有奇特功能的魚03
壽命最短的昆蟲
如果“壽命”兩字在昆蟲中是指成蟲生活的天數而言,那麽蜉蝣是昆蟲中最短命的。我國古代早有記載:“蜉蝣,……朝生暮死”。確實,多種蜉蝣成蟲的壽命隻有幾小時,最長的壽命不過五星期。
蜉蝣的幼蟲期生活在水裏,要經過幾次蛻皮(有些種類要蛻皮30次,長達3年之久)才變成成蟲。蜉蝣成蟲的身體柔軟。能反光;觸角短刺狀;兩對膜質翅膀休息時直立在背上;腹端有比身體顯然長得多的3條尾毛;咀嚼式口器極度退化,有些根本沒有口器。蜉蝣成蟲的職能,專司繁殖。雌蜉蝣可以說是一部產卵機器。從它的胸部後方直到腹部末端,都是蟲卵。蜉蝣的幼蟲在水中會遇到無數敵害,在長期的適應過程中,它們以多取勝。使種族得以繁衍。
蜉蝣的交尾在“婚飛”中進行。傍晚時刻,水麵上常集聚著大群剛羽化的蜉蝣,在飛行中,一隻雄蟲會突然抓住一隻雌蟲進行交尾。交尾後,雌蟲將卵產在水中。蜉蝣的卵生有一些細線,在水中這些盤著的細線伸開。有些細線尖端長有吸盤,可以使卵牢牢地固著在湖(河)底,有的細線和水生植物糾纏在一起,以便安身立命。
蜉蝣常常成群同時羽化,那些傍晚時撲向燈光死在室內的蜉蝣,是離開水麵找不到產卵場所的“迷路者”,但是有些蜉蝣還是把卵產了出來。這時我們可以看到,卵的體積幾乎與雌蟲的腹部相等。蜉蝣產卵之後,次日,湖邊岸上,到處都是它們的屍體。據說,美國東北部五大湖泊附近的城市,甚至要用卡車清除街道和橋梁上的蜉蝣屍體,不然路滑不能行車。霓虹燈能吸引蜉蝣飛來,為了不使蟲屍積聚,傍晚隻好停止使用。但是,蜉蝣不是害蟲,它們的幼蟲是魚類的重要餌料,死蜉蝣也可以飼喂魚類,或者施在田裏,當作肥料。
最大的蠍子
蠍類總稱蠍子,全世界已知有600種,屬蛛形綱蠍目。蠍子是治療麻風病的良藥,還可配製成30餘種中藥。蠍主要生活在熱帶和亞熱帶地區,而熱帶種類多數個體大,如分布在西非和馬來亞群島一帶的綠蠍,體形大得驚人。1975年,人們采到數隻標本,個體最大者達35厘米,赤褐色,體形如蝦,腳須似蟹螯,形狀奇特,這是世界上最大的蠍子(見圖)。其身體由頭胸及腹組成,頭胸部甚短,腹部的最後一節為尾端,呈鉤狀,附有一杆尖銳而上彎的毒刺。綠蠍屬畏光夜行動物,晝伏夜動,白天隱藏在磚石間、泥穴中、樹皮、枯雜草堆內,夜裏出來尋食,撲食時用腳須攫住小動物,尾部同時上彎將毒刺插入,以毒液殺死捕獲的小動物,冬天潛伏土中越冬。蠍類絕大多數有毒,而巨綠蠍毒性更劇烈。蠍毒是無色透明的毒蛋白,主要對呼吸中樞有麻痹作用,對心髒和血管起收縮作用,先興奮後麻痹。
綠蠍是假胎生的陸棲節肢動物。在繁殖季節,雄蠍先撫摸雌蠍,然後用腳須緊握雌體腳須,若雌蠍推拒,雄蠍若有所失,高舉腳須顫抖呆立,或急促不安地來回走動;若雌蠍順從,雄蠍便站立不動,緊握對方;若雌蠍仍想抽身,雄蠍就直起尾巴進行威脅,但雌蠍也效法豎起尾巴回敬一下。當雄蠍察覺雌蠍已不動了,隨即把雌蠍拉近身旁,開始頭碰頭“散步”,散步時間有1小時,也有數分鍾。蠍子受精既不同於昆蟲,也不同於蜘蛛,也並非真正體外受精,它受精時必須通過精球,精球插入雌孔,精液經精球注完。受精結束,散步也就停止,雄蠍立刻用刺或用爪攻擊雌蠍,將雌蠍趕走,雌蠍不作任何抵抗,默默離去。
