论文部分内容阅读
看上去呆头呆脑的植物其实也有灵性。科学家的最新研究证明,植物不仅有感觉,而且还可能拥有感情、记忆,可以交流,甚至有属于自己的独特语言。
手足情深
与陌生人相比,人们对待自己的亲友肯定要亲切得多,这大概是因为“血浓于水”的缘故吧。科学家发现,植物似乎也像人一样遵循着类似的原则。有些植物可能认得自己的手足,对待亲属要比非亲属更好一些。甚至可能改变自己的生存方式让血亲有更好的存活机会。
植物被栽种后,根会长出分支来吸收水和养分。当许多相同种类的植物栽种在一起时,会产生许多问题,每株植物都会伸展其根部,试图抢夺珍贵的资源:水分和土壤养分。除非是遇到自己的亲兄妹,它们才会变得非常友好,相互礼让,让大家的根部都有充裕的生长空间。
加拿大麦克马斯特大学植物进化生态学家苏珊·达德利说:“我们常认为植物相当被动、迟钝,事实上,它们能积极感知其他植物并有所反应。”达德利教授和学生阿曼达通过搜集在五大湖区沿岸常见的芥属植物海马康草,以确认这些植物是否真的认得出自己的手足。
实验结果跟预想的情况不谋而合:海马康革是一种一年生植物,通过白花授粉产生一批几乎同样的后代。研究人员在每个花瓶中栽种了4株海马康草,这样它们的根系便能够缠绕在一起。海马康草在花瓶里生长了8周的时间,直到开花,随后被连根拔起,以检查它们的根、茎、叶以及芽的发育情况。
结果发现,与那些同“陌生者”栽种在一起的植物相比,与自己的同族生活在同一个花瓶中的海马康草的根系要小得多。如果邻居非手足,海马康草会让根系尽量生长,抢在邻居之前吸收养料和水分。
达德利说,这项研究第一次证明,植物感知周围的同族后,会通过生长较小的根系来做出利于他人的响应。达德利解释说,在一个“兄弟姐妹”共享了许多基因的生物群落中,“别人的成功就是你的成功”,“只要它们意识到让彼此都能够充分发育,那么,每个个体都能够生长得更好。”
动物世界有很多社交互动的例子,甚至认得自己的血亲,但植物世界以往并无这种例证。海马康革实验可能使教科书上有关植物行为的部分重写。
用嗅觉寻找猎物
长久以来。植物的“社交生活和交往”对人类来说一直是个难解的谜。有的植物能依靠光线的微妙变化来感知它们邻居的动向,有的植物可以通过其他植物挥发出的化学物质来感知。寄生植物菟丝子就是这样一种对别的植物的“体味”极其敏感的植物。
菟丝子本身无根无叶,所以不能独立生存。它拥有黄绿色的柔软线状茎,本身不含叶绿素,也不能像其他植物一样产生光合作用。所以它必须寄生在寄主体上。然后再从寄主植物那里吸收养分。
在适宜的环境中,掉落在泥土中的菟丝子种子就会发芽,当嫩黄色的枝蔓长出来时,它就开始努力寻找“猎物”,因为它要赶在种子中的营养成分被消耗殆尽之前找到合适寄主,否则它就会死去。
当菟丝子找到了能够为它提供营养的植物时,黄色的枝蔓就会缠上去。并在缠绕部位产生大量的吸盘牢牢地抓住寄主,疯狂地吸取养分。与此同时,菟丝子的地下部分发生退化,成为无根的植物。在菟丝子的折磨下,寄主的生长发育受到严重影响甚至死亡,而菟丝子则茁壮成长,在短时间内产生更多的枝蔓来占据更多的领地,汲取更多的养分。
菟丝子选择寄生目标的能力超强,但它的选择方式却一直都是一个谜。直到美国宾州州立大学的植物学家莫里斯通过研究才发现,菟丝子是利用嗅觉来分辨哪些植物可以成为较好的寄主。
