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发布时间:2021-04-20 06:53:57

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作者:孔继高,李俊勇

出版社:安徽人民出版社

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看看植物那些事

看看植物那些事试读:

前言

开启科学的大门,人类就能迈入崭新的天地,我们就能获得更加无限的生存空间,这就是科学的力量。科学的内涵就是事实与规律,需要发现人所未知的事实,并以此为依据,实事求是,而不是脱离现实的纯思维的空想,并寻找客观事物之间内在的本质的必然联系。

因此,科学是建立在实践基础上,并经过实践检验和严密逻辑论证的,是关于客观世界各种事物的本质及运动规律的知识体系。但是,我们生存世界的奥秘,那简直是无穷无尽,从太空到地球,从宇宙到海洋,真是无奇不有,怪事迭起,奥妙无穷,神秘莫测,许许多多的难解之谜简直不可思议,使我们对自己的生命现象和生存环境是捉摸不透。破解这些谜团,就有助于我们人类社会向更高层次不断迈进。

其实,宇宙世界的丰富多彩与无限魅力就在于那许许多多的难解之谜,使我们不得不密切关注和发出疑问。我们总是不断地去认识它、探索它。虽然今天科学技术日新月异,达到了很高程度,但对于那些无限奥秘还是难以圆满解答。古今中外许许多多科学先驱不断奋斗,一个个奥秘不断解开,并推进了科学技术大发展,但又发现了许多新的奥秘现象,又不得不向新的问题发起挑战。

宇宙世界是无限的,科学探索也是无限的,我们只有不断拓展更加广阔的生存空间,发现更多的丰富宝藏,破解更多的奥秘现象,才能使之造福于我们人类的文明,我们人类社会才能不断获得发展。

为了普及科学知识,激励广大读者认识和探索宇宙世界的无穷奥妙,我们根据中外最新研究成果,特别编辑了本套书。主要包括宇宙、太空、气象、地球、海洋、自然、动物、植物、古文明、现代科学等存在奥秘现象、未解之谜和科学探索诸内容,具有很强系统性、科学性、可读性和新奇性。

本套书内容精炼、语言简洁,深入浅出,通俗易懂,图文并茂,形象生动,非常适合广大青少年学生阅读和收藏,其目的是使广大青少年学生在兴味盎然地领略宇宙世界奥秘现象的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识各种奥秘现象,激起热爱科学和追求科学的热情,掌握开启科学世界的金钥匙,使我们真正成为世界的主人,成为科学的主人。

第一章 走近神秘的植物王国

1.探秘植物王国

从19世纪以来,有很多的科学家对植物的许多植物学家开展了广泛的植物调查,并进行了植物地理学、古生物学、生态学、考古学、语言学和历史学等多学科的综合研究,先后总结提出了世界栽培植物的起源中心理论。

1.德坎道尔栽培植物起源中心论

在有关植物研究的记载中,人们通常将德坎道尔认为是世界上最早研究栽培植物起源的科学家。他通过对植物学的深入研究,以及探究栽培植物地区起源,出版了《世界植物地理》、《栽培植物的起源》这两部著作。他在《栽培植物起源》一书中提到说,经过考证了247种栽培植物后得出,其中有199中植物是起源于旧大陆,占植物种类总数的88%以上。同时他还指出中国、西南亚和埃及、热带亚洲地区可能是最早驯服这些植物的地方。

2.瓦维洛夫栽培植物起源中心学说

世界上的植物研究中,研究栽培植物起源最著名的科学家就是瓦维洛夫,他根据先人研究的学说和方法,进一步的加深研究栽培植物的起源问题。1923年,他组织了植物考察队,在世界上的60个国家进行了大规模的植物栽培起源考察,历时10年,一共搜集了共25万多份有关栽培植物的材料,对这些材料进行了综合分析和科学实验后,出版了《栽培植物的起源中心》一书,发表了“育种的植物地理基础”的论文,提出了世界栽培植物起源中心学说,把世界分为八个栽培植物起源中心,论述了主要栽培植物,包括蔬菜、果树、农作物和其他近缘植物600多个物种的起源地。

3.勃基尔的栽培植物起源观

科学家勃基尔在《人的习惯与栽培植物的起源》一书中,系统讲解了植物随人类氏族的活动、生长和迁徙而驯化的过程,论证了东半球多种栽培植物的起源,并总结出了有关瓦维洛夫方法学上主要缺点,认为全部证据都取自植物而不问栽培植物的人。同时他还提出有关影响植物驯化和栽培的一些重要观点,如“驯化由自然产地与新产地之间的差别而引起。”和“对驯化来说隔离的价值是绝对重要的。”这两个重要理论点。

4.达林顿的栽培植物的起源中心

学者达林顿在研究植物的栽培和起源时,主要是利用细胞学方法用染色体进行研究和分析,并采纳了许多人提出的宝贵意见,将世界栽培植物的起源中心划为9个大区和4个亚区,有西南亚洲、地中海以及欧洲亚区;埃塞俄比亚和中非亚地区;中亚;印度和缅甸;东南亚;中国;墨西哥和北美,以及中美亚区;秘鲁和智利;以及巴西和巴拉圭亚地区。除了新增加了欧洲亚区以外,基本上与瓦维洛夫的划分相近。

2.植物的起源

人类对植物的认识和使用,最早要追溯到远古的旧石器时代,这些认识都是人类在寻找食物的过程中,通过采集不同植物的种子、茎、根和果实的过程中慢慢累积起来的。在希腊、埃及、巴比伦、中国、印度等文明古国中,有很多的有关植物知识的记述。如中国《诗经》就记载了古人“多识于鸟兽草木之名”。

距今二十五亿年前,地球史上主要的植物还是处于菌类和藻类的形态,但是随着时代的变迁,藻类生物发展的非常繁盛。直到四亿三千八百万年前的志留纪时期,有的藻类生物摆脱了水域环境的束缚,首次登陆大地,进化为蕨类植物,这也就标志着大地开始出现植物类生物了。到了三亿六千万年前的石炭纪,蕨类植物开始大面积的出现绝种现象,但是还是有一部分生存了下来,但是这时的大地已经是石松类、楔叶类、真蕨类和种子蕨类的世界了,有这些种子形成沼泽森林遍布大陆的每一个角落。古生代盛产的主要植物于二亿四千八百万年前(三叠纪)几乎全部灭绝,而裸子植物开始兴起,进化出花粉管,并完全摆脱对水的依赖,形成茂密的森林。到了一亿四千五百万年前的白垩纪时代,被子植物开始出现,并在白垩纪晚期迅速发展,取代了裸子植物在陆地上的主导地位,形成被子植物时代,并一直延伸到现在,例如现在的松、柏,甚至像水杉、红杉等植物,都是在这时期进化出现的。

