书城童书宇宙探秘
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第38章 对古怪植物的探秘(3)

植物学家曾经做了这样一个实验。先在地里挖了一个30厘米深的坑,然后将一块光滑的大理石平平地放进去,上面用土壤盖好,然后在土中撒下一些芸豆种子。不久,芸豆苗出土了。等到芸豆的茎蔓上长出卷须时,将土扒开。这时你会发现芸豆苗的根紧紧地贴在大理石表面,原来光滑的石面被根“刻”上了纵横交错的纹路!芸豆的根为什么能成为“雕刻家”呢?原来,植物的根在呼吸时吐出二氧化碳,这些二氧化碳溶解在土壤溶液中成为碳酸,然后再以离子交换的形式把大理石(主要成分为碳酸钙)分解成氧化钙和二氧化碳,氧化钙溶于水,随水被根毛细胞吸收。天长日久,大理石板表面就被“雕”出花纹来了。

植物长生不老的奥秘

在世界各地,到处可见年龄达数百、数千岁的老树,世界上寿命最长的植物——水杉,可以活4000年以上,在美国,甚至有成片的长寿林。而在动物界,即使是被视为长寿象征的乌龟,也顶多能活几百岁。人类的寿命就更短了。为什么植物的寿命远比动物的长呢?

长久的休眠

人类和动物,只要是相同的物种,都会以大致相同的速度成长、成熟、产子,并随年龄的渐增而老化,最后以既定的寿命结束一生。但是,植物却能够在一生的各个阶段休眠一阵子:比如冬天停止代谢,春天再开始生长。从同一棵草木上同时掉落地面的多粒种子,有的第二年立刻发芽,有的则躲在地下休眠数年乃至数十年,有些种子甚至经过几百年之后才发芽。据报道,中国科学家曾发现埋藏2000多年的古莲子。更令人惊奇的是,在人工培育下,这些古代的种子竟然还发芽开花了。

单性繁殖

植物和动物都靠繁衍子孙而使生命延续。动物的繁殖需要精子和卵子的结合,即使是“克隆”,也需要有卵细胞或者胚胎细胞的参与。而植物却可以借助自身细胞(单细胞)来繁殖,它不停地分裂,“永不死亡”。切下一小块胡萝卜放在培养液中,很快就会有不少细胞从胡萝卜块中游离出来。如果将这些细胞放到培养基上,细胞会在试管中繁殖生长,长成一个完整的胡萝卜。这表明构成植物体的每个细胞都具有再度发展成新个体的能力,或许这就是植物长寿的奥秘所在吧。

年轮的秘密

人有年龄,那么树木呢?树有年轮。树在锯倒之后,从树墩上可以看到许多同心轮纹,一般每年形成一轮,故称“年轮”。年轮是怎么形成的?它又是如何把大自然的变化记录在身的呢?

年轮的形成

植物生长由于受到季节的影响而具有周期性的变化。在树木茎干韧皮部的内侧,有一层细胞生长得特别活跃,能形成新的木材和韧皮部组织,这一层称为“形成层”,树干增粗全是它活动的结果。春夏两季,天气温暖,雨水充足,形成层的细胞活动旺盛,细胞分裂较快,向内产生一些腔大壁薄的细胞,输送水分的导管多而纤维细胞较少,这部分木材质地疏松,颜色较浅,称为“早材”或“春材”。夏末至秋季,气温和水分等条件逐渐不适于形成层细胞的活动,所产生的细胞腔小壁厚,导管的数目极少,纤维细胞较多,这部分木材质地致密,颜色也深,称为“晚材”或“秋材”。每年形成的早材和晚材,逐渐过渡成一轮,代表一年所长成的木材。在前一年晚材与第二年早材之间,界限分明,成为年轮线。

年轮记录自然历史

1899年9月,美国阿拉斯加的冰角地区曾发生过两次大地震。科学家经过对附近树木年轮的分析研究,发现树木在这一年的年轮较宽,说明树木在这一年的生长速度较快。科学家认为,这是由于地震改善了树木的生态环境。他们还发现,由地震造成的树木倾斜、树根网系的分崩瓦解等现象,也都在年轮上有所反映。年轮还可以提供过去年代火山爆发的记录。在树木的生长期,当气温降到冰点以下时,霜冻会给树体造成损害,年轮内就会出现疤痕。这种寒冷气候常常与火山爆发有关。因为火山爆发会把尘埃和其他一些物质喷入大气层,遮住阳光,使地球的温度降低。因此,通过年轮内的疤痕可以判断火山爆发的时间。

树木越冬探秘

大自然里有许多现象是十分引人深思的。像松柏、冬青一类树木,即使在滴水成冰的冬天也依然苍翠夺目,经受得住严寒的考验,而别的植物却早已枯萎凋零了。同样从地上长出来的植物,为什么有的怕冻,有的不怕冻?是什么原因使冬天的树木变得特别抗冻呢?

