不能等待大自然的恩赐,人们开始试着自己来制造植物生长素。人们发现有许多东西,虽然不是植物生长素,却也能对庄稼的生长起刺激作用。这种人造的、与植物生长素一样对植物生长具有刺激作用的东西,被称为“植物生长激素”。
至今,人们已找到了上百种植物生长激素,其中大部分是一些复杂的有机化合物,如“二四滴”、赤霉素等等。
植物生长激素能刺激庄稼快点成长,早点开花,早点成熟,防止成熟的果实脱落,防止种子发芽等等。在喷洒了植物生长激素后,还得到了无籽西瓜、无籽番茄、无籽黄瓜与茄子。
现在,植物生长激素,已经成了支援农业生产的一支生力军。
植物的播种
植物,一生固定生长在一个地点,直立不动。那么,是谁把它们的代表送到地球的各个角落去呢?是人吗?不错,这里有人的功劳。你看,起源于南方沼泽地的水稻,经过人们的引种栽培,今天已出现在万里之外的北方水田中。可是地球上还有几十万种野生植物,又是谁帮助它们迁徙的呢?
植物主要是靠传播它们的繁殖体——种子和果实来扩大它们的分布区域。各种植物在进化的历程中,都练就了一身传播种子和果实的本领;同时还都各自找上了一位配合默契的好帮手,共同来完成形形色色的传播活动。
生长在田野里的蒲公英,它的果实很小,但在头上却顶着一簇比果实本身还要大的绒毛,微风吹来,那簇绒毛就像打开的降落伞似的,带着果实,远离母株,乘风飞扬,飞到很远的地方,降落下来,在另一个地方,开始繁殖新的一代。我国南方有一种大树,它的果实像一把把又阔又长的大刀,高高地悬挂在树梢上;成熟时果实开裂,无数种子飞将出来,好像一群粉蝶在空中翩翩起舞。种子本身很小,但它三面都连着一层像竹衣似的半透明薄膜,外形活像一只平展双翅的蝴蝶,人们形象地称它们为“木蝴蝶”,而植物本身也就获得了这一美名。
蒲公英、木蝴蝶有着共同的帮手——风,来协助它们传播种子和果实。凡是靠风力来传播的种子或果实,都会长出像蒲公英的绒毛或木蝴蝶的薄膜这一类的“翅膀”。“翅膀”能使种子和果实的比重减轻、浮力增大,一旦风起,它们就随风飘去,越飞越高,越飞越远。靠风传播繁殖体的植物还有杨树、柳树、榆树和枫杨等。
生长在水中或水边的植物,很自然地,它们要靠水的帮助来传播繁殖体。椰子可算是植物界中最出色的水上旅行家了。椰子的果实有排球那么大,果实的外面有层革质外皮,它既不易透水,又能长期浸在又咸又涩的海水里而不被腐蚀;果实的中层是一层厚厚的纤维层,质地很轻,充满空气,有了这一厚层纤维,就使整个椰子像穿上了一件救生衣漂浮在水面;内层才是坚硬如骨质的椰壳,保护着“未出世”的下一代。当椰子成熟时,就会从树上掉落下来,如果掉入海中,海潮就能把椰子带到几百千米之外,甚至更远的地方,然后再把它冲上海岸,若是环境适宜,那么,一株幼小的椰子树就会在那儿开始它的独立生活。夏天,我们都曾见过荷花池里的莲蓬吧?它们像一只只翡翠做的小碗,挺立在池中,别看它比你的拳头还大,如果用手去捏它一下,它也能被你一手握在掌心,原来莲蓬的质地就像海绵那样疏松,里面贮满了空气,就在这疏松的组织间,嵌埋着几十颗莲子。秋后,莲蓬就会像一艘海绵船,载着它的乘客——莲子,在水面漂浮远去。现在我们知道了,靠水传播的种子、果实,它们外面总是包裹着一层又厚又轻、充满着空气的保护层,使它们能够浮在水面,随波遨游。
更多的植物,却是依靠人或动物传播种子或果实的。有的种子或果实非常细小,当你无意踩上它们时,它们就粘着或嵌在你的鞋缝里,你走多远,它们也跟多远,当你略一顿足,那么,它们就和尘土一起,掉到了新的领地上。另一些植物,果实和种子上长着各种各样的刺或钩,一旦人或动物和它接触,那些带钩、长刺的小家伙,就能牢牢地挂住动物的皮毛或人的衣物,散播到远处去。这类带钩、带刺的种子或果实,最常见的有牛膝子、苍耳子、窃衣、鬼针草等。
鸟类也是替植物传播繁殖体的好帮手。当鸟类在森林中觅食时,晶莹欲滴的小浆果,引诱着成群的鸟儿,性急的鸟儿往往是连肉带籽地一口就把浆果吞入肚中,不久,种子再随着鸟粪被排泄出来。鸟儿飞到哪里,种子就在哪里发芽生长。