最毒的蛙
在中南美的叢林裏,生活著好多種毒箭蛙。它們的體型大多很小,一般都不超過5厘米,但色彩卻非常鮮豔,似乎像炫耀自己的美麗,又像警告來犯的敵人。
毒箭蛙和其他的兩棲動物一樣,它的皮膚裏有許多腺體,能分泌黏液以潤滑皮膚和保護自己。它的分泌物毒性很強,使它成為世界上最毒的動物之一。任何一個動物,假如曾經試著去吃毒箭蛙的話,如果它還活著,就決不會再去吃第二次。除了人以外,毒箭蛙幾乎再沒有別的敵人。在南美哥倫比亞西部崔柯地方的毒箭蛙分泌的蛙毒,是目前所知道的最厲害的毒,僅1克的十萬分之一便足夠使一個人中毒死亡。有個到南美去專門研究毒箭蛙的科學家,用自己的親身經曆,體驗了毒箭蛙的厲害。當她在叢林裏剝製一個小小的黃黑條紋的毒箭蛙時,不小心讓手術剪劃破了接觸蛙的手指。雖然傷口很小,還是出了點血。立刻,她感到好像有一支強有力的手卡住了她的喉嚨,使她透不過氣來。她趕快擠壓傷口,阻斷血液循環並吸吮傷部,但仍感到胸口很難受,愛不過氣,這樣經過幾分鍾,她認為自己就要死了,但此後卻漸漸有了好轉,兩個小時過去了,人完全恢複了正常。這一戲劇性的經曆,恐怕要歸功於迅速處理傷口的結果。
在哥倫布發現美洲大陸以前,當地的印第安人就已經知道利用毒箭蛙的毒去武裝他們的箭頭和標槍。他們用鋒利的針把蛙弄死,然後放在小火上烘。當蛙被烘熱時,毒液就從腺體中滲析出來,於是就用箭在蛙體上反複抹擦,毒箭就製成了。上述那位科學家曾親見一隻蛙的毒液,可以抹擦50支鏢、箭,而蛙本身還不到3厘米長。當這種帶毒的箭射中一隻鳥或猴子時,它能使動物立即死亡。
毒箭蛙的毒性雖然很烈,但可以用手去捕捉,隻要手上沒有創傷就行。但如果把蛙拿在手中時間太長,也可能引起皮疹。因此印第安人雖然用手去捕蛙,攜帶時卻是用樹葉把它包卷起來,以免中毒。
冬眠時間最長的動物
冬眠現象是許多動物在生存鬥爭中適應氣候變冷、食物缺乏的一種方法。動物在冬眠期內,伏在窩裏不吃也不動,或者很少活動,呼吸次數減少,體溫也降低,血液循環減慢,新陳代謝十分微弱,整個生命依靠夏季食物充足時在體內逐漸積累的營養物質,特別是脂肪來維持,所以可以渡過長達數月的冬眠期而不至於餓死。
在許許多多的冬眠動物中,冬眠時間最長的當推睡鼠。它每年有5~6個月(從10月至4月)的時間處於冬眠狀態。據報道,英國有一隻睡鼠竟酣睡了6個月23天,可謂是世界上冬眠時間最長的動物了。
睡鼠在形態與構造上,介於鼠科與鬆鼠科之間,它們的共同特點是:身體小(60至190毫米長)、前肢短、眼睛大、耳朵大兩圓、尾巴多毛、有長須、無盲腸。
睡鼠是樹棲動物,多數築巢在樹洞中。白天在樹洞或叢林中睡覺,晚上外出尋找食物。主要吃漿果、堅果、穀粒等物,有時也食一點蟲類。吃食時候的姿態象鬆鼠,席地而坐,手捧食物入口。它的感覺敏銳,行動靈巧,如在地上感到“風吹草動”,立即爬上樹頂。
睡鼠的種類較多,歐洲、亞洲、非洲均有分布,並都有冬眠習性。生活在中歐、西歐各地的普通睡鼠,常被人們飼養為玩物。產於日本的日本睡鼠,它的尾巴比身體長,脊中央有一條黑紋,容易識別。產於歐洲和北非的田園睡鼠,它的尾巴能脫落後再生,這一現象在哺乳動物中是極為罕見的。非洲睡鼠僅分布於非洲大陸,其他地區是沒有的。
