图1为乔木状沙拐枣。为了抵抗炎热和干旱,乔木状沙拐枣的叶子变形后,光合作用的功能转交给了当年的新枝,这种新枝也叫“营养枝”或“同化枝”。
图2为淡枝沙拐枣。淡枝沙拐枣比较耐严寒,在冬季极端气温-40℃以下也能安全越冬,毫无冻梢。它很聪慧的地方在于耐沙埋,枝条下部被沙埋后反而生长更迅速,且能快速在此处形成新的枝条。段士民 摄
常言道:大千世界,无奇不有。科学家设若再给上些科技手段,更有匪夷所思、超出我们想象的事情发生。本月中旬就冒出了两则很“科幻”的新闻:科学家首次与座头鲸“对话”;植物会发出“声音”进行交流。
前者报道的是美国的一个科研团队最近利用水下扬声器,与一头座头鲸成功地进行了“交谈”,并录下了一段座头鲸与扬声器“接触”时的叫声。据称,这种“交流”展示了一种复杂的理解和互动水平,对于人类未来寻找地外生命具有重要意义。
后者引述以色列的一个科研团队发表在《细胞》杂志上的论文,揭示了看似安静的植物令人意外的一面:西红柿和烟草在受干燥处理或茎被切断时,会发出超声波“尖叫”;而此前另有研究报告称:菌类在暴露于光或化学物质中时会改变它们发出的电信号模式,植物的根共生时会发出信号。这些现象是否意味着植物有类似“对话”的互动呢?倘若我们“理解”了植物发出的“声音”,比如说缺水,农业上岂不就可以做到精准灌溉了?
话题延伸开来,很有意思。
英国生物学家、进化论的奠基人达尔文曾写道:“在生物的版图中,我总是乐意赞美植物。”回望植物的演化之路,仅就“繁殖艺术”而言,从“无性”到“有性”,从“双性合璧”的异交到“自给自足”的自交,植物的生存智慧就已经超乎我们的想象。再看:根的出现解决了取水问题,让植物可以脱离水域;维管束彼此交织连接,又让植物体输导水分、无机盐和有机物质成为可能,进而使植物由“初等”向“高等”迈进。
或许可以说,植物是比我们一直以为的那样演化得更好、更适应环境、更“智能”的物种,尽管“植物智能”这一提法颇有争议。其实,早在20世纪初,就有科学家通过研究植物对各种刺激的反应,指出植物对所处环境会进行积极的探索,能够学习并根据目标调节自己的行为。植物生理学近年来的发展,亦促成我们把植物当作有获取、存储、分享、处理和利用周围信息能力的生物体来研究。一位学者甚至提出,如果把“智能”定义为解决生存中所面临问题的能力,那我们真的就无法否认植物确实具备这些能力。
已有研究表明,即便没有神经元,植物也还是能够借助自身的感知和响应系统,出色地处理及整合信息,进而调控自己的生理、生长发育和形态建成。植物虽然不能像人和动物那样可以通过运动去逃避逆境,但是它可以通过整合环境信息和自身生理活动,去积极努力地适应环境的变化。
荒漠之中,水是一种稀缺资源。荒漠植物通常都已演化出各种策略来应对缺水环境。在极度缺水的时候,许多植物都会进入休眠状态。一旦有雨露滋润,它们往往能够迅速完成发芽、生长、开花、结实的整个过程。就形态而言,荒漠植物的叶表面积一般都缩小或退化了,或在演化中出现了“变态”,呈鳞片状、刺状,或呈无叶类型,这对降低植物的蒸腾速率大有裨益。
我在新疆见过一种荒漠植被重要的建群植物、防风固沙的“卫士”——沙拐枣,其叶子已缩小成托叶状包裹在枝条的节间,导致枝条节间很短,生长时拐来拐去的,也使得这个“治沙先锋”因此有了“拐枣”之名。尤为神妙的是,沙拐枣不仅可以由同化了的绿色嫩枝替代叶子功能进行光合作用,而且其枝条上还长出了一层蜡皮,借以规避高温灼伤和水分散失。
事实上,沙拐枣属植物丰富的多态性和可塑性,正是一种微进化和随环境演化的表现。这也使得它成了生物学家眼中分类和进化基础科学研究的“好材料”,竟能涉及经典分类学、物候学、繁殖生物学、细胞学、解剖学和分子生物学等多个学科,真是令人称奇!那到底是一种怎样的能力呢?
作者:尹传红