当然,植物界里还有许多“不求人”的种类,像凤仙花、豌豆等,它们不靠风、不靠水,也不靠动物,而是靠自身的弹力将种子从果实中弹射出来。最有趣的要算喷瓜,它很像橄榄,但比橄榄要略大一点,种子不像我们常见的瓜那样埋在柔软的瓜瓤中,而是浸泡在黏稠的浆液里,这种浆液把瓜皮胀得鼓鼓的,绷得紧紧的,强力压迫着瓜皮;当瓜成熟时,稍一风吹草动,瓜柄就会自然地与小瓜脱开,瓜上出现了一个小孔,就像揭去了汽水瓶的盖子那样,把浆液连同种子,从小孔里喷射出来,一直喷到几米远的地方去。像这样传播种子的植物是很多的。
植物也会被麻醉
谁都知道这样一个简单的医学常识:病人在动手术前要进行药物麻醉,使神经系统失去应有的敏感性,这样开刀时就不会感到痛苦。那么,对植物是否也能进行“麻醉手术”?如果植物对麻药会产生反应,那将对人工控制栽培作物的生长时间、生长速度具有相当重要的意义。
为了解开这个谜团,法国和德国的几位生理学家,选用乙醚和氯仿等普通麻醉药,对含羞草进行麻醉实验。结果,那些十分敏感的含羞草“服用”了麻醉药以后,无论怎样用手去触摸,原来“好动”的叶片却像着了魔似的无动于衷。过了一段时间后,也许是麻药效果消失,它们才重新恢复敏感性。看来含羞草也会被麻醉,而且在麻醉剂的浓度、麻醉起作用和消退的时间方面,与动物的反应很相似。
进入20世纪80年代后,德国生理学家伯纳德,在研究植物麻醉时得到一个有意义的发现,那就是水生植物经过氯仿处理后,光合作用受到抑制,在水中不再冒出氧气气泡。而去掉氯仿后,光合作用又重新恢复。氯仿对水生植物的“麻醉”使他极为振奋,于是,他把研究对象又转到农作物和各种树木身上,进一步研究麻醉剂对植物光合作用的影响。但结果却十分矛盾,麻醉剂在有的情况下能促进植物的新陈代谢,在另一些情况下又会抑制新陈代谢。
显然,有关麻醉机理方面还存在许多不解之谜。
与此同时,其他科学家又有了新的发现。例如有一种小檗属的植物,它的雄蕊有很灵敏的“触觉”,但经过吗啡处理后,则变得“麻木不仁”。
还有众所周知的食虫植物捕蝇草,它的叶子好像两片张开的绿色贝壳,只要小昆虫飞过来,碰到叶片表面的“触发毛”,叶子就会马上关闭,将小虫捕获。但是,捕蝇草经过麻醉药乙醚的喷洒,虽然知道可口的小虫已进入叶片内的“陷阱”,但却无力合拢“大门”,只能眼睁睁地瞧着美味佳肴在眼皮下逃去。
现在,科学家仅仅知道,植物的确能够被麻醉,而且麻醉过程与动物很相似。当植物受到麻醉后,细胞膜结构被破坏,“神经”传递也就被阻断了。
但是,关于植物麻醉方面还有许多无法解释的现象,其中特别令人不可思议的是,既然麻醉剂能阻碍植物的许多生理过程,那么对大麻、罂粟(制造鸦片的植物)来说,它们体内充满着类似的麻醉药物,又为什么能茁壮成长呢?
植物的自卫术大观
我们已经知道,不少植物为了对付昆虫和食草动物的啃咬侵害,天生就有各种各样的自卫本领。例如仙人掌全身长满尖刺,使鸟兽无法接近;生石花的外形如同一块块鹅卵石,会用拟态惑敌;有毒植物体内含有毒素,使贪吃者不敢问津;最有趣的要数桃树,树干上布满黏糊糊的桃胶,成为那些爱爬到嫩枝处吮吸汁液的蚜虫们的陷阱。
但是,这种自卫或防御,都是经过长期的演化慢慢形成的,不会像人类或动物那样,遇到敌人伤害时临时会想出自我保护的应变之策。这种很自然的想法,就连科学家在以前也深信不疑。直到10多年前,在森林中发生的几桩怪事,才使科学家们开始对植物自卫的问题有了新的认识。
1981年,美国东北部的大片橡树林,出现了一种名叫舞毒蛾的昆虫,这种可怕的森林害虫大肆蔓延,把橡树的叶子啃食得精光,橡树林受到严重危害。由于舞毒蛾是极难扑灭的昆虫,大面积危害更难防治。于是,当地林业部门采取听之任之的态度,既不派人捉虫,也不喷洒杀虫农药。
然而到了第二年,怪事发生了,猖獗一时的舞毒蛾,突然无缘无故地消失了,橡树林重新变得郁郁葱葱,生机盎然。科学家对此现象感到十分惊奇,舞毒蛾怎么会自行消失呢?
