人類與植物的關(guān)系可以說是親密有加,我們吃的、穿的、用的,或多或少都來自于植物,更別說我們呼吸的氧氣了。但是,人類又時(shí)常會(huì)忽略一個(gè)問題——植物也是生命。我們會(huì)為受傷的小貓小狗落淚,卻不會(huì)為被狂風(fēng)吹斷的大樹神傷;我們會(huì)為流浪寵物提供溫暖的居所,卻不會(huì)去問問那盆被遺棄在陰暗角落的植物是不是幸??鞓?。
因?yàn)橹参锖腿祟愂峭耆煌纳螒B(tài),我們很難感知它們的狀態(tài)。那么植物究竟有沒有感覺?植物眼中的世界又是什么樣子呢?在“植物有智慧”這個(gè)欄目中,植物人史軍將和精靈豆一起帶大家感受植物的生存智慧。
毫無疑問,植物與動(dòng)物的感官是不同的?;ɑú莶輦儾]有眼睛、鼻子、耳朵和各種復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng),但是這并不代表它們無法感知外界的變化。奇妙的是,植物雖然沒有眼睛,但它知道你把它的“家”(花盆)旋轉(zhuǎn)了180度,知道陽光持續(xù)照射了多久,知道光線來自左邊還是右邊……
天哪!那就是說植物可能默默地瞪著無形的大眼睛盯著我,可我卻一直當(dāng)它們什么也看不見……可可豆們,有沒有想起小時(shí)候躲在菜地里偷摘黃瓜,甚至躲進(jìn)林子里隨地……天哪!好囧!
別急,它們不是真的會(huì)“看”,只是能夠感受到光的存在,而且依賴光生長,所以它們會(huì)看陽光的臉色行事——這是植物的向光性。那么,沒有眼睛的植物是如何看到光的?它們又偏愛哪些顏色的光呢?
向太陽行注目禮
在植物體內(nèi)有一種叫生長素的物質(zhì),它們的數(shù)量指揮著植物細(xì)胞的生長和分裂。植物喜歡陽光,但生長素卻恰好喜歡和光線玩捉迷藏:當(dāng)植株沐浴在陽光中時(shí),正對(duì)陽光那一側(cè)的莖稈內(nèi)的生長素會(huì)躲到背光那一側(cè)去,于是,向光一側(cè)的生長素濃度降低,背光一側(cè)的生長素濃度升高。這樣一來,背光一側(cè)的細(xì)胞生長速度就更快,而向光一側(cè)則比較慢。
這就是向日葵的花苞一直向著太陽敬禮的真正原因。至于夜晚的時(shí)候花苞會(huì)轉(zhuǎn)回來,是由于重力影響生長素分布的原因。在向日葵花苞綻放后,莖的生長減緩,雖然花盤還會(huì)有很小范圍的擺動(dòng),但它們已經(jīng)不再那么熱衷于追隨太陽了。
知道多一點(diǎn)
向日葵的花盤是由許多舌狀小花組成的大家庭,而不是一朵花,這樣的花叫頭狀花序。如果你細(xì)心觀察,還會(huì)發(fā)現(xiàn)花朵們開放時(shí),是按照從花盤外側(cè)向內(nèi)側(cè)逆時(shí)針方向逐漸開放的。
實(shí)際上,很久之前科學(xué)家就開始研究植物的向光性了。1881年,達(dá)爾文父子做過一個(gè)實(shí)驗(yàn),證明在單側(cè)光的照射下,虉(yì)草的幼芽會(huì)向著光源的方向彎曲。1928年,荷蘭植物學(xué)家溫特把一盆燕麥苗關(guān)在小黑屋里,經(jīng)過一段時(shí)間之后,在一側(cè)用特殊的光照射它們,結(jié)果這些燕麥苗都向著光彎曲了。這種向光性彎曲生長,幾乎是肉眼可見的,足見光線對(duì)植物的影響之大。
知道多一點(diǎn)
達(dá)爾文就是乘坐“小獵犬號(hào)”考察船環(huán)球航行5年,對(duì)沿途動(dòng)植物和地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了細(xì)致觀察和大量采集,提出了生物進(jìn)化論,并出版了《物種起源》的那位英國生物學(xué)家、博物學(xué)家。
上白班還是上夜班
