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植物的自卫术大观

时间:2022-02-13 理论教育 版权反馈
【摘要】: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。关于植物自卫的研究越来越深入。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。植物能不能进行针对性的自卫,这个争论已引起众多植物学家、生态学家的注意。只有弄清这些植物生理学机理,才能最终解开植物自卫之谜。
植物的自卫术大观_生机百态的植物世

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。

植物能不能进行针对性的自卫,这个争论已引起众多植物学家、生态学家的注意。目前,最使科学家们感到困惑不解的是,植物没有类似动物的神经,没有意识,是通过什么方式感知到害虫的侵袭?又是如何调整体内的化学反应,去合成一些对自身生长代谢无害,而又能使害虫望而生畏的化学物质?只有弄清这些植物生理学机理,才能最终解开植物自卫之谜。然而到目前为止,植物学家们还无法解释这些奇妙的现象。

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