植物的生长离不开氧气和水分,孕育生命的初始地就是海洋。海洋是孕育生命的摇篮,蓝藻和细菌是海洋中出现最早的植物,也是地球早期出现的生物。这些生物在结构上比蛋白质团要完善得多,但是和现在最简单的生物相比却还是要简单得多。这些生物没有细胞结构,连细胞核也没有,因此被称为原核生物。但是地球上的蓝藻数量极多,且繁殖速度很快,这些生物在新陈代谢当中能把氧气放出来,它的出现在改造大气成分上做出了惊人的成绩。在所后的生物进化过程中,逐渐出现了产生能自己利用太阳光和无机物制造有机物质的生物,这种生物还进化出了细胞核,如红藻,绿藻等新类型。藻类在地球上称霸了几万世纪后,它们植物体的组织发展的逐渐复杂起来,达到了更完善的程度。随着时代气候的变迁,生长在水里的一些藻类,被迫接触陆地,逐渐演化为蕨类植物,也就是裸子植物。又经过了大约一亿年的演变,地球的大陆又出现了新的植物物种,这种植物一直衍生到今天,他就是今天我们随处都可见到的被子植物。

植物的进化是经历了漫长的岁月中,几经演变,几经兴衰,由最初的无生命力到今天有生命力活跃,由低级到高级,由简单到复杂,由水生到陆生,经过这样复杂的发展历程,才出现了现代这些形形色色的植物种类。在植物演变和发展的过程中,苔藓植物因为结构和生殖上特点,限制了苔藓植物进一步向陆生生活的发展,而蕨类植物由于能更好地适应陆生生活,所以得到了很好的发展,甚至有一部分原始蕨类植物逐渐进化成为种子植物。

3.植物有多少种分类

植物界是由一群多细胞的真核生物组成的,这些生物都具有细胞壁,大多数都含有叶绿体,可自主进行光合作用,制造供给自身生长的养分。这一群生物最早是由海洋中的绿藻类演化而来的,依演化的先后,可分为藓苔植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物。

藓苔植物是陆地上出现最早的植物,它是由海洋中的藻类植物演化而来的。苔藓类植物的外表有角质层,可以很好的保护自己的身体,防止水分的快速过度散失。但是由于苔藓类植株没有演化出维管束,所以水分和养分的运输速度很慢,这就是造成了其生长的个体体积小的重要原因。此外,藓苔植物繁衍需要在潮湿的环境中进行,因此,在潮湿的地面、墙壁或树干上,常常可以发现这一群绿色矮小的植物。常见的苔藓类植物有地钱和土马鬃这两种。

蕨类植物又常被科学家称为低等维管束类植物,这主要是因为蕨类植物不产生种子,而是靠产生孢子散布来繁殖后代的。蕨类植物喜欢生长在阴暗潮湿的地方。蕨类植物的茎常埋于地下,称为地下茎,有些蕨类的茎呈直立状且体态高大,例如笔筒树。蕨类的叶多呈羽状复叶,而且在背面常有孢子囊聚集成堆,这些袍子囊被称之孢子囊堆。孢子囊内的孢子很微小,需要用显微镜观察才能看到,成熟后的孢子会从孢子囊中膨散出,随风飘散。今天我们燃烧的煤炭,大都是石炭纪高大的蕨类植物大量死亡后,深埋于地层中,经过长时间演化后形成的。

裸子植物是靠产生植物种子繁殖后代的,而且裸子植物的种子是裸露在外面的,大部分的裸子植物产生的种子都呈现出毬果状,这些毬果种子皆是由许多鳞片组成,有雌、雄之分。当雄毬果成熟时,鳞片下侧产生的花粉粒,由风传播至雌毬果上。雌毬果的各鳞片内侧有裸露的胚珠,胚珠内含有卵。受精后的胚珠即发育为裸露的种子没有覆盖。许多裸子植物的种子都带有隐形的翅膀,可以随风散播到很远的地方,然后落地生根。在现实生活中,如常见的松、杉、柏等植物都是裸子植物。

被子植物就是可以开花,并且将花作为其生殖器官的植物。由于被子植物不能自己将雄蕊和雌蕊进行受精行为,就将生殖器官演变成为花的结构,吸引传粉者,帮助其进行受精行为,所以被子植物亦被称为开花类植物。在几经演变的过程中,被子植物成功的占据了大陆植物的主导地位。被子植物的种子包裹在果实内,获得保护,再由果实帮助种子进行的散播。人们可以依据种子内子叶的数目,将被子植物分为单子叶植物和双子叶植物。大部分单子叶植物的叶为平行脉,花瓣为三或三的倍数,如百合、稻、麦、甘蔗、玉米、竹、葱和蒜等植物。大部分双子叶植物的叶为网状脉,花瓣为四、五或其倍数,常见的如杜鹃、榕树、菊、芹菜和草莓,水生的荷与睡莲等植物。被子植物有很多的种类,如我们日常所见的树木、花草和蔬菜等大都是被子植物,被子植物可以供人类食用、药用或观赏,在人类的生活中具有极其重要的地位。

人们还可以根据植物对光照强度需求的不同,将其分为阳性植物、阴性植物和耐阴植物三大类。也可以根据植物在开花过程对太阳光照射时间的长度和反应的不同,将其分为长日照植物、短日照植物、日中性植物和中日照植物四类。

4.认识植物细胞

植物的身体是有众多形状和大小是各不相同的细胞组成的,其不同部位细胞的形状和大小与它们行使的功能密切相关。

直径在10~200微米之间的细胞是组成高等植物的重要因子。不同的植物,其组成的细胞大小差异也很大,一般必须在显微镜下才能看到。在组成种子植物的细胞中,这些细胞的直径一般都是在10~100微米之间,较大细胞的直径也不过是100~200微米,也有少数植物的细胞较大,通过人类的肉眼就可以分辨出来,例如番茄果肉、西瓜瓤的细胞,这些植物的细胞的直径可达1mm;有的细胞极长,如苎麻纤维细胞可长达55cm,还有最长细胞体的长度可达到数米,甚至是数十米之长,例如橡胶树的乳汁管,但这些细胞的横向直径很小。植物细胞的大小是由遗传因素所控制,其中主要是由于细胞核的作用。(1)细胞核控制能力的限制。细胞核与细胞质是掌握细胞生长、发育和保持细胞的正常代谢活动重要因素,细胞核对于细胞质数量的数量生长有一定的限制,细胞核是影响细胞生长大小的重要因素。(2)细胞表面积的限制。细胞生活中,细胞质不停的进行着植物的代谢活动,并与周围环境,以及相邻的细胞体,不断地进行物质交换。物质在进入细胞体后的,在其内部会有一个扩散传递的问题。由于细胞核的体积小,相对物质在细胞体中的活动空间就比较大,这对物质的迅速交换和转运都创造了很好的条件。此外,细胞的大小受细胞内代谢速率的影响。在自然界中,可以新陈代谢速度快的植物,细胞体一般都比较小,而用于较大细胞体的植物其活动量相对较少。