最小的馬種
常見的馬,一般體高都在145厘米以上(約14掌上下)。世界著名的小種馬歇特蘭小馬卻要矮小得多,它的最大體高是116.8厘米(約合11.2掌),大多數都在。100厘米左右。這種小馬以其產地歇特蘭群島而得名。該群島位於蘇格蘭北部約160公裏、距北極圈563公裏的大洋中。島上氣候嚴酷,植被稀少,荼岩崎嶇。在這種環境下自然育成了當地特有的耐寒而強壯的歇特蘭小馬。在18世紀後期,這種小馬隨著英格蘭移民傳人美國,被專門保留供兒童乘騎,並得以維持了相當純的血統。1888年在美國成立了“美洲歇特蘭小馬俱樂部”,更是有計劃地提高了精心培育的興趣和熱情。迄1972年,已注冊的小馬超過13萬匹,並以每年平均注冊2000匹的數字增長01972年該俱樂部又設立了“美洲小種馬飼主協會”,製定了若幹章程,其中規定小種馬的體高以86厘米以下為限。
私人培育小種馬的團體是“阿根廷法拉貝拉養馬會”。法拉貝拉家族早在1868年就開始培育小種馬,至1946年始育成了能夠自行繁殖而穩定的新馬種。至今仍是世界上獨家經營歇特蘭小馬的私人團體,擁有約400匹純種小馬的種群。自1962年起,大多數由美國定購。由於這種小馬溫馴可愛、小巧伶俐,容易飼養和**,如今已是人們寵愛的珍品,成為各國競相選購甚至以特產動物交換的對象。每年約有100~150匹2歲左右的成年小馬,通過空運或海運輸向世界各地。例如,在英國、荷蘭、日本等國的皇室禦苑,以及一些富豪的宅第別墅,這種以其體型特小而升格的馬類貴族,備享殊榮。這一支係的歇特蘭小馬又以法拉貝拉小馬而聞名於世,迄今記載的最小體高僅38.1厘米,其體重僅9.07千克。
美國還有幾戶專門收集和培育小型馬的育種家。他們另辟蹊徑,從其他馬種中選育或通過雜交方式,育成了另一些支係的小型馬。有些高僅50.8厘米,體重僅14.9千克。
我國古籍記載中,也提到有一種小型馬,稱“果下馬”。其意是“乘之可通行於果樹下,高不逾3尺”。此外,我國西南川康山區所產的馬,似應列入世界小型馬之列,其體高也在1/3米上下,且體型駿美輕盈,善馳崎嶇山路。如能重視發展,必將不容法拉貝拉小馬專寵於世。
最原始的哺乳動物
現今世界上哺乳動物共有三大類群:單孔類、有袋類和有胎盤類。其中與爬行動物相關聯的是珍貴的單孔類,僅存的代表——鴨嘴獸和針鼴。它們雖屬於哺乳動物,卻同爬行動物一樣是卵生的,生殖、排泄都通過唯一的“泄殖腔”,故稱單孔類。此外,它們的四肢壯健,向外側延伸,行走匍匐前進。腹部常著地麵,樣子很像爬行動物。這些反映了哺乳動物與爬行動物之間的親緣關係。但是它們也具有哺乳動物的特征,如有乳腺,以乳汁哺育幼獸,體表有毛。所以說,鴨嘴獸和針鼴是最原始的哺乳動物。
鴨嘴獸是澳大利亞的特產動物,這種動物全身密布濃褐色的短毛,以往捕殺取其皮毛,現在受法律保護。它的嘴巴的外形極似鴨嘴,故名鴨嘴獸,但是它的嘴卻非常柔軟且具有彈性,並密布著神經感受器,因而觸覺異常靈敏。前後肢的各趾上均有爪,趾間有蹼,遊泳時作“槳”用:其尾巴扁平而寬闊,幾乎為體寬的三分之二,遊泳時當“舵”用。鴨嘴獸生活在沒有汙染的溪流和湖泊中,所以可作為一種檢測環境的“指示動物”。它常在晨昏時啄食甲殼動物、蚯蚓、蛙類和水生昆蟲,其他時間在洞穴裏休息。 。
