?，F(xiàn)在有科學(xué)家指出，被遮擋的植物可能“看”得見(jiàn)陽(yáng)光的變化。

當(dāng)陽(yáng)光照射植物投下陰影時(shí)，一些植物能“看”到周圍其他植物投來(lái)的陰影，從而知道在它的附近其他植物存在的情況。如果它發(fā)現(xiàn)周圍過(guò)于擁擠，自己可能被別人遮擋，它就會(huì)限制自己的新生嫩枝的生長(zhǎng)，轉(zhuǎn)而促進(jìn)主干的生長(zhǎng)，以便與伙伴們爭(zhēng)奪陽(yáng)光。

植物怎么“看”周圍呢?陽(yáng)光攜帶了大量信息，植物利用一種叫做受光體的分子來(lái)解讀陽(yáng)光所攜帶的信息，其作用非常類似于動(dòng)物的視覺(jué)系統(tǒng)。

通過(guò)分析陽(yáng)光所攜帶的信息，植物能知道“白天變長(zhǎng)了嗎?”、“我該開(kāi)花了嗎?”諸如此類的事情，還能通過(guò)陽(yáng)光確定：春天是否已經(jīng)來(lái)臨?冬天是否已經(jīng)結(jié)束?種子應(yīng)該什么時(shí)候發(fā)芽?成熟的植物應(yīng)該什么時(shí)候開(kāi)花?以開(kāi)花為例，大多數(shù)植物都能夠做到與季節(jié)變化保持高度一致，一些植物如果白天時(shí)間太長(zhǎng)就不開(kāi)花，而另一些植物只是在白天時(shí)間持續(xù)足夠長(zhǎng)時(shí)才開(kāi)花。

植物是怎樣得到這些信息的呢?——植物能夠“研究”由各種顏色組成的環(huán)境光，并通過(guò)改變自己的生長(zhǎng)模式做出相應(yīng)的變化。例如，遍布于植物的葉子和莖干的葉綠素通過(guò)葉子有選擇地從自然光中吸收紅光、藍(lán)光，而反射遠(yuǎn)紅外光。如果一株植物處在過(guò)于濃密的環(huán)境當(dāng)中，那么它周圍的紅光就會(huì)較少，而遠(yuǎn)紅外光則會(huì)較多。因此，只要它檢測(cè)出紅光和遠(yuǎn)紅外光之間的比值，就會(huì)馬上知道自己是否被遮擋了。

植物不僅能測(cè)量各種顏色的光的量，而且還能測(cè)量各種顏色的光所占的比值。在野外，草的最上層葉子接受到的陽(yáng)光最多，被遮擋的只是它們的根部。因此，植物的根部接觸到的是較低的紅光一遠(yuǎn)紅外光比值(即紅光少，遠(yuǎn)紅外光多)。

科學(xué)家們?cè)谂伺了共菰献隽艘粋€(gè)簡(jiǎn)單易行的試驗(yàn)：給植物照射人造紅光。如果植物被欺騙，根據(jù)顏色比值錯(cuò)誤地估算出其周圍伙伴的密度，認(rèn)為自己周圍的疆土還非常寬闊，不必朝上發(fā)展去爭(zhēng)奪陽(yáng)光，那么它們就會(huì)在人造紅光下繼續(xù)生長(zhǎng)，長(zhǎng)出更多的分蘗。

結(jié)果，植物真的被欺騙了，它們?cè)诟块L(zhǎng)出了許多嫩枝。后來(lái)這塊地的植物由于生長(zhǎng)得過(guò)于擁擠，大部分都死掉了。植物被紅光所愚弄，錯(cuò)誤地認(rèn)為生長(zhǎng)在附近的其他植物非常少，從而降低了與其他植物爭(zhēng)奪資源的能力。

后來(lái)的發(fā)現(xiàn)令科學(xué)家更加驚奇：即使那些生長(zhǎng)密度非常低的植物(低到鄰居的陰影幾乎達(dá)不到它們身邊)，居然也能夠感覺(jué)到其鄰居的存在。也就是說(shuō)，植物在其競(jìng)爭(zhēng)伙伴投出陰影照到它們之前就已經(jīng)“看見(jiàn)”競(jìng)爭(zhēng)伙伴了。實(shí)際上，光譜構(gòu)成上出現(xiàn)的細(xì)微變化(由葉片傳播、反射的遠(yuǎn)紅外光增加)向植物提前發(fā)出了警告信號(hào)=競(jìng)爭(zhēng)者即將到達(dá)。