组成植物体的细胞形状非常多样,常见的有球形、椭圆形、多面体、纺锤形和柱状体等细胞体。

组成植物的细胞,尽管其形状大小种类多种多样,但是它们的基本结构都是一样的。如所有的活细胞都含有原生质和细胞壁一样。坚硬的细胞壁可以保护细胞体内部的原生质体,维持细胞体的形状,细胞壁的主要成分是纤维素。细胞壁是植物细胞独有的一层保护体,动物细胞都没有这种细胞壁的保护。植物细胞中包含的有质体是植物细胞生产和储存营养物质的重要场所,常见的细胞质体就是叶绿体,叶绿体是专门进行光合作用的细胞器官。在动物的细胞体中同样没有质体的存在。大多数植物的细胞体中都含有一个或几个液泡,这种液泡中充满了液体,其主要的功能就是作为转运和储藏养分、水分,以及植物体的代谢副产物和代谢废物,在植物体中起到仓库和中转站的作用。此外,植物细胞中还包括了线粒体、内质网、高尔基体、核糖体、圆球体、溶酶体、微管、微丝等细胞器。植物细胞中最重要的部分就是细胞核,据研究证明,细胞核是有由核膜、核仁和核质三部组成的。细胞核中的核质是控制和影响植物体遗传和新陈代谢的中心。

5.认识植物的茎

茎是使植物在陆地上生长的重要部分。植物的茎上生长着枝叶和腋芽的部位被称为节,植物茎的节与节之间称为节间。茎主要的形态特征就是要具备节与节间,并不是根和节间之分,而且植物的根部是不长叶子的,这也是植物的根和茎在外形上的主要区别点。人们将植物叶柄和茎之间的夹角处称之为叶腋,在植物的茎技顶端和叶腋均生有嫩芽。植物茎上的叶痕是叶子脱落后留下的痕迹;出现托叶痕是植物的托叶在脱落后留下的痕迹;芽鳞痕是包被芽的鳞片脱落后留下的疤痕;皮孔是茎枝表面隆起呈裂隙状的小孔常呈浅褐色。

人们称植物的枝条、花或花序的原始体称为芽。按照植物芽体的不同,可以将其分为定牙、不定芽、叶芽、花芽、混合芽、裸芽、鳞芽、活动芽和休眠芽等类型。

定芽与不定芽:在顶芽和腋芽等固定位置生长出来的嫩芽,称为定芽。由老根、老茎、叶上长出的芽,由于生长的位置不固定,所以称为不定芽。

叶芽、花芽和混合芽:在营养枝条上生长的原始体叫叶芽;花或花序的原始体叫花芽;混合芽是既发育形成叶,又形成花或花序的芽。

裸芽和鳞芽:外围有芽鳞片包被的芽叫鳞芽,无芽鳞片的叫裸芽。

活动芽和休眠芽:能在当年生长季节萌发生长的芽称为活动芽;温带木本植物枝条下部的芽,即使在生长季节也不萌发,暂时处于休眠状态的芽称为休眠芽;创伤等刺激可打破休眠状态使休眠芽变为活动芽。

根据植物生长习性的不同,植物的茎体也就不同

直立茎:就是指植物的茎直立的生长于地面上,不需要依附其他任何物体,常见的有紫苏、杜仲、松、杉等体积比较高大的植物。

藤本茎的植物根据不同植物习性的不同,又可分为缠绕茎、攀缘茎和匍匐茎。(l)缠绕茎

这种植物体的茎细长,喜欢以螺旋状的形式缠绕在其他物体上,其中五味于、薄草类的植物呈顺时针方向缠绕缠绕物体;牵牛、马兜铃则是呈逆时针方向缠绕物体;何首乌、狱猴桃则喜欢无规律的方式缠绕物体。(2)攀援茎

这种植物的茎体细长,需要攀援物体的结构才能使其的茎得到良好的生长,在这其中括楼、葡萄等植物的攀援结构是茎卷须;而豌豆的攀援结构是时卷须;爬山虎的攀援结构是吸盘;钩藤、蒲草的攀援结构是钩、刺;络石、薛荔的攀援结构是不定根。(3)匍匐茎

这种植物的茎细长,喜欢平卧地面,沿地面蔓延生长,在其枝节上生有不定根,可以在其生长的过程中,从地面吸收到大量的养分。如连钱草、积雪草、红薯等植物;其节上不产生不定根的植物茎被为平卧茎,如荣获、地锦等植物。

除去以上所述植物茎的类型,还可以根据植物茎质地的不同,分为草质藤本植物和木质藤本植物。

不论是哪一种植物,其植物茎的分枝都有一定的规律和方式,根据其分支方式的不同,可以分为单轴分枝、合轴分枝、假二叉分枝和禾本科植物的分蘖这四种。

单轴分枝

这种分枝方式的特点是主茎顶芽的生长活动始终占优势,形成直立而明显的主干,其他各级的分枝状态依次变小。木材经济用树的分枝方式多为单轴分枝。

合轴分枝

这种分枝方式的特点是主茎顶芽生长活动形成一段主轴后即停止生长或形成花芽,由下侧的一个腋芽代替主芽继续生长,又形成一段主轴,之后又停止生长或形成花芽,再由其下侧的腋芽接替生长,一直如此反复的生长下去,因此,这种植物的主轴是由主茎和相继接替的各级侧枝共同组成,称为合轴分枝。合轴分枝可产生较多的分枝和较多的花芽,因此在很多果树的种植方法应用到这种分枝方式。

假二叉分枝

这种分枝方式重要常见于具有对生叶序的植物中,这种植物主茎的顶芽活动到一定的时间就停止生长或死亡,由顶芽下面的一对腋芽同时生长形成两个分枝。每个分枝的顶芽活动到一定时候又停止生长,再由其下面的一对腋芽同时生长,一直如此反复的生长下去,就会形成许多二叉状的分枝,因不是由植物顶端分生组织形成的分枝,故称为假二叉分枝。

禾本科植物的分蘖

禾本科植物在茎基部密集的节上产生侧枝,并同时在节上产生不定根的现象称为分蘖。人们把这样形成的侧枝称为分蘖,由主茎基部产生的侧枝称为一级分蘖,一级分蘖基部产生的侧枝称为二级分蘖,依此类推。

6.认识植物的根

根是植物汲取营养、滋养生命的主要生存方式。植物的根有很多的类型,对于植物的标准可以根据植物的不同种类而有不同的划分。

1.主根

主根就是种子萌发时,最先生长并不断垂直向下生长的那部分。如大家所熟悉的蚕豆,当它发芽时,突破种皮向外伸出呈白色条状的就是根,以后不断向下生长即形成主根。和蚕豆一样的蔬菜黄豆芽、绿豆芽,向外生长的众多白色物质就是它们的主根。

2.侧根

侧根就是当生长到一定长度后的主根,产生的一些分枝。在黄豆芽、绿豆芽中,当主根长得较长时,就会在主根的末端侧面生长出一些分枝,这就是侧根。侧根生长过程中,可能再分枝,形成新的侧根,这就是第二级侧根,当然还可以有第三级、第四级……这种侧根的生长只要不受外界的影响就会不受限制的疯长,但是主根只有一条。