針鼴多產於澳大利亞,生活在有森林的小山、砂質平原和岩石地區,它的外形很像刺蝟,但比刺蝟大好幾倍,渾身長滿了長短不一、中空的棘刺。
它的身體呈暗褐色,頭部是藍灰色,耳和眼很小,嘴巴很長,鼻孔長在嘴前端的兩側。它的口部極小,上下頜沒有牙齒,舌頭很長。有一種長吻針眼,舌長可達270毫米,幾乎等於其體長,能分泌大量黏液,專吃各種蟻類。當它找到蟻穴後,舌頭直插進去,把螞蟻都吃掉。針鼴常在下午和傍晚外出活動,覓食白蟻、螞蟻和其他小昆蟲,所以是一種森林益獸。
還有一種產於新幾內亞的針鼴,叫做原鼴。它與上述針鼴不同的地方是:前後肢五趾中三趾極大,其他二趾極小,嘴巴特長而向下彎曲,耳殼發達。
好學生必知學生科普知識三十講
點綴大自然的美景——植物
漫談根莖
根與莖,是植物不可缺少的組成部分,可以這樣說,沒有根與莖,就沒有姹紫嫣紅的鮮花,就沒有剛勁挺拔的大樹,也不可能出現芸芸眾生、繁茂昌盛的植物世界。
如果你喜歡養花,在翻盆時,可看到根密密麻麻纏作一團。你知道在自然情況下,它們有多少嗎?一年生蘋果樹苗的根,大約有38000多條;一株8片葉子的玉米,不定根有8000~10000條;一株黑麥上所有的根連接起來,其長度可達幾十千米。
根係在土壤中的分布直徑比地上部分的直徑大兩三倍。大多數草本植物的根,分布在靠近土表層2米左右的土層,木本植物的根可深達10~12米。有的植物根的人土深度,比地上部分還長。一株棉花在沃土中,根深可達3米以上,而生長在幹旱沙漠中的駱駝刺,可深達20米。植物利用強大的根係深入土壤的角落,汲取水和養料,並且支持著地上的那部分。而人們則常利用根來固定堤壩,防止水衝走泥土,還用它固定沙漠,防止風刮走沙粒。
有些植物的根膨大起來,可作為貯存養料的倉庫,我們熟悉的有蘿卜、胡蘿卜、紅薯等。
根一般都長在地下,可你知道嗎?還有一些根是長在地麵上的呢!其實,這種情況在玉米和高粱中就能看見,在靠近土壤的莖上會長出幾層根來,向下伸人士中,起到幫助穩固莖稈的作用。還有一些地上的根就更奇妙了。
俗話說“獨木不成林”,可是在我國的南方可以看到的榕樹,卻可以形成獨木成林的奇觀。榕樹在樹幹和枝條上長出一條條樹枝狀的東西,有的隨風搖曳,有的還鑽入土中,這實際是一種根,稱做氣生根。它能吸收空氣中的水分,還有呼吸作用;鑽入土中的還有支持作用。因此,榕樹的樹冠非常發達。在孟加拉國的吉索爾地區有一棵榕樹,樹冠廣及3公頃,大大小小的支持根,儼然就是一片樹林,可堪稱世界之最了。
有幾位植物專家到海南島考察曾看到海邊的一片淤泥地上,長著一棵樹,附近有一根根柱子狀的突起物。這是什麽呢?大家紛紛猜測。有的說這裏曾是一片樹林,這些是樹樁;有的說這裏以前可能是碼頭,這些是木樁。可是出乎意料,這些竟是那棵樹的根的一部分,它們朝天生長,露出地麵。那棵樹叫海桑,它長的地方漲潮時被海水淹沒,呼吸困難,一旦這些柱子狀的根露出水麵,就靠它來呼吸,真是一種奇妙的根!