很多人都贊美漂亮的向日葵追隨太陽,卻很少有人會(huì)注意到蒲公英也是太陽的忠實(shí)粉絲。如果你仔細(xì)觀察蒲公英的花朵,就會(huì)發(fā)現(xiàn),白天怒放的蒲公英花朵在太陽落山后都不見了蹤影。這是因?yàn)榛ǘ浼?xì)胞失去了光的刺激,改變了細(xì)胞膜的通透性,引發(fā)水分流動(dòng),從而造成兩側(cè)細(xì)胞壓力的變化,最終使得花序閉合起來,像人閉著眼睛睡覺一樣。這種晝開夜合的現(xiàn)象叫“睡眠運(yùn)動(dòng)”,能防止植物在夜間水分流失和熱量散失。當(dāng)?shù)诙焯柹鸬臅r(shí)候,在光的刺激下,蒲公英又會(huì)展開笑顏。
知道多一點(diǎn)
蒲公英的花朵也是由許多小花聚合而成的,看似花瓣的部位,其實(shí)卻是小花一朵。
也就是說,光照會(huì)通過影響細(xì)胞內(nèi)的水分含量(膨壓),來促使花瓣和葉片運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然,并不是所有的花朵都上“白班”,還有一些花朵上“夜班”。在蒲公英花朵合上的時(shí)候,很多上夜班的花兒才開始工作。紫茉莉就是其中之一。
晚上開花,誰會(huì)幫它們傳粉呢?其實(shí),很多夜間活動(dòng)的動(dòng)物都可以幫助它們完成傳宗接代的重任,天蛾代替蜜蜂,蛾子替代蝴蝶,還有蝙蝠和老鼠來湊熱鬧,星光下的世界一點(diǎn)都不寂寞。比如很多仙人掌的花朵實(shí)際上是由蝙蝠來傳播花粉的。
當(dāng)然,為了適應(yīng)這些夜間訪問者,花朵們也會(huì)密切配合。比如,夜晚開放的花朵大多芳香馥郁,這就是在為傳粉者們指明方向。紫茉莉的花瓣組成了一根長長的管子,只有嘴巴夠長的動(dòng)物才能嘗到花蜜,天蛾就是最合適的長嘴食客。
夏天的時(shí)候任憑你百般呵護(hù),把菊花養(yǎng)得枝繁葉茂,它們也不會(huì)開花。相反,一到秋天,再瘦弱的個(gè)體也會(huì)抽出一兩個(gè)花枝。這不奇怪,菊花是靠辨別黑夜的長度來決定何時(shí)開花。“看太陽的眼睛”就藏在菊花的葉子里,當(dāng)白天足夠短,黑夜足夠長的時(shí)候,開花鬧鐘就會(huì)打開。所以,菊花是典型的短日照植物,只有當(dāng)日照縮短到一定程度的時(shí)候才開花?,F(xiàn)如今,我們可以通過調(diào)節(jié)燈光照射時(shí)間,人為營造出一個(gè)變化的環(huán)境,讓菊花在不同的季節(jié)開放。掌管開花時(shí)間的,是一種叫開花素的物質(zhì)。當(dāng)葉子“看見”太陽光照時(shí)間變短的時(shí)候,在葉片中合成的開花素會(huì)被送到枝頭,菊花花芽收到指令,就會(huì)盡情綻放。
種子睡美人
不僅僅是葉片和花朵要看陽光的臉色行事,就連那些默默無聞的種子,它們的活動(dòng)也是跟光照緊密捆綁在一起的。這些睡美人要不要伸伸懶腰起床,也要看光照的情況。
有同學(xué)說,我們家發(fā)的豆芽,不管是放在黑暗的罐子里,還是透明的玻璃瓶里,它們都會(huì)生長啊。沒錯(cuò),像大豆這樣的種子,對(duì)光照條件是不挑不揀,但并不是所有的植物都這么隨便。比如說,雞冠花、莧菜和洋蔥的種子就一定要躲著陽光才能發(fā)芽,但是煙草的種子就必須曬著太陽才發(fā)芽。
其實(shí),想想這些種子的行為不無道理。像莧菜這樣的植物通常生活在開闊的草地上,它們的種子也是長時(shí)間掛在枝頭。如果碰上陰雨天,種子喝足了水就在枝頭發(fā)芽了,那可就大大地不妙了。只有等這些種子跌落到地面,被大風(fēng)帶來的土壤覆蓋之后,再啟動(dòng)發(fā)芽程序,這樣才是萬全之策。
至于煙草,它們的老家在南美洲的雨林中。在那里,高大的樹木遮天蔽日,底層的草本植物鮮有生長的機(jī)會(huì)。所以,很多植物的種子都在等待機(jī)會(huì)。只有當(dāng)高大的樹木傾倒,陽光灑向地面的時(shí)候,煙草的種子才有可能獲得生存下去的能量,從而啟動(dòng)發(fā)芽程序。
植物都在跟隨太陽的腳步生活著,而這種跟隨的節(jié)律是在億萬年的演化過程中形成的。只有能讀懂陽光的植物才笑到了今天。在接下來的幾期中,我們將帶大家繼續(xù)去體會(huì)植物的生存斗爭,以及植物家族特殊的感官。