3.不定根

不定根不是来自主根和侧根的生长地,而是在的植物生长过程中从茎上或叶上长出的根。例如剪取一段垂柳枝条,插在潮湿的泥土中,不久在插入泥中的茎上长出了根,这就是不定根。一个水仙头,放在水中没几天,在它的底部密集地生出一环根,这也是不定根。不定根也可以分为有侧根和无侧根两类植物,如垂柳的不定根就有分枝的侧根,而水仙的不定根就没有分枝。

1.贮藏根

贮藏根是能贮藏养料的地下生长根,它们的形态多样,一般两年以上的草本植物才会有出舱根。它所贮藏的养料是为了供越冬植物第二年的生长发育。贮藏根也可以根据它的发育部位而把同期根分成肉质根和块根二类。(1)肉质根

由主根发育而成的肉质直根仅有一个肉质直根,在肉质直根的近地面一端的顶部,有一段节间极短的茎,其下由肥大的主根构成肉质直根的主部,有一段节间极短的茎,其下由肥大的主根构成肉质直根的主体,一般不分枝,仅在肥大的肉质直根上先有细小须状的侧根。例如萝卜、胡萝卜的食用部分即属肉直根。根据它们的外形而言,最常见的有圆柱状根、圆锥状根、圆球状根。其中我们常见的蒲公英、黄芪就属于圆柱状根,圆萝卜属于圆球状根,而更常见的胡萝卜属于圆锥状根。(2)块根

可以大量的生长的块根是由同样可以大量生长的侧根或不定根的局部膨大而成。块根不仅与肉质直根的来源不同,它们的构造也不同,在块根的近地表一端的顶部,没有茎的部分,整个块根全部由根的膨大而形成。番薯在地下形成的肥大部分,就是最常见的块根,其他还有大丽花、何首乌、百部、麦冬等植物,都具有块根。根据块根的外形,呈纺锤状的称纺锤状根,呈块状的称块状根,前者如百部,后者如番薯、何首乌。一般不同的植物的块根会有不同的大小、色泽和质地,人们也可以以此作为识别不同植物的依据。

2.气生根

生长在地表以上的气生根是比较特殊的一类根,因为它不仅可以起到呼吸的作用,还可以起到支撑植物体向上生长的作用,常见于多年生的草本或木本植物中。根据气生根的功能不同,也可把气生根分为攀援根、支柱根、呼气根三种。(1)攀援根

攀援根通常生长于植物的藤茎之上,它生长的主要目的就是借助于细长柔弱的茎攀附在其他物体上,使植物的主干可以领先其他物体向上生长,这类攀援根也就是不定根,常见于常春藤、凌霄一类的藤本植物。(2)支柱根

支柱根也属于不定根,主要是从茎杆上或茎节上生长出的向下深入土中的不定根,它们的作用主要就是为了支持植物的直立生长。通常支柱根可见于玉米、甘蔗,在它们茎杆的基部接近地表的几个节上,在节的四周生出许多不定根,它斜向伸入土中,支持玉米、甘蔗的直立,减少倒伏。常见的长有支柱根的树木有生长在我国南方的榕树和江浙温室中的印度橡胶树。(3)呼吸根

和前两种一样呼吸根也是不定根,有些长期生活在缺氧的环境中的植物,为了适应为界的环境逐步形成了一种为了露出地表或水面而向上生长的不定根。它们只有这样才能吸取大气中的气体,以补充土壤中氧气的不足。在上海中山公园,生长在小岛上的落羽杉林下,它的气根从地面向上生长高达数十厘米,直径粗10厘米以上,堪称当地的一奇。此外,在多年生草本植物吊兰中,不仅有许多粗短的气生根还有垂向土中生长的支柱根。

3.寄生根

寄生根是寄生在其他植物的身上吸取现成养料的一种植物。它能直接生长在寄主的组织中,从寄主体内吸取的养料,所以叫做寄生根。不过如果想靠寄生根识别植物不太可能。

根的总体形态,就是指植物的主根、侧根、不定根,以及不定根上的侧根的整体形态,按照根系形态可分为直根系和须根系两种类型。

1.直根系

直根系主要包括主根和侧根,一般主根的发育都比较旺盛,所以它的粗度与长度都极易与侧根区别,直根系的植物主要有雪松、石榴、蚕豆、蒲公英等。

2.须根系

须根系的主根并不发达,它的主要组成部分是不定根,须根系的主根在很早就停止生长,由茎的基部生出许多较长而粗细大致相同,呈须状或纤维状的根,这种根系称为须根系,例生活中常见的水稻、玉米、小麦葱、蒜等植物的根系都属于须根系植物。

对于植物根系类型的了解,可以帮助我们识别不少的植物,因为就算不同植株之间的形态会有一些差异,但它的根系类型是不会互变。在20多万种高等植物中,属于须根系的植物约有1/4,属于直根系类型的约占3/4。我们可以利用根系的类型来区别某些植物,特别是在区别单子叶植物和双子叶植物这两大类时,根系类型是一个重要标志。因为几乎所有的单子叶植物的根系是须根系,而绝大多数双子叶植物的根系是相根系。草本植物有直根系和须根系两种类型,而木本植物大多是须根系植物。

7.认识植物的叶子

尽管不同的植物会有不同的叶子形态,但是不变的就是它们都是由叶片、叶柄和叶托构成的。完整含有叶片、叶柄和叶托的叶子称完全叶。有些植物的叶子没有叶托,还有的叶子没有叶柄,也有个别植物的叶子没有叶片。叶子里含有可以进行光合作用叶绿体,而叶面的气孔供植物进行蒸腾。(1)叶片

叶片的表皮由一层起保护作用的细胞组成,它们排列紧密、无色透明。叶子进行光合作用的主要场所是位于上下表皮之间的绿色薄壁组织,也就是叶肉,它的细胞内含有大量的叶绿体。大多数植物的叶片在枝上取横向的位置生长,叶片有上、下面之分。上面是受光的一面,呈深绿色。下面为背光的一面,为淡绿色。有的叶子会因为两面受光情况不同,而使两面的叶肉组织产生分化,这也就是人们所说的异面叶。

还有许多植物的叶子是近乎直立的生长状态,所以它们的叶子两面均可受光,因而内部的叶肉组织比较均衡,并没有明显的组织分化,这样的叶称等面叶,如玉米、小麦、胡杨。在异面叶中,近上表皮的叶肉组织细胞呈长柱形,排列紧密整齐,其长轴常与叶表面垂直,呈栅栏状,故称栅栏组织,栅栏组织细胞的层数,因植物种类而异,通常为1~3层。靠近下表皮的叶肉被称为海绵组织,因为它的细胞内叶绿体的含量较少,而且呈不规划形状,细胞间隙疏散,呈海绵状。(2)叶柄

叶柄是一个承上启下的载体,把上面的叶片与下面的茎相连。叶柄通常位于叶片的基部,但是也有少数植物的叶柄生在叶片的中央或者略偏下方,如莲、千金藤等。叶柄的形态一般都是细圆柱形、扁平形或具沟槽形。(3)托叶