茎是菟丝子最发达的结构。能够逆时针方向缠绕寄主植物。菟丝子的茎每隔一定距离就有一个类似吸盘的构造,中间的尖端能分泌可以破坏细胞壁的酶,可溶解寄主的茎组织。其茎尖有灵敏感觉,可以“嗅”出适合的寄主植物所在的准确位置。
每种植物都有属于自己的特殊“体味”。菟丝子可以分辨番茄株与麦子的不同,更有趣的是,菟丝子能将自己往最合适的寄主方向移动,有如动物一般。对于一个没脑的生物而言,这样的本能还真是惊人。
会发求救信号
一般人对植物都有“不会移动”与“没有感觉”的观念。可是植物并不是我们想象的那么被动与无知。当面临大量饥饿的食草动物时,植物不会只是被动等待被吃光的命运。
最新研究证明,当植物受到蝗虫侵害时,它会向邻居们发出一种化学信号。相邻的植物一接到“蝗虫入侵”的信号就会立即启动它们的防御系统。在一些情况下,这种求救信号会吸引益虫的援助。比如说,当一个毛毛虫在吃一种植物时,这种植物就会发出一种可吸引黄蜂的求救信号,将黄蜂吸引来把毛毛虫吃掉。
为了研究植物是如何相互交流和传递信息的。美国加州大学的昆虫学家理查德·卡尔班和他的同事们以犹他州和亚利桑那州一排排间隔着生长的野生烟草和山艾树为实验对象。为了模仿被昆虫侵害的情形,他们剪掉了部分山艾树的叶子,山艾树这时就立即散发出了一种被称为甲基茉莉酸的挥发性物质。
当研究人员检查顺风方向的烟草叶时,他们发现烟草立即建立了它们的防御系统。几分钟内,烟草体内的一种名为PPO的酶增加了4倍,这种酶可使烟草的叶子产生让食草虫难以下咽的味道。而通过这样的自卫措施,剪掉叶子的山艾树和烟草遭受到的由蝗虫和毛毛虫造成的损伤,要比附近没有剪掉叶子的山艾树和烟草的损伤轻60%。
这无疑是植物间交流的最精彩例子。值得一提的是,山艾树不会释放甲基荣莉酸来帮助那些和它毫不相干的邻居。
手足情深
与陌生人相比,人们对待自己的亲友肯定要亲切得多,这大概是因为“血浓于水”的缘故吧。科学家发现,植物似乎也像人一样遵循着类似的原则。有些植物可能认得自己的手足,对待亲属要比非亲属更好一些。甚至可能改变自己的生存方式让血亲有更好的存活机会。
植物被栽种后,根会长出分支来吸收水和养分。当许多相同种类的植物栽种在一起时,会产生许多问题,每株植物都会伸展其根部,试图抢夺珍贵的资源:水分和土壤养分。除非是遇到自己的亲兄妹,它们才会变得非常友好,相互礼让,让大家的根部都有充裕的生长空间。
加拿大麦克马斯特大学植物进化生态学家苏珊·达德利说:“我们常认为植物相当被动、迟钝,事实上,它们能积极感知其他植物并有所反应。”达德利教授和学生阿曼达通过搜集在五大湖区沿岸常见的芥属植物海马康草,以确认这些植物是否真的认得出自己的手足。
实验结果跟预想的情况不谋而合:海马康革是一种一年生植物,通过白花授粉产生一批几乎同样的后代。研究人员在每个花瓶中栽种了4株海马康草,这样它们的根系便能够缠绕在一起。海马康草在花瓶里生长了8周的时间,直到开花,随后被连根拔起,以检查它们的根、茎、叶以及芽的发育情况。
结果发现,与那些同“陌生者”栽种在一起的植物相比,与自己的同族生活在同一个花瓶中的海马康草的根系要小得多。如果邻居非手足,海马康草会让根系尽量生长,抢在邻居之前吸收养料和水分。
达德利说,这项研究第一次证明,植物感知周围的同族后,会通过生长较小的根系来做出利于他人的响应。达德利解释说,在一个“兄弟姐妹”共享了许多基因的生物群落中,“别人的成功就是你的成功”,“只要它们意识到让彼此都能够充分发育,那么,每个个体都能够生长得更好。”