常春藤在地麵上的根則是另一種類型:在莖上常有一撮一撮刷子狀的根,它們在幼嫩時能分泌一種類似膠水的物質,因此根能粘在樹幹、岩石上麵。常春藤就靠這種根邊粘邊長,可以上樹,可以攀上懸崖峭壁。現在許多庭園裏都栽有這種植物,用它來綠化牆頭、假山。
你知道除了寄生蟲之外,還有寄生植物嗎?菟絲子就是其中一種。它的幼苗隻要一碰上豆科和菊科的植物,就會纏繞上去,同時,地下的根就會死亡,而莖上長出新的根來。這種新的根能深入被纏植物的莖和葉的表皮裏,吮吸現成的營養物質,過著不勞而獲的寄生生活。
植物的莖是另一種重要的器官,它決定了大大小小的植物的形態。在它上麵生著其他器官,如葉、花和果實等;它還是根與這些器官物質交流的渠道。可是你能說出它的特征嗎?比如一棵竹子,竹竿就是它的莖,我們可以看到有節和節間,在節上長有枝條和葉。但有些植物莖就很難看出節在哪兒,比如鬆樹、楊柳等。但是隻要你仔細地觀察一下,就可發現葉子在枝條上總是有規律地排列著,而且小枝條總是從葉腋中長出。原來,這長葉子的地方,就是植物的節。
人們常用“節外生枝”這個成語來比喻故意設置障礙,使問題不能順利解決。可是,世界上偏偏就有這種怪事,龍葵的花枝和果枝恰恰是生在節外的。當然這種情形在整個植物界中隻是少數。
說到大樹,有的同學會說,美洲的巨杉(世界爺)是世界上最高大的樹。的確,巨杉高達100米以上,樹洞裏能穿行載重汽車。其實,在澳大利亞還有一種巨樹,它是桉樹的一種,據說最高可達155米,直徑有10多米。這種桉樹生得高大無比,可是它的種子卻小得出奇,隻有1~2毫米長,像芝麻一樣。
最硬的樹可能要算長在北溫帶的鐵樺樹了,它的木質堅硬,子彈都難以打進去;它又很重,木紋細密,不能浮在水麵上。可是,即使它長期浸在水中,水也不滲透進去,內部仍能保持幹燥。
莖的樣子,有時也是千奇百怪的。
竹節蓼綠色的莖扁平如帶,節上偶爾出現幾片葉子。假葉樹就更妙,它那綠色的小枝條變成扁卵形,完全就像一張葉片。而天門冬、文竹一類的植物,植物體上有許多綠色剛毛狀的東西,人們常誤以為是葉,其實,這也是莖的變態。它真正的葉則變成小鱗片狀,白色而不明顯。這類植物多半長在幹旱的地區,葉子退化,莖成扁平狀,代替葉進行光合作用。
仙人掌類的植物,它們的葉退化成針狀,肥厚的莖富含水分,這也是對幹旱氣候的適應。仙人掌的老家在雨量很少的地區,一旦下雨,它就大量吸水,貯藏在莖中,供幹旱時享用。貯水最多的要算是南美洲的巨型仙人掌。圓柱形的莖高達數米,砍斷枝條,可用手捧裏麵的水喝,是旅行者理想的茶水站。
前麵說到常春藤的根會粘著物體,使莖可以爬牆攀樹。爬山虎則是借助莖的特殊構造來完成登高的。爬山虎節上的小枝條,長有許多分枝,分枝頂端有個吸盤,它可以牢牢地吸住物體,達到固定植株的目的。
還有些莖長在地下,像蘆葦、竹子,人們常把它們和根混淆,稱之為蘆根、竹根。但它們有明顯的節和節間,節上有退化的葉,還可長出地上枝來,所以它們是莖,叫“根狀莖”。與之相似的還有很多,如茅草、狗牙根、藕等。這些地下莖喜歡橫走四方,所以常常成片生長。
有一類長在地下的莖是球形的,稱為“球莖”,如荸薺、慈姑、芋頭等。拿它們和一般的莖相比,除了長成球形外,其他都一樣,有明顯的節和節間,節上有退化的葉,裏麵有芽,頂上還有頂芽。
百合的地下部分有個雪白的如同蓮花般的東西,這是變態的葉。如果我們把葉片去掉,裏麵可看見一個圓盤狀的東西,這是一個縮短的莖,叫做鱗莖。洋蔥、蔥、蒜、水仙、百枝蓮等也有鱗莖。
土豆,你一定不陌生,它到底是根還是莖呢?如果你仔細觀察,就會發現它的表麵有許多梭子形的小凹窩,裏麵有芽,還有像膜一樣的退化葉,所以它也是莖,稱為“塊莖”。天麻、菊芋(洋薑)也是塊莖。
根和莖的形態都千變萬化,有的根長到地麵上,有的莖卻長到地麵下,但不管怎麽變,在莖上總可以找到節和節間、芽,有時還有葉或葉痕。這是區別莖和根的主要依據。