早于叶片长出的托叶是生长在叶柄附近的细小绿色或膜质片状物。它早期起着保护幼叶和芽的作用。托叶一般较细小,形状、大小因植物种类不同差异甚大。在有些植物中,托叶的存在是短暂的,随着叶片的生长,托叶很快就脱落,仅留下一个不为人所注意的生长托叶的痕迹,如石楠的托叶。还有些植物的托叶生命力比较顽强,它们可以和叶片生存在整个生长季节,如茜草、龙芽草等。

植物的叶子和形形色色的人类一样,都有着各自独特的形态。对于叶子有鳞形、卵形、圆形、菱形、扇形、提琴形等各具特色的形状。世界上找不出两片完全相同的叶子,叶子不光形状不同,各种形状的边缘也不同,叶子的边缘称叶裂。我国古代“锯”的发明者鲁班,就是受叶裂的启发而灵感突闪。

有些植物为了适应外界的生活环境,而在叶子的组织上发生态变,最典型的是沙漠中的仙人掌植物,仙人掌的叶子退化成针叶状,就是为了节制蒸腾尽量保存体内的水分。

8.认识花类植物

花是种子植物的繁殖器官,可以为植物繁殖后代,一般典型的花都生长着花萼、花瓣和产生生殖细胞的雄蕊与雌蕊,各种颜色的花艳丽清香用以吸引昆虫。

绝大多数人认为被子植物是真正的花,但是也有些学者认为裸子植物的孢子叶球也属于“花”,只是一般只有被子植物才被称为是有花植物。

罂粟属的植物又被称为是“年生植物”,因为尽管他们生长得非常快,但是开花和死亡都在一年之内。但是更多的植物都能存活很长的时间,这样的植物叫做“多年生植物。”花的芽体是一种被塞满了的“小提箱”。它由一层坚韧的外皮覆盖着,能防止它受到伤害。在里面,花的不同部分被紧紧地裹起来,因此它们仅占据很小的空间。当芽体生长时,花在里面展开。很快,花开始变大,以至于芽体不能再容纳它们,然后它们开始绽放出花朵。一般的花朵都可以用它们的色彩和香味来吸引昆虫,蜜蜂们会根据花的颜色来找自己喜欢的花蜜。

我们经常可以看到昆虫在花间飞舞不停,它们是在忙着传播花粉。它们在各类花朵中忙采集自己想要的花蜜时也就帮花朵传播了花粉。一种植物直到两种花粉囊结合起来时才发育种子。一种花粉囊叫胚珠,胚珠是在花的底部形成的,它们由子房保护着;另一种花粉囊叫做花粉粒,花粉粒需要和来自其他花的胚珠相结合,因此,花粉必须要从一朵花上转移到另一朵花上。大王花是世界上最大的花,因为一朵大王花的直径有一米左右,不过和其他的花味道不同,大王花很臭,所以给大王花传粉的使者也不同,它们不再是可爱的小蜜蜂,而是很多人都讨厌的苍蝇。夏天的空气中含有大量的花粉,所以很多对花粉过敏的人闻到后就会不停地打喷嚏。

一般的观点都认为花的结构本质是一个节间缩短的变态短枝,花的形态、结构等和叶的一般性质相似。首先提出这一观点的是德国的诗人、剧作家与博物学家歌德,他认为花是适合于繁殖作用的变态枝。这一观点得到众多证据的支持,而且对于多数被子植物花的结构也可以给出合理的解释,因而这一观念至今还在延用。

一朵完整的花一般由花梗、花托、花萼、花冠、雄蕊群和雌蕊群六个部分组成。其中花梗与花托相当于枝的部分,其余四部分相当于枝上的变态叶,常合称为花部。一朵四部俱全的花称为完全花,缺少其中的任一部分则称为不完全花。花的各部分及花序为了适应长期的进化而产生了各式各样的适应性变异,所以花的类型也是多种多样,基本上有多少类型的种子,就有多少种花的样式。

一般常用的木本花卉:桃、梅花、牡丹、海棠、玉兰、木笔、紫荆、连翘、金钟、丁香、紫藤、杜鹃花、石榴花、含笑花、白兰花、茉莉花、栀子花、桂花、木芙蓉、腊梅、免牙红、银芽柳、山茶花、迎春等。

一般常用的草本花卉:春兰、香堇、慈菇花、风信子、郁金香、紫罗兰、金鱼草、长春菊、瓜叶菊、香豌豆、夏兰、石竹、石蒜、荷花、翠菊、睡莲、芍药、福禄考、晚香玉、万寿菊、千日红、建兰、晚香玉、铃兰报岁兰、慈茹花、大岩桐、水仙、小草兰、瓜叶菊、蒲包花、免子花、入腊红、三色堇、百日草、鸡冠花、一串红、孔雀草、大波斯菊、金盏菊、非洲凤仙花、菊花、非洲菊、观赏凤梨类、射干、非洲紫罗兰、天堂鸟、炮竹红、菊花、康乃馨、花烛、满天星、非洲菊、星辰花等。

植物内在的遗传基因决定了花芽分化形成的时期和方式。植物花的形成,不仅需要营养生长的完成,并需要生殖阶段的完成。植物生长到一定阶段后能否成花,在大多数情况下,是由光照和温度等环境因素所决定,许多植物进入生殖时期之前会受到昼夜相对长度的变化和温度的影响。

在顶端诱发成花时,营养茎端的分生组织细胞会明显变得浓厚,原来的大液泡会分散成许多小液泡。其他细胞器,特别是线粒体数目大为增加,细胞的呼吸作用增强。以后,小液泡又明显增多变大,并伴有细胞核的增大,核仁的体积也显著增加。在这种增大的细胞核内,分散的染色体和浓缩的染色质的比率,在诱发的分生组织要比营养茎端上的高。这时顶端分生组织的细胞内,RNA合成加速,随着新的核糖体的形成,总蛋白质数量也增加。另外,顶端分生组织的细胞分裂会随着成花因素的刺激而迅速向上攀升。

诱发期后,就会发生DNA的合成和分裂活动的继续。等到细胞的数量增多到一定的数量时就会发生出花原基。上述这一发生过程,也就是通常指的花形态发生时期。成花的分生组织的发生顶端分生组织在进入到生殖时期后,有相当明显的形态改变。这些变化与营养阶段无限生长的停止和各种方式产生侧生附属器有密切关系。在营养生长时期,顶端分生组织在新的叶间隔期开始以前,向上生长和增宽。相反,在花发育时,花器官的连续发生会造成顶端分生组织面积的逐渐减少。有些花在心皮发生以后,还存留一些数量的顶端分生组织,但是停止了活动,而有的植物,则是由顶端分生组织的顶端部分产生心皮。根据花的不同类型,花器官可成螺旋顺序向上形成或者是在同一水平上分轮的形成。