动物世界有很多社交互动的例子,甚至认得自己的血亲,但植物世界以往并无这种例证。海马康革实验可能使教科书上有关植物行为的部分重写。
用嗅觉寻找猎物
长久以来。植物的“社交生活和交往”对人类来说一直是个难解的谜。有的植物能依靠光线的微妙变化来感知它们邻居的动向,有的植物可以通过其他植物挥发出的化学物质来感知。寄生植物菟丝子就是这样一种对别的植物的“体味”极其敏感的植物。
菟丝子本身无根无叶,所以不能独立生存。它拥有黄绿色的柔软线状茎,本身不含叶绿素,也不能像其他植物一样产生光合作用。所以它必须寄生在寄主体上。然后再从寄主植物那里吸收养分。
在适宜的环境中,掉落在泥土中的菟丝子种子就会发芽,当嫩黄色的枝蔓长出来时,它就开始努力寻找“猎物”,因为它要赶在种子中的营养成分被消耗殆尽之前找到合适寄主,否则它就会死去。
当菟丝子找到了能够为它提供营养的植物时,黄色的枝蔓就会缠上去。并在缠绕部位产生大量的吸盘牢牢地抓住寄主,疯狂地吸取养分。与此同时,菟丝子的地下部分发生退化,成为无根的植物。在菟丝子的折磨下,寄主的生长发育受到严重影响甚至死亡,而菟丝子则茁壮成长,在短时间内产生更多的枝蔓来占据更多的领地,汲取更多的养分。
菟丝子选择寄生目标的能力超强,但它的选择方式却一直都是一个谜。直到美国宾州州立大学的植物学家莫里斯通过研究才发现,菟丝子是利用嗅觉来分辨哪些植物可以成为较好的寄主。
茎是菟丝子最发达的结构。能够逆时针方向缠绕寄主植物。菟丝子的茎每隔一定距离就有一个类似吸盘的构造,中间的尖端能分泌可以破坏细胞壁的酶,可溶解寄主的茎组织。其茎尖有灵敏感觉,可以“嗅”出适合的寄主植物所在的准确位置。
每种植物都有属于自己的特殊“体味”。菟丝子可以分辨番茄株与麦子的不同,更有趣的是,菟丝子能将自己往最合适的寄主方向移动,有如动物一般。对于一个没脑的生物而言,这样的本能还真是惊人。
会发求救信号
一般人对植物都有“不会移动”与“没有感觉”的观念。可是植物并不是我们想象的那么被动与无知。当面临大量饥饿的食草动物时,植物不会只是被动等待被吃光的命运。
最新研究证明,当植物受到蝗虫侵害时,它会向邻居们发出一种化学信号。相邻的植物一接到“蝗虫入侵”的信号就会立即启动它们的防御系统。在一些情况下,这种求救信号会吸引益虫的援助。比如说,当一个毛毛虫在吃一种植物时,这种植物就会发出一种可吸引黄蜂的求救信号,将黄蜂吸引来把毛毛虫吃掉。
为了研究植物是如何相互交流和传递信息的。美国加州大学的昆虫学家理查德·卡尔班和他的同事们以犹他州和亚利桑那州一排排间隔着生长的野生烟草和山艾树为实验对象。为了模仿被昆虫侵害的情形,他们剪掉了部分山艾树的叶子,山艾树这时就立即散发出了一种被称为甲基茉莉酸的挥发性物质。
当研究人员检查顺风方向的烟草叶时,他们发现烟草立即建立了它们的防御系统。几分钟内,烟草体内的一种名为PPO的酶增加了4倍,这种酶可使烟草的叶子产生让食草虫难以下咽的味道。而通过这样的自卫措施,剪掉叶子的山艾树和烟草遭受到的由蝗虫和毛毛虫造成的损伤,要比附近没有剪掉叶子的山艾树和烟草的损伤轻60%。
这无疑是植物间交流的最精彩例子。值得一提的是,山艾树不会释放甲基荣莉酸来帮助那些和它毫不相干的邻居。