綠葉王國
我們常見的花草樹木,除了它那美麗多姿的花朵外,千萬別忽視那些碧姆愛的葉子。千千萬萬種葉子,組成了一個奇妙的綠葉王國,隻有當我們真正踏進它的大門,才能發現,普普通通的葉子也蘊含著豐富的學問。
不同植物長著不同形狀的葉子,即使同一種植物,生長在不同環境中,葉子也會發生變化。在這奇妙的綠葉王國中,葉子的形狀真是千姿百態,無奇不有。就拿我們最常見的一些植物來說,鬆樹的葉子好像一簇簇碧綠的細針,而蒼勁扭曲的柏樹葉子卻像無數綠色的魚鱗排列在一起。還有我國獨有的古老化石植物銀杏,它的一片片樹葉,猶如一把把打開的小折扇,在微風中搖曳擺動。
植物的葉子在特殊環境中,形狀就更奇怪了。例如北美洲的沼澤地上,經常能見到一種會吃動物的植物——捕蠅草。它的葉形有趣而又別致,好像兩片打開的蚌殼,邊緣和表麵還長著一些細毛。這些細毛具有靈敏的感覺,如果有小蟲子落到葉片身上,不當心碰到那些毛,就等於觸動了警報器,打開的葉片會立即合攏,將小蟲緊緊夾住,然後消化掉。
葉子不僅在形狀上千差百異,大小的差別也很明顯,小的猶如米粒、芝麻,大的可長達20米。在南美洲亞馬遜河流域中,有一種葉子巨大的植物——王蓮。它的葉子漂浮在水麵上又大又圓,直徑2~3米,四周邊緣朝上卷起,活像一隻巨大的平底盤。它的兩麵顏色不同,向陽一麵淡綠色,非常光滑;而背麵則是鮮豔的深紅色,密布著粗粗的葉脈,仿佛有無數鋼筋骨架支撐著,使葉片顯得結實而又堅固。在葉子的背麵和邊緣,又長滿了長長的刺毛,它們像保護葉子的忠實衛兵,防止水中的小動物前來侵擾。有人把巨大的王蓮葉比作小船,因為它的載重量大極了,一張葉子上可以坐兩個小孩,或者鋪75千克重的沙子,依然不會下沉。1959年,王蓮被移種到北京植物園,因為它隻能在溫水中生長,植物園還特意為它蓋了一個溫室,王蓮在那兒生長得可好哩。
一粒小小的種子長成一棵參天大樹,體重增加了成千上萬倍,它那茂密的枝葉和粗壯的樹幹,究竟是由什麽東西變成的?在很久以前,人們一直以為植物生長完全依靠吸收“土壤汁”。直到1648年,荷蘭科學家海爾蒙特做了個有趣的實驗,才把以往根深蒂固的觀念打破。實驗很簡單,他把一棵2.2千克重的柳樹苗栽種到一個木桶裏,桶裏盛著事先稱過重量的土壤。打這以後,他隻用純淨的雨水澆灌樹苗。為了防止灰塵落人,他還專門製作了桶蓋。經過5年的時光,柳樹逐漸長大,海爾蒙特稱了一下,結果使他大吃一驚,柳樹的重量增加了70多千克,而桶內的土壤僅僅減少了60多克。這個實驗可以證明一點:樹木並不全是由“土壤汁”變化而來的。海爾蒙特認為,水分是植物體建造自身的原料,可惜,他當時並沒有考慮到空氣和陽光。
時隔一百多年,英國科學家普利斯特利做了一個實驗。他把老鼠放在一個用水隔離的大氣鍾罩裏,裏麵還放一盆植物,‘幾天後,老鼠活了下來。而另一隻老鼠被投進沒有植物的隔離鍾罩中,很快就被活活悶死。這個發現說明,綠色植物能釋放氧氣。後來,又經過許多科學家的研究,植物的光合作用現象終於被人發現了。
光合作用是一個很複雜的過程,樹葉好像一座座綠色工廠,裏麵充滿了細小的葉綠體,當太陽光照射到樹葉上,葉綠體就開始了繁忙的工作。它們捕捉陽光充當能量來源,然後把水和二氧化碳製造成有機營養物,送往身體的各個部分,同時還釋放出氧氣。也正是由於綠葉的光合作用,才保證了動植物所必需的食物、有機營養和氧氣,形成了自然界的物質平衡。綠色的葉子,為整個地球做出了不可缺少的貢獻。
如果有人問,樹葉是什麽顏色?我們會毫不猶豫地回答說:“綠色”。但這個答案不夠完整。雖然生長旺盛的葉子絕大多數都呈綠色,但到了衰老階段,它們就會變為桔黃。除此以外,黃櫨和楓樹的綠葉,秋天還會變成紅色,而鴨蹠草的葉子一年四季都是紫紅色。同樣都是葉子,為什麽會有這麽多的顏色變化呢?