植物從發(fā)芽開(kāi)始終其一生都受到光的強(qiáng)烈影響，光在決定植物的生長(zhǎng)速度和開(kāi)花時(shí)間上起著至關(guān)重要的作用。過(guò)去科學(xué)家認(rèn)為，光合作用是將光與植物生長(zhǎng)聯(lián)系在一起的關(guān)鍵，實(shí)際上，植物不是通過(guò)聚集光的能量來(lái)促使其生長(zhǎng)，而是通過(guò)搜集和加工光所攜帶的信息來(lái)促使其生長(zhǎng)。雖然植物沒(méi)有感覺(jué)器官來(lái)感知光，但在其身體內(nèi)的每個(gè)細(xì)胞內(nèi)都有受光體。受光體能使植物感覺(jué)到光的存在、強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、方向以及顏色的相對(duì)比值。

在植物稀少的環(huán)境中，照射到植物上的紅光占有較高的比值，它促使天平朝活躍的光敏色素形式傾斜，從而抑制莖干的生長(zhǎng)，植物將會(huì)越長(zhǎng)越密；在植物密度較大的環(huán)境中，因?yàn)榇蟛糠旨t光被植物葉片吸收了，很少有紅光能到達(dá)地面，紅光一遠(yuǎn)紅外光的比值就會(huì)大大下降，它促使天平朝不活躍的光敏色素形式轉(zhuǎn)換，植物就越長(zhǎng)越高，植物長(zhǎng)得越高就越有利于它同其他植物爭(zhēng)奪陽(yáng)光。

除紅光和遠(yuǎn)紅外光外，植物還能“看見(jiàn)”藍(lán)光。與紅光一樣，藍(lán)光也能促進(jìn)植物莖干的生長(zhǎng)，植物在藍(lán)光的照射下還會(huì)發(fā)生彎曲。

植物能“睡”

含羞草或合歡等豆科植物白天打開(kāi)葉子，一到夜里就閉上葉子“睡覺(jué)”，這種由葉子的開(kāi)閉引起的植物的“睡眠運(yùn)動(dòng)”自古以來(lái)就受到人們的關(guān)注。最早的記錄可追溯到公元前4世紀(jì)留下的亞歷山大帝命令部下調(diào)查“何以睡眠”的記錄。到了18世紀(jì)，法國(guó)的生物學(xué)家德·梅蘭發(fā)現(xiàn)，即使將含羞草置于光射不進(jìn)去的洞穴中，幾天之中，它仍持續(xù)以24小時(shí)為周期開(kāi)閉葉片，也就是說(shuō)它不受光等外部環(huán)境的影響，這說(shuō)明在它的體內(nèi)存在周期性運(yùn)動(dòng)的“生物鐘”。

達(dá)爾文是最早對(duì)植物運(yùn)動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)研究的科學(xué)家。他晚年被植物的多樣性吸引，與兒子法朗西斯一起仔細(xì)觀察了300多種植物，在他去世前2年(即1800年)，達(dá)爾文寫了一本有關(guān)植物的睡眠運(yùn)動(dòng)、彎曲運(yùn)動(dòng)以及旋轉(zhuǎn)攀登運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)達(dá)600頁(yè)的巨著《植物的運(yùn)動(dòng)》，該書已經(jīng)成為經(jīng)典名著。

現(xiàn)在，科學(xué)家通過(guò)顯微鏡觀察已經(jīng)知道，植物的睡眠運(yùn)動(dòng)是由葉柄上一種叫做“運(yùn)動(dòng)細(xì)胞”的特殊細(xì)胞的膨脹或收縮引起的。運(yùn)動(dòng)細(xì)胞吸水撐大后葉子就張開(kāi)，運(yùn)動(dòng)細(xì)胞排出水縮小后葉子就閉合。調(diào)節(jié)這種運(yùn)動(dòng)細(xì)胞的體積變化的是細(xì)胞膜的“鉀通道”——根據(jù)生物鐘按一定的時(shí)間周期開(kāi)閉鉀離子通道，伴隨著鉀離子從通道的出入，水或者進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)或者跑出細(xì)胞外。