第二章 了解植物的多重特点

1.植物的光合作用

在自然界里,绿色植物的光合作用可以说是地球上最为普遍、规模最大的反应过程,在有机物合成、蓄积太阳能量和净化空气,保持大气中氧气含量和碳循环的稳定等方面起很大作用,是农业生产的基础,在理论和实践上都具有重大意义。叶片是进行光合作用的主要器官,叶绿体是光合作用的重要细胞器。高等植物的叶绿体色素包括叶绿素(a和b)和类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素),它们分布在光合膜上。叶绿素的吸收光谱和荧光现象,说明它能够吸收光能、被光激发。叶绿素的生物合成在光照条件下形成,不但受遗传性制约,而且还受光照、温度、矿质营养、水和氧气等很多因素的影响。

光合作用怎样形成呢?它主要包括光反应过程、光合碳同化二个相互联系的步骤,光反应过程包括原初反应和电子传递与光合磷酸化两个阶段,其中前者进行光能的吸收、传递和转换,把光能转换成电能,后者则把电能转变为ATP和NADPH2(合称同化力)这两种活跃的化学能。活跃的化学能转变为稳定化学能是通过碳同化过程完成的。碳同化有C3、C4和CAM三条途径,根据碳同化途径的不同,把植物分为C3植物、C4植物和CAM植物。但C3途径是所有的植物所共有的、碳同化的主要形式,其固定CO2的酶是RuBP羧化酶。C4途径和CAM途径都不过是CO2固定方式不同,最后都要在植物体内再次把CO2释放出来,参与C3途径合成淀粉等。C4途径和CAM途径固定CO2的酶都是PEP羧化酶,其对CO2的亲和力大于RuBP羧化酶,C4途径起着CO2泵的作用;CAM途径的特点是夜间气孔开放,吸收并固定CO2形成苹果酸,昼间气孔关闭,利用夜间形成的苹果酸脱羧所释放的CO2,通过C3途径形成糖。所以,这就是在长期进化过程中所形成的适应性。

这里所说的光呼吸,其实就是绿色细胞吸收O2放出CO2的过程,其底物是C3途径中间产物RuBP加氧形成的乙醇酸。整个乙醇酸途径是依次在叶绿体、过氧化体和线粒体中进行的。总结一下,C3植物有明显的光呼吸,C4植物的光呼吸并不明显。

通常,植物光合速率会因为植物种类品种、生育期、光合产物积累等的不同而异,也受光照、CO2、温度、水分、矿质元素、O2等环境条件的影响。外界的环境因素对光合的影响并不是孤立存在的,而是相互联系、共同作用的。在一定范围里,每个条件越适宜,光合速率就会越快。

迄今为止,植物光能利用率还极低。作物现有的产量和理论值相差很远,因此增产潜力很大。要提高光能利用率,就应减少漏光等造成的光能损失和提高光能转化率,主要通过适当增加光合面积、延长光合时间、提高光合效率、提高经济产量系数和减少光合产物消耗。因此,这也给我们带来启示,通过改善光合性能是提高作物产量的根本途径。

2.植物的多样性

就植物来说,它是有多样性的,植物的遗传多样性也称作基因多样性,是指种内个体之间或一个群体内不同个体的遗传变异的总和。例如菊花是常见的观赏花卉,目前已形成近3000多个品种;辣椒的品种也很多,果实形态相差很大。由上述可知,一个物种的遗传多样性是很丰富的,人类可以诱导、积累并丰富栽培植物的遗传多样性。

如果通俗来说,植物多样性指的就是地球上的植物及其与其他生物、环境所形成的所有形式、层次、组合的多样化。一般我们可以从如下3个方面来理解,也就是植物的物种多样性、植物生态习性和生态系统的多样性。

所谓植物的物种多样性,指的就是植物在物种水平上的多样性,这不但是指一个地区内物种的多样化,而且也可以指全球范围内的物种的多样化。中国高等植物约3万余种,占世界总数的10.5%左右。保存了许多特有的植物类群,有银杏科、杜仲科、珙桐科、独叶草科、芒苞草科、伯乐树科和大血藤科等7个特有科,243个特有属,15000多个特有种。这些物种有可能具有某些对人类有用的潜在价值。如,素有水果之王美称的猕猴桃,原产我国,目前已在新西兰成为主要的出口水果。然而猕猴桃属的主要分布地则是我国,全世界共有54种猕猴桃,单我国就有52种。我们现在不能预测哪种猕猴桃的生理、生态特性是人类所急切需要的,所以一定要保护这些物种和它的生存条件。

所谓植物生态习性和生态系统的多样性,指的就是植物长期进化过程中和生态环境之间所形成的多种多样的生态适应性以及植物群落、生态过程变化的多样化。植物生态适应性使得它们在各自的生态系统中占据了一定的生态位,让它们能够稳定地生存在各自特定的环境条件。如寄生植物、腐生植物、共生植物、食虫植物以及热带雨林中的绞杀植物等。植物作为生态系统中的生产者,一般生态系统都是以植物的物种来命名的,所以生态系统的多样性是和植物息息相关的。

我们疆域广阔,气候和地貌类型较复杂,南北跨越热带、温带和寒带三带,高原山地约占4/5,河流纵横,湖泊星罗棋布,海岸线漫长,复杂的自然条件使得我国的生态系统极其丰富多样。总结一下,我国的陆地生态系统中有森林212类、灌丛113类、草甸77类、沼泽19类、红树林18类、草原55类、荒漠52类、冻原及高山垫状植被17类;在水生生态系统中有各类河流生态系统、湖泊生态系统以及海洋生态系统等;除此之外,还有多种多样的田地、果园、防护林等农田生态系统,举不胜举。

3.植物的“脉搏”

近些年来,植物学家们在研究植物树干增粗速度时发现,它们都有着自己独特的“情感世界”,还具有明显的规律性。原来植物的树干有类似人类“脉搏”一张一缩跳动的奇异现象,可能有些人会有疑问,植物的“脉搏”到底是怎么回事?

答案是这样的,每逢晴天时,太阳刚从东方升起时,植物的树干就开始收缩,一直延续到夕阳西下。到了夜间,树干停止收缩,开始膨胀,并且会一直延续到第二天早晨。植物这种日细夜粗的搏动,每天周而复始,但每一次搏动,膨胀总略大于收缩。于是,树干就这样逐渐增粗长大了。但是,若是恰逢下雨天,树干“脉搏”几乎完全停止。在降雨的时候,树干总是日夜不停地持续增粗,直到雨过天晴,树干便又继续开始收缩,也许这也算是植物“脉搏”的一个所谓“病态”特征。

这样奇异的脉搏现象,其实就是植物体内水分运动引起的。通过精确的测量,科学家们发现,当植物根部吸收水分和叶面蒸腾的水分一样多的时候,树干基本上就不会发生粗细变化。不过,若是吸收的水分比蒸腾的水分多时,树干还是会增粗,反之,如果缺水时树干就会收缩。

知道了这个道理之后,植物“脉搏”就极易理解了。在夜晚,植物气孔总是关闭着的,这使水分蒸腾大大减少,所以树就增粗。在白天,植物的大多数气孔都开放,水分蒸腾增加,树干就趋于收缩。在现实中,有很多木本植物都是这种现象,不过,“脉搏”现象尤其明显的还当属一些速生的阔叶树种。