原來,葉子除了含有綠色的葉綠素外,還有一些其他的色素,如橙黃色的胡蘿卜素和黃色的葉黃素。平時,葉子中的葉綠素含量最多,其他色素較少,各種顏色完全被葉綠素遮蓋住了,因此,呈現在我們眼前的就是綠色。
不過,葉綠素有個弱點,就是特別害怕低溫寒冷,每當秋風四起,氣溫逐漸下降時,葉子中的葉綠素就開始分解消失,數量越來越少。而胡蘿卜素和葉黃素卻不怕低溫,等到葉綠素大量消失後,它們便“重見天日”,顯示出自己的本色。秋天葉子變黃,就是這個原因。
那麽紅葉又究竟是怎麽回事呢?紅葉的典型代表是楓樹,它的葉子有一項獨特的本領:每當氣溫下降,葉綠素分解消失時,楓葉裏麵的糖分大量地轉變成紅色的花青素,使葉子變得紅豔可愛。而鴨蹠草又與楓樹不同,它葉子裏麵的花青素,不管春夏秋冬,始終占據著優勢地位,將其他色素完全遮蓋,所以常年都是紫紅色的。
現在我們已經知道,葉子顏色的操縱者是色素,它就像奇妙的化妝師,給樹葉塗上種種漂亮的色彩,把大自然打扮得五光十色。園林學家對這方麵最感興趣,他們巧妙地利用色素的特點,精心設計各種圖案,種植各種樹木,美化公園,美化城市。
種子旅行
一株植物少則有幾十顆種子,多則有幾十萬顆種子。如果它們都隻停留在原地,擠著一堆,那很難想像怎麽生活下去。而且一旦有自然災害,如幹旱、洪澇、火災等等,集中在一塊就容易遭到滅絕的危險。因此,種子必須以各種方式遷移到別處安家,這也是長期自然選擇的結果。
自然界中植物多種多樣,種子旅行的方式也各有千秋。
像大豆、綠豆、油菜、芝麻等植物的種子,有一種“彈射”的本領,果實成熟後包藏種子的莢果會突然扭轉、炸裂,將種子彈射到幾十厘米甚至幾米之外。彈射冠軍可能是一種生長在美洲的木樨草,射程可達14米之遠。
還有一種有趣的植物是生長在非洲北部和歐洲南部的噴瓜。它的果實成熟時,那些包藏種子的漿汁,就像氣球中的空氣那樣,對果皮產生強大的壓力,隻要輕輕一碰,果實的黏液和種子就一起噴射出來,可射到6米遠的地方,所以當地人稱它為“鐵炮瓜”。
但是這些種子的旅行路程,在整個自然界中隻是低水平的。很多植物的種子,能以各種特有的方法,旅行到幾千米、幾十千米之遠,甚至有的還能進行環球漫遊呢!