科學(xué)家最終成功地分離出了兩種物質(zhì)，一種是讓植物葉子閉合(即使是在白天)的“睡眠物質(zhì)”，另一種是讓植物葉子張開(kāi)(即使是在黑夜)的“覺(jué)醒物質(zhì)”。植物的睡眠運(yùn)動(dòng)就是由這兩種性質(zhì)相反的物質(zhì)控制的。

迄今為止，已經(jīng)從含羞草、決明屬、葉下珠屬、鐵掃帚、合歡屬五種豆科植物中各自成對(duì)地分離出了“睡眠物質(zhì)”與“覺(jué)醒物質(zhì)”。各植物的這些物質(zhì)對(duì)于其他植物完全不起作用。例如即使將合歡屬的“睡眠”或“覺(jué)醒”物質(zhì)以10萬(wàn)倍的濃度作用于含羞草，也完全沒(méi)有效果。

那么，生物鐘是怎樣控制植物的“睡眠運(yùn)動(dòng)”的呢?科學(xué)家通過(guò)定時(shí)采集、萃取、測(cè)量植物體內(nèi)所含的“睡眠”或“覺(jué)醒”物質(zhì)發(fā)現(xiàn)，“覺(jué)醒物質(zhì)”的濃度幾乎全天恒定，而“睡眠物質(zhì)”的濃度卻是在張開(kāi)葉子的白晝減少，在閉合葉子的夜間增加?！坝X(jué)醒物質(zhì)”與“睡眠物質(zhì)”的平衡濃度的變化，決定了葉子是閉合還是張開(kāi)。

豆科植物究竟為什么“睡眠”?達(dá)

爾文說(shuō)是“為了保護(hù)身體免受夜間低溫的侵襲，采用閉上葉子睡眠的辦法”；20世紀(jì)70年代生物鐘理論的世界權(quán)威歐文·比寧格說(shuō)是“為了防止因月光那樣的明亮光引起生物鐘的復(fù)位”。

不管植物“睡眠”是為了躲避夜間的低溫還是夜間明亮的月光，這些說(shuō)法都缺乏實(shí)驗(yàn)上的依據(jù)，也就是說(shuō)人們一直不能制造出不“睡眠”即不閉葉子的豆科植物?，F(xiàn)在科學(xué)家終于可以讓植物不“睡覺(jué)”了。他們合成了一種阻礙鐵掃帚“睡眠”的物質(zhì)，將這種物質(zhì)作用于一株鐵掃帚，果然它的葉子就張開(kāi)了。不過(guò)這種植物由此患上了“失眠癥”，葉子一直張開(kāi)著。由于不睡覺(jué)，結(jié)果這株植物受到了傷害，兩周后完全枯萎了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)也證明了：“睡眠運(yùn)動(dòng)”是植物生存不可或缺的生命現(xiàn)象。

植物能“吃”

——食蟲(chóng)植物維納斯捕蠅草

一朵美麗異常的鮮花在云遮霧罩的沼澤地里盛開(kāi)著，發(fā)出一縷縷誘人的香氣。一只蜜蜂禁不住花香的誘惑，急速扇動(dòng)著翅膀，發(fā)出嗡嗡的尖叫聲，撲向眼前的獵物。當(dāng)它落到花朵上后，才發(fā)現(xiàn)自己犯了一個(gè)致命的錯(cuò)誤，但為時(shí)已晚——葉子迅速閉合，就像食肉動(dòng)物吞下獵物一樣，可憐的蜜蜂只進(jìn)行了短暫的掙扎，便成了植物的腹中餐。

這一幕有點(diǎn)像科幻大片里的情節(jié)，但卻是自然界中的真實(shí)存在。這種植物就是維納斯捕蠅草。之所以用“維納斯”這一名字命名它，是因?yàn)橹参飳W(xué)家發(fā)現(xiàn)，這種植物對(duì)昆蟲(chóng)的誘惑同漂亮女人對(duì)男人的誘惑存在某些類似之處。

大名鼎鼎的捕蠅草其生長(zhǎng)的地理區(qū)域卻出奇的狹窄。目前，人們只在美國(guó)卡羅來(lái)納州北部和南部沿海地區(qū)發(fā)現(xiàn)了這種植物，即便在這些地區(qū)，它們也只生長(zhǎng)在潮濕多雨的沼澤地或濕地內(nèi)。