4.植物的呼吸作用

所谓植物的呼吸作用,就是指高等植物代谢的重要组成部分。和植物的生命活动关系密切。生活细胞通过呼吸作用将物质不断分解,为植物体内的各种生命活动提供所需能量和合成重要有机物的原料,同时还可增强植物的抗病力。呼吸作用是植物体内代谢的枢纽。呼吸作用根据是否需氧,分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。通常情况下,所有高等植物高等植物进行呼吸的主要形式就是有氧呼吸,不过在缺氧条件和特殊组织中植物也可以进行无氧呼吸,以维持正常代谢的进行。

通常,呼吸代谢是可以通过很多途径进行的,它的多样性是植物长期进化中形成的一种对多变环境的适应性表现。EMP-TCA循环是植物体内有机物氧化分解的主要途径,而PPP等途径在呼吸代谢中也占有重要地位。呼吸底物彻底氧化,最终释放CO2和产生水,同时将底物中的能量转化成ATP形式的活跃活化能。EMP-TCA循环中只有CO2和少量ATP的形成。而绝大部分能量还贮存于NADH和FADH2中。上述这些物质经过呼吸链上的电子传递和氧化磷酸化作用,可以把这些能量存贮于ATP中,这是贮存呼吸释放能量的主要形式。

事实上,植物的呼吸代谢通常受内外很多因素的影响。呼吸作用影响着植物生命活动的进行,因此和作物栽培、育种和种子、果蔬、块根、块茎的贮藏及切花保鲜有着紧密关联。所以,我们也可以利用呼吸作用的有关知识,调整呼吸速率,使它们更好地为生产服务。

所谓植物,就是指和动物相对应的另一生物干系。动物和植物的区别是在长期进化过程中形成的。但是就微小的生物而言,它们之间的区别有时是不明显的。作为植物的进化趋向,由细胞积叠方式所形成的个体发生、细胞壁的形成、靠叶绿素进行光合作用而成为独立的营养系统等独立的物质代谢型的建立是主要的,而在此基础上的非运动性等是次要的特征。

据相关研究显示,现存的植物种类大约是30万种左右,而占植物界一半以上的菌类,因为重视其缺乏叶绿素这个重要特点,而把植物分为二大类群,也有的认为整个生物界可分为动物、菌类、植物三大类群。就分类系统而言,以前是以种子植物(显花植物)作为分类重点,其后转移到所谓的隐花植物。现时则把植物界分为10~13门,种子植物仅仅成为其中的一门。但即使在今天,就重要门的位置和其内容而言,学者间的意见分歧可能比动物界的情况还要大。通常的说法是,在20世纪的前半期主要是以恩格勒的分类系统最为普及,后半期则是以帕斯彻的分类系统渐渐占优势。

5.植物的“感情”

人是有感情的,许多动物也有感情,那植物是不是也有感情呢?这是一个很有意思的问题。对这个问题过去还从来没有人去想过。但是在20多年前的一次偶发事件,使得很多科学家对植物的“感情”问题,产生了很浓烈的兴趣。

在1966年2月的一天上午,有位名叫巴克斯特的美国情报专家,正在给庭院花草浇水时,脑子里突然出现了一个古怪的念头,也许是经常与间谍、情报打交道的原因,他竟异想天开地把测谎仪器的电极,绑到一株天南星科植物的叶片上,想测试一下,水从根部到叶子上升的速度究竟有多快。结果他惊奇地发现,当水从根部徐徐上升时,测谎仪上显示出的曲线图形,居然与人在激动时测到的曲线图形很相似。难道植物也有情感?假如有,它又是如何来表达自己的情感?这个推测有点过于大胆,不过它很有可能成为科学上的待解之谜。此后,巴克斯特更下决心更多地研究来找寻答案。

开始实验了,巴克斯特首先做的一件事就是改装了一台记录测量仪,并且把它和植物相连。接着,他想用火去烧叶子,就在他刚刚划着火柴的一瞬间,记录仪上出现了明显的变化。手持火柴的巴克斯特还没有靠近植物,记录仪上的指针便产生剧烈摆动,甚至超出了记录纸的边缘。毫无疑问,这表明植物已出现了恐惧心理。后来他又重复多次划着火柴,但都没有真正去烧灼植物,结果很有趣,植物好像有所感觉,但这只是空洞的威胁,对自己不会有伤害。接下来,如果再用同样的方法就不能使植物感到恐惧了,而记录仪上反映出的曲线也变得更平直了。

后来,巴克斯特又设计了另一个实验,他把几只活海虾丢入沸腾的开水中,这时。安放在房问的植物为上陷入训骰度的刺激之中,试验多次,每次都得到同样的反应。巴克斯特是个很谨慎细心的人,他为了排除实验中可能发生的人为干扰,用一种新设计的仪器,自动地把海虾投入沸水。同时,他在三间房子里各安放一株植物,让它们和仪器的电极相连,然后锁上门,不允许任何人进入。到第二天,他去看试验结果,发现每当海虾被投入沸水6~7秒钟后,植物的活动曲线便急剧上升。根据这些,巴克斯特指出,海虾的死亡引起植物的剧烈曲线反应,绝不是偶然现象,但几乎能够肯定,植物和动物之间可以交往,植物和其他生物之间也可以发生交往。

巴克斯特的这个研究发现,引起了植物学界的极大震动,不过也有不同意见,有人认为这是不可思议的事情,有的怀疑,有的反对。其中有位坚定的反对者是美国科学家麦克,他根本不相信植物会有感情。为了寻找反驳和批评的可靠证据,麦克也做了很多实验。可有趣的是,他在得到实验结果后,态度一下子来了个大转变,由怀疑变成了支持,这是因为他在实验中发现,当植物被撕下一片叶子后,会产生明显的反应,而且植物还会对他干“坏事”和做“好事”表现出不同的反应。在这种情况下,麦克就大胆预测,植物具备心理活动,也就是说,植物一样会思考,并且会体察人的各种感情。他还有一个新的观点,人可以根据不同植物的“性格”对植物进行分类,就如心理学家对人进行分类一样。

没过多久,前苏联的科学家维克多也做了一个非常有趣的实验:他首先用催眠术控制一个人的感情,并且在附近放上一盆植物,接着用一个脑电仪,把人的手和植物叶子连接起来。当所有准备工作就绪后,维克多开始说一些愉快或不愉快的事,让接受试验的人感到高兴或悲伤。结果,有趣的现象发生了:植物和人不但在脑电仪上产生类似的图像反应,更使人惊异的是,当处于睡眠状态的人高兴时,植物便竖起叶子,舞动花瓣;当维克多在描述冬天寒冷,使试验者浑身发抖时,植物的叶片也会表现出相同的反应;假如试验者感情表现为忧伤,植物也同样会发生相应的变化,它的每一片叶子都会沮丧地低头垂下。

接连出现这些神奇的新发现,也促使科学家们对这个问题更加感兴趣。如果植物的确有丰富的感情,那么它也应该像人类一样,在成长过程中会受到感情的影响。我们都知道,精神生活与人的健康密切相关,对于有些病人,精神的安慰,诙谐的笑语,往往会比药物的作用更有效。科学家们也从中而得到启发,想知道精神生活对植物到底是有多大的影响。