后来,科学家经过大量的分析研究,终于发现秘密是在橡树叶中。原来,在遭受舞毒蛾啃咬之前,橡树叶中含有的单宁酸很少,而在咬食之后,叶子中单宁酸含量大大增加,这种化学物质随着叶子进入到舞毒蛾体内,能与虫体中的某种蛋白质结合,使叶子变得难以消化。舞毒蛾吃了含有大量单宁酸的橡树叶,浑身不舒服,变得食欲减退,行动呆滞,不是病死,就是被鸟类吃掉。毫无疑问,橡树林就是依靠自身产生出来的单宁酸,作为对付眼前大敌的自卫武器,并终于取得了胜利。
无独有偶,在美国的阿拉斯加,也发生过类似的事情。
阿拉斯加有着大片的原始森林,可是在10多年前,森林中出现了野兔大灾难。这种食草小动物,繁殖十分迅速,数量急剧增加,它们啃食植物嫩芽,破坏树木根系,严重威胁森林的存在。为了保护森林,消灭野兔,人们想方设法在森林中追击围剿,但效果极差,野兔的数量有增无减。
眼看大片森林将被毁灭,意料不到的好事却降临了。这时,野兔居然集体生起病来,有的拉肚子,还有不少病死,仅仅几个月时间,野兔数量大减,最后在森林中消失了。这是什么原因?科学家在森林中进行广泛调查,发现凡是被野兔咬过的植株,在它们新长出的嫩芽和叶子中,都会产生一种叫萜烯的化学物质,它就是导致野兔生病的根源。
以上所发生的这些现象,引起了植物学家的极大兴趣。因为在这以前,他们仅仅知道,只有动物才能对外来攻击进行针对性的自卫,而现在看来,植物也能做到这一点,这真是令人惊奇!但是,这种观点立即遭到了反驳,大多数科学家并不赞同。他们指出,森林战胜舞毒蛾和野兔,也许是较为个别的例子,假如植物都具备这种“快速”的、有针对性的自卫反应能力,那么,广布于世界各地的森林、果树和庄稼,岂不是都能进行自我保护了吗?各种各样的化学农药岂不应该退出历史舞台了吗?
科学家在参与争论的同时,也在进行更为深入的研究。
英国植物学家厄金·豪克伊亚,以白桦树林为对象,进行了长期的观察和研究。他发现,白桦树在被昆虫咬伤之后,树叶中含有的酚会增加,这样,叶子对昆虫来说营养价值将会大大下降。在通常情况下,白桦树叶在遭受昆虫啃咬后的几个小时或几天时间内,酚的含量明显增加,以便抑制昆虫的进攻。更有趣的是,一旦害虫的威胁解除,叶子中的酚含量又会减少,很显然,酚在桦树叶中的增多仅仅是暂时的。
除了豪克伊亚,还有其他许多植物学家对枫树、柳树等树木进行了类似的研究,也同样发现,这些树木在遭到虫害时,会自动产生酚醛、树脂等抵抗害虫的物质。
新的研究证据,使一些植物学家改变了看法,他们开始相信,植物一旦遭到昆虫或食草动物侵害时,能像动物一样,迅速做出自卫反应,这种反应的表现形式是:通过体内的化学变化,产生出抵抗害虫的物质。
关于植物自卫的研究越来越深入。不久前,美国华盛顿大学的学者戴维·罗兹,又有了惊人的新发现。
罗兹在观察柳树受到毛虫啃咬时发现,不仅直接受到虫害的柳树体内会产生抵抗物质,而且在3米之外的柳树,虽然还没遭虫害,竟然也会产生同样的抵抗物质。这使罗兹感到困惑不解,难道说,柳树不仅能保卫自身,还能够把虫害“情报”传递给别的柳树,让它们提早预防?
没过多久,美国科学家鲍得温便证实了这一猜测。他发现,糖槭树受到昆虫袭击时,受害的树不但在体内产生抵抗物质,而且还产生挥发性的化学物质,通过空气向四处散发,这就如同在发布“防虫警报”一样,使周围的糖槭树也产生抵抗物质,提早做好自卫的准备。
罗兹和鲍得温发现了这种奇妙的现象后,一致认为,植物不仅能够进行针对性的自卫应变,而且还能够通过化学通讯的方式,进行集体自卫。
尽管已经有越来越多的证据表明,植物具备快速的自卫应变能力,但持有相反观点的科学家认为,植物并没有像动物那样的神经系统,也没有意识,怎么能进行有目的、有针对性的自卫呢?除此以外还有,到今天为止虽然已发现了一些能产生抵抗物质的植物,但种类并不多,大部分,乃至绝大部分的植物,并不具备以上所说的自卫能力,因此它没有普遍的意义。