捕蠅草能吃昆蟲(chóng)和蜘蛛類節(jié)肢動(dòng)物，如蜘蛛、蒼蠅、蟋蟀、蛞蝓以及各種毛蟲(chóng)等。

維納斯捕蠅草為何要吃昆蟲(chóng)呢?與其他植物一樣，它也是通過(guò)光合作用來(lái)獲取營(yíng)養(yǎng)的，利用太陽(yáng)能促使二氧化碳和水轉(zhuǎn)換成糖和氧，然后糖又轉(zhuǎn)換成三磷酸腺甙這種能量形式。除了合成葡萄糖外，這種植物還需要氨基酸、維生素以及其他維持其生命所需的細(xì)胞成分。為了得到這些物質(zhì)，維納斯捕蠅草必須補(bǔ)充以下養(yǎng)分：氮(制造氨基酸、核酸和蛋白質(zhì))、磷(是攜帶能量的三磷酸腺甙成分的一部分)、鎂(是酶所不可或缺的一種合作要素)、硫(能制造某種氨基酸)、鈣(制造植物細(xì)胞壁)、鉀(調(diào)節(jié)水在植物體內(nèi)的進(jìn)出運(yùn)動(dòng))。

然而，在維納斯捕蠅草居住的沼澤地里的土壤中卻缺少以上這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。由于自身無(wú)法制造生長(zhǎng)所必需的構(gòu)結(jié)材料，因而大部分植物在這種環(huán)境中都無(wú)法生存。然而，在長(zhǎng)期的進(jìn)化中，維納斯捕蠅草逐漸適應(yīng)了這種獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境，它們成功地進(jìn)化出一種能力：通過(guò)尋找其他替代物質(zhì)來(lái)獲取其生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。而像昆蟲(chóng)之類的生物正好能提供土壤中所缺失的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

與我們?nèi)祟惒煌?，植物沒(méi)有復(fù)雜的肌肉和下顎腱使它能夠去爭(zhēng)搶、咀嚼、吞咽或加工食物。不過(guò)，維納斯捕蠅草進(jìn)化出了一種高度特化的葉子來(lái)完成這一系列復(fù)雜過(guò)程。葉子既是它的嘴又是它的胃。

其實(shí)，大部分植物都具有吸引動(dòng)物如昆蟲(chóng)的某些生理功能。比如：很多植物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中演化出濃烈的氣味和甜甜的汁液，以此來(lái)引誘蜜蜂、蝴蝶和其他昆蟲(chóng)前來(lái)覓食，這些昆蟲(chóng)在覓食過(guò)程中將花粉帶到了附近同類植物的花朵上，從而起到了傳精受粉的作用。維納斯捕蠅草同樣具有這種生理功能，它專門用來(lái)誘捕獵物的葉子能分泌一種蜜汁，以此來(lái)引誘昆蟲(chóng)。

當(dāng)一只昆蟲(chóng)落到或爬到維納斯捕蠅草的葉面上時(shí)，它很可能會(huì)碰到葉面上的六根又短又硬的絨毛，這些絨毛被稱做觸發(fā)毛發(fā)，其作用機(jī)制相當(dāng)于植物的探查系統(tǒng)。如果其中的兩根絨毛被反復(fù)碰擦，或其中一根絨毛被觸摸兩次以上，那么葉子就會(huì)在半秒鐘之內(nèi)迅速閉合，從而將昆蟲(chóng)裹入腹中。

盡管沒(méi)有大腦來(lái)幫助它對(duì)眼前的物體進(jìn)行分析、判斷，但維納斯捕蠅草仍能準(zhǔn)確地識(shí)別落在它葉面上的究竟是昆蟲(chóng)還是別的東西。這一判斷過(guò)程還是通過(guò)它的六根觸感絨毛來(lái)完成的。如果一只昆蟲(chóng)被觸感絨毛絆住，就會(huì)拼命掙扎，以求逃脫。但這樣做的結(jié)果無(wú)疑是向捕蠅草發(fā)出了一個(gè)信號(hào)——是“活物”，從而使葉子完全關(guān)閉。昆蟲(chóng)掙扎得越猛烈，葉子關(guān)閉得也就越迅速。葉子閉合后，一般要經(jīng)過(guò)12個(gè)小時(shí)的消化過(guò)程才會(huì)重新張開(kāi)。如果是沒(méi)有生命的物體，像小石子、樹(shù)枝段片、樹(shù)皮和樹(shù)葉等落到葉面上，則不會(huì)觸發(fā)觸感絨毛。