19世紀中葉,航行在大西洋上的一艘雙桅帆船,遇到一場大風暴,船在風浪中顛簸漂流,好容易才來到一個平靜的海灣。水手們上岸,挖掘沙石來壓艙,意外地發現一個黑色的瀝青圓球,但是一拿卻很輕,打開一看,原來是一個椰子殼,裏麵藏著一張羊皮紙,上麵寫著古文。原來,這是當年哥倫布寫的一封信。當時古代的航海者沒有無線電通訊設備,常常利用椰子殼等漂浮物來漂流、傳遞消息。
椰子果實外殼堅硬,不透水,中層是蓬鬆的纖維層,充滿了空氣,很輕,很適宜在海水中長途旅行,一旦被海浪衝到沙灘上,就可以發芽。椰子的果實隻以這種方法散布,所以椰子樹也隻長在海灘邊上。
在水中旅行的種子還有很多。比如荷花,它的果實蓮蓬像一艘小船,漂浮在水麵上,隨波逐流,把種子帶到遠方。待蓮蓬腐爛了,種子也就沉到了水底。第二年春天,一株新的荷花又成長起來了。還有睡蓮,它的海綿質的漿果結構十分奇特,漿果裏麵裝有好多種子,每粒種子外麵包有一個充滿空氣的囊,就像套著個救生圈,在長途旅行中,囊中的空氣慢慢消失,種子就沉到了水底。
在陸地上旅行的種子,很多是以各種方式“搭便車”的。
薟草的果實上長滿了鉤刺,粘在動物身上很難除去。1828年,俄國騎兵從長滿稀薟草的克裏木半島經過,馬尾巴上就附著了許多稀薟草種子,它們隨馬旅行到拉脫維亞。後來,又傳到匈牙利、奧地利、法國,又遠涉重洋到了美國、澳大利亞等地,60年間就走遍了半個地球。
第二次世界大戰之後,前蘇聯有一種豚草大量繁殖,嚴重危害莊稼和牧草。那裏原先是沒有這種草的,它是隨著德國軍車的輪子進入這個國家的。
秋天,我們到田野裏跑一圈,在衣服上可以發現掛有蒼耳、鬼針草的果實,它們也是在“搭便車”。像這樣的植物,我們常見的還有蒺藜、龍芽草、竊衣、牛膝、豬殃殃、牛蒡等。在大森林中,鬆鼠喜歡啃食鬆子,它們把多餘的鬆子藏進洞裏,那些來不及吃掉的鬆子就會發芽長出青鬆來。螞蟻也可以把紫堇、細辛、肺草等植物的果實搬到別處。在英國曾有這樣一件事,田野上長出許多金雀花樹,成線狀,排列得很整齊。這並不是人們栽種的,而是由螞蟻搬運金雀花種子形成的奇觀。
許多植物的果實肉厚汁多,是動物的美味佳肴。這些果實中的種子往往有堅硬的保護層,防止動物將它們消化掉。動物吞食果實後,種子就隨動物到處周遊,最後隨糞便一起排出,還免費得到了有機肥料。這樣的植物其實我們並不陌生,在人的糞便中常可以找到甜瓜、番茄的種子。
還有些果實,如桃、李、杏、蘋果、梨、棗等,人和動物吃掉了甜美的果肉,丟棄了果核,種子就到了新的地方。
同樣,甜美的果實,還能引誘鳥兒來吞食,借助鳥這個“航天器”進行空中旅行。曾經有這樣一件事:摩洛加群島盛產豆蔻,這是製造名貴香料的原料。1905年,荷蘭人占領了摩洛加群島。為了壟斷豆蔻的生產,他們規定了種植區域,並把其他地區的豆蔻全部毀掉,並且頒布法令,嚴禁豆蔻的種子和幼苗外傳,否則將處以死刑。可是不久,其他區域又長出了豆蔻,荷蘭人不問情由,就懷疑是當地土人偷運出去的,對他們進行毒打和殘殺,把許多村莊都燒掉了。可是還是製止不住豆蔻外流。後來才發現,原來是犀鳥、食火雞等鳥類吞食了豆蔻的果實,飛到別處,將糞便留在那裏,糞便中的種子就繁殖開了。
有人發現,在鳥糞便中有樹的種子,白頭翁的糞便裏有懸鉤子的種子,烏鴉的糞便中有櫻桃的種子。還有人發現,知更鳥糞便裏的種子,有80%以上能發芽。而且有些植物,如莧菜、蕁麻的種子,經過動物胃酸的浸泡,更容易發芽。
達爾文曾經對鳥的腳和啄