“沉睡”越冬

树木为了适应周围环境的变化,每年都用“沉睡的妙法”来对付冬季的严寒。树木在春夏生长快,养分消耗多于积累,因此抗冻力也弱。但是,到了秋天,夜间气温低,树木生长缓慢,养分消耗少,积累多,于是树木越长越“胖”,逐渐地就有了抵御寒冷的能力。然而,别看冬天的树木表面呈现静止状态,其实它们内部的变化却很大。如果将组织制成切片放在显微镜下观察,可以发现平时一个个彼此相连的细胞此时都断开了,细胞壁和原生质也分离了,好像各管各一样。这样,当组织结冰时就能避免细胞中最重要的部分——原生质遭致损伤的危险。可见,树木的“沉睡“和越冬是密切相关的。冬天,树木“睡”得越深,就越耐得住低温,越富有抗冻力。反之,像终年生长而不休眠的柠檬树,抗冻力就较弱。

刷白防冻

在日常生活中,我们经常看到许多树的树干下部被刷成了白色。为什么呢?植物在冬季涂刷白剂,一方面是为了预防寒冷;另一方面是为了预防病虫害。在冬天,白天热晚上冷,而且冷热差异很大,植物最容易受伤害,比我们生冻疮还严重。植物刷白后,白色可以反射太阳光和各种辐射,避免植物体内温度过高,大大减弱了白天与晚上的温度差异,使植物免于受到突然变温的伤害。同时,刷白剂具有隔热效果,就像我们的手和脸涂防冻霜和护肤霜一样。另外,秋后初冬,许多昆虫喜欢在老树皮的裂缝中产卵过冬,刷白剂对许多害虫有杀灭作用。

森林空调探秘

炎热的夏天,你站在大树下会觉得很凉爽,如果走进大森林,则更加清凉。到了冬天,北风呼啸,滴水成冰,但森林里却比较暖和。森林就像一个巨大的绿色空调,能够自动地调节温度。那么,森林里为什么会冬暖夏凉呢?

冬暖的奥秘

冬天,森林里比森林外暖和得多。首先,森林外面风大,散热快,人和动物身上的热量容易被风吹走,所以感觉特别冷。森林能使风速大大减小,人便觉得暖和。其次,植物为了减少消耗,许多叶子都脱落了,只剩下树干和枝条,这样植物的反光作用减弱了,阳光可以直射进森林里,增加森林的温度。科学家证实,空气中二氧化碳浓度的增加会产生温室效应。由于冬天树木的光合作用减少,森林吸收二氧化碳的数量也减少,所以森林中的气温比森林外要高。为了能吸收更多的红外线,有些植物叶片的叶绿素减少、红色素增多因而变成红色,这样能吸收更多的热量。森林能使冬天变暖一些而使夏天变凉一些,对气候有重要的调节作用,好像一台大型的绿色空调。

夏凉的奥秘

夏天,阳光强烈,森林进行光合作用吸收大量的太阳光能。同时,植物的蒸腾作用也很强。蒸腾作用是植物体内的水分以气体形式通过气孔扩散到空气中,使太阳光的热能转化为水分子的动能。同时,散发到空气中的水汽增加了空气的湿度,使大气气温升高缓慢。大家都有这样的体会,夏天洗澡后,会感觉很凉爽,这也是由于水分蒸发时要从环境中吸收大量的热的缘故。夏天树木枝叶十分茂密,阳光不能直接照射到林下,而且有些树的表面呈灰白色或浅色或附有一层蜡质,这些都有利于光线的反射。有些植物还具有反射红外线的功能,而红外线的热效应是最强的。所以夏天在森林中要比外面凉爽。

恐怖的食肉植物

众所周知,自然界中有不少动物是吃肉的。可是,令人难解的是,自然界中还有吃肉的植物,它们能吞食昆虫和一些体积较小的动物。在某些离奇的报道里,甚至出现了食人树一类的可怕植物。为什么食肉植物有如此奇怪的习性?食肉植物有哪些?它们是怎样捕获猎物的?

植物食肉的秘密

食肉植物中的大多数成员都生长在经常遭受雨水冲洗的地方。在这些地方的土壤中缺少矿物质,更缺乏氮素养料,因此食肉植物根部的吸收作用不大。为了获得氮素营养和矿物质,满足生存的需要,它们经历了漫长的演化过程,叶子发生了奇特的变化,成为一类能吃动物的植物,直接从动物身上获取营养。常见的食肉植物虽然具有食肉的习性,但大多数对人类来说并没有危险。它们的食物只限于体积微小的昆虫,最大的食物也不过是小青蛙一类的动物。食肉植物主要还是依靠根和叶来吸收养料的,它们捕虫的经历并不多。每个捕虫器官在一生之中大概只能捕虫2~3次。当植物获得足够的养料之后,这些捕虫器官便慢慢凋谢了。

各种各样的食肉植物

常见的食肉植物有吸血树、狸藻、毛毡苔、猪笼草、捕蝇草等等。毛毡苔是亚洲、非洲和北美洲的一种常见植物,叶柄细长,叶片近圆形,生满紫红色腺毛,分泌黏液,能捕食小虫。猪笼草叶子的基部呈圆筒状,向上扩展,圆筒横截面积逐渐扩大,形成一个倒锥形,像一个小小的花瓶,“花瓶”的顶端还长有一个瓶盖。“花瓶”中的液体散发出诱人的香味,正是这股香味吸引了蜜蜂。蜜蜂飞到猪笼草边,毫无戒备地降落在囊状叶的边缘,也就是“花瓶”的瓶口。囊状叶的边缘和内部长有锐利的齿,向下斜生。齿的下边附着一层薄蜡。蜜蜂的脚一踏上叶口边缘便向叶内滑去,而倒生的斜刺则阻止它往上挣扎。它只能继续向囊状叶的深处滑下去,直到掉进“瓶”中的液体内。这些液体含有胰酵素等酸素,可以分解昆虫体内的蛋白质,形成猪笼草所需要的养料。