維納斯捕蠅草顯然存在著明顯的生理缺陷。如果在它消化食物時(shí)又有蒼蠅或蜘蛛等昆蟲(chóng)爬上葉面，它就只能眼睜睜地看著這些小動(dòng)物在它旁邊爬來(lái)爬去。這就有點(diǎn)像你塞了一嘴的雞骨頭，看著滿桌的美味佳肴而不能吃一樣。所不同的是，你有意識(shí)，知道自己在干什么，而它沒(méi)有意識(shí)，只是被動(dòng)地在從事某類活動(dòng)。由此我們可以看出，維納斯捕蠅草存在兩個(gè)方面的生理缺陷：它沒(méi)有大腦來(lái)告訴它應(yīng)該如何選擇食物，再者，它缺乏能讓它吐出東西的肌肉組織。

陷阱一旦完全關(guān)閉，昆蟲(chóng)只能是死路一條。為了保證昆蟲(chóng)被完全包裹在里面，葉子邊緣部分的纖毛就像人類的手指一樣會(huì)緊緊地拉拽在一起。這些長(zhǎng)長(zhǎng)的絨毛看上去就像植物的牙齒一樣，但實(shí)際上纖毛只起關(guān)閉陷阱的作用，并不能用來(lái)咀嚼食物。

維納斯捕蠅草并非什么活物都能吃，這里有一個(gè)體積限制。這種植物的葉片一般只有1英寸(1英寸=2.54厘米)長(zhǎng)，理想的食物體積應(yīng)在1/3英寸左右。如果一只昆蟲(chóng)的體積過(guò)大，葉子就無(wú)法緊密閉合，細(xì)菌和霉菌就會(huì)趁虛而入。細(xì)菌和霉菌一旦鉆進(jìn)來(lái)，就會(huì)在腐爛的昆蟲(chóng)尸體上迅速繁殖，葉子就會(huì)遭殃。隨著葉子的腐爛，葉片將會(huì)變黑，最終導(dǎo)致整個(gè)葉片的脫落。維納斯捕蠅草的葉片掉落后并不影響它的捕食能力，因?yàn)樽罱K它還會(huì)長(zhǎng)出新的葉片來(lái)。葉片一般可關(guān)閉10－12次，然后它就會(huì)失去捕捉昆蟲(chóng)的能力：葉片無(wú)法再閉合了，也不能吸引和吞吃昆蟲(chóng)了。這時(shí)葉子就只具有光合作用，大約再經(jīng)過(guò)2－3個(gè)月，葉子就會(huì)掉落。

昆蟲(chóng)一旦被完全封閉在葉片里，消化過(guò)程就開(kāi)始了。葉片就成了植物的胃，與我們?nèi)祟惖奈敢粯?。它也?huì)分泌酸性消化液體，以融化食物的軟體組織和細(xì)胞膜。消化液體還能起到殺菌的作用，殺死與食物一起被吞入的少量細(xì)菌。

消化液是從葉片表層的腺體上分泌出來(lái)的。泡在消化液里的昆蟲(chóng)一般要經(jīng)過(guò)5到12個(gè)小時(shí)的消化過(guò)程才會(huì)被完全化掉。隨著昆蟲(chóng)的消化，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷被植物吸收。消化時(shí)間的長(zhǎng)短主要取決于以下幾個(gè)因素：昆蟲(chóng)體積的大小。昆蟲(chóng)的個(gè)頭越大，消化時(shí)間就越長(zhǎng)；葉子的年齡。葉子的年齡越大，它分泌的酸和酶的混合液體就越少，消化過(guò)程就越長(zhǎng)。溫度。周圍的環(huán)境溫度能影響分解速度的快慢，溫度越高，產(chǎn)生的酶就越多。一旦營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被完全吸收，葉子就會(huì)重新打開(kāi)，以等待下一位來(lái)訪者，而昆蟲(chóng)的外骨骼等不易被消化的東西要么被雨水沖掉，要么被大風(fēng)刮跑。