在1973年5月的时候,加拿大的生物学博士瓦因勃格,每天对离营做10分钟的超声波处理,结果获得了意想不到的高产量。与此同时,美国科学家史密斯,对大豆播放“蓝色狂想曲”音乐,20天后,每天听音乐的大豆苗重量,要比不听音乐的高出四分之一。他的实验显示,植物确实有活跃的“精神生活”,轻快的音乐能使植物感到快乐,并促使它们健康成长;反之,喧闹的噪音会给它们带来烦恼,并减缓它们的生长速度。甚至有一部分“精神脆弱”的植物,如果一旦遭遇严重的噪音袭击,就会枯萎死亡。

科学家们在研究植物感情的过程中,还无意中发现了更多有趣的问题,随之,一门新兴的学科——植物心理学,也因此诞生。如今,在这门科学里,还有很多值得深入了解的未知之谜,有待科学家们去探索、去揭晓。

6.植物的记忆力

若是有人对你说,说植物也和动物那样有记忆能力,可能你听了不会相信。不过这种说法是一定科学根据的。前不久,科学家们在一种名叫“三叶鬼针草”的植物身上,进行了一项有意思的小。得出结果,有一部分不但具有接收信息的能力,并且还有一定的记忆能力。

科学家们所做的这个实验,是法国克累蒙大学的学者所设计的。他们选择了几株刚刚发芽的三叶鬼针草,整个幼小的植株总共只有两片形状很相似的子叶。一开始,研究者用4根细细的长针,对右边一片子叶进行穿刺,使植物的对称性受到破坏。5分钟过去后,他们用锋利的手术刀,把两片子叶全部切除,然后再把失去子叶的植株放到条件很好的环境中,让它们继续生长。想不到5天后,有趣的情况发生了,那些针刺过的植株,从左边(没受针刺)萌发的芽生长很旺盛,而右边(受到过针刺)的芽生长明显较慢。这个结果证明,植物仍然“记得”之前那次破坏对称性的针刺。此后科学家又经过多次实验,并且还发现植物的记忆力大概能够保留13天。

对这个研究结果,科学家们是这样解释的:植物这种记忆当然不同于动物,它们没有与动物完全一样的神经系统,也许是依赖离子渗透补充而实验的。所以就是说,有关植物记忆的问题,到现在都还是一个没有被彻底解开的谜。

科学家白克斯特曾经设计了一个实验,他让他的六个学生蒙上眼睛抽签,中签者要在不为人知的情况下,把实验室里两棵植物中的其中一棵拔出来,放在地上践踏、弄毁。之后,白克斯特再把幸免于难的那一棵植物接上测谎器。实验的结果是:植物只对其中一人有反应,凶手一目了然。接着,白克斯特透过一系列的实验证明,植物和悉心照顾它的人之间存在著灵相通的关系,而且不受距离的影响,但是这种关系往往也成为一些实验中的干扰因素,为了排除类似这样的干扰因素,白克斯特在不同学门科学家的帮助下,设计了一个彻底排除人力介入的实验。这次实验的过程和结果发表于1968年的《国际心理玄学期刊》第十卷,标题是——植物基础知觉之证据。

事已至此,白克斯特对植物的研究引起了人们的关注,很多人都想按他的实验照样做做看,美国加州、纽泽西州、维吉尼亚州、日本、苏联、欧洲等都有许多的科学家进行类似的实验,其中哈萨克科学家们还按巴夫洛夫的制约反应原理,使一棵喜树蕉对矿石产生反应。这些源于世界各地的实验都说明:只要人类把植物当朋友,并并排除所有成见,那么,植物就可以和人沟通、协调、感应,通常来说,儿童和植物的感应沟通能力会比成人好得多。

7.植物的血型

曾经有一位日本科学家研究了500多种被子植物和裸子植物的种子和果实,结果发现其中60种有O型血型,24种有B型血型,另写一些植物有AB型血型,但就是没有找到能够判定是A型的植物。后来,人们研究证实,植物体内确实存在异类带糖基的蛋白质或多糖链,或称凝集素。有的植物的糖基恰好与人体内的血型糖基相似。若是以人体的抗血清来鉴定血型反应,那么,植物内部的糖基就会跟人体的抗血清发生反应,继而就会显示出植物体糖基有着和人类似的血型。

接下来,科学家对植物做了深入研究,最终得出结论:假如如果植物糖基合成达到一定的长度,在它的尖端就会形成血型物质,然后,合成就停止了。血型物质的粘性大,似乎担负着保护植物体的任务。但是,植物界为何会存在血型物质?为何又找不到A型的植物?现在还没有人能解答这些问题。

生物界为何会存在血型物质呢?现在还不是很清楚。不过,科学家对血型物质的作用已有了一定的了解。例如,通过实验发现,生物体内的糖链合成达到一定长度时,在它的顶端就会形成血型物质,然后合成就停止了。也就是说,血型物质是起一种信号作用。有些科学家的观点是,植物的血型物质,还有着贮藏能量的作用;因为它的粘性大,好像又担负着保护植物体的任务。

尽管现在模特血型之谜并没有揭开,可是它已开始在侦破案件中应用。有相关报道称,前不久在日本中部地区的某县发生了一次车祸,一名儿童被撞伤,但是肇事司机把车开跑了。后来警察在一个乡村发现了这辆汽车,经过验证轮子上的血型,除了有被撞儿童的O型血外,还有B型血和AB型血。当时警察认为,这辆汽车除了撞伤这位儿童外,还撞伤或撞死过其他人,但司机只承认撞伤了那名儿童,不承认还撞过其他人。后来经过科学研究所的验证,原来其余两种血型是植物的血型,这样才使案件得到正确处理。除此之外,植物血型还对破案有帮助。例如,对受害者胃里的食物进行化验分析,能够得知死者在被害前吃过什么东西,也许就能发现破案线索。

现在,科学家对植物血型的探索,也只是刚刚开始。但是,植物体内为何会存在血型物质,血型物质对植物本身有什么意义等问题,还没有完全弄清楚,尚待科学家们去进一步研究和探索。但是,随着研究工作的不断深入和发展,人们可能就会揭示出植物血型在其他方面的广泛用途。

在近段时间,法国的科学家克洛德·波严德又发现,在玉米、烟草等植物体中含有类似人体血红蛋白的基因。这也证明植物有造血功能,如果加入铁原子,就可以制造出人体需要的血红蛋白。由于血红蛋白是血液的重要组成部分,它易于与氧结合和分离,所以具有输氧功能。所以,如果这项试验成功,就会出现一个惊人的奇迹——利用植物为人类供血。植物给人类供血,不但不会出现因血型的不同而产生免疫系统的排异问题,而且也不会给输血者传染艾滋病、肝火等疾病。但是,植物究竟有没有血型,这里还没有得出答案,还有待更多的科学家去进行反复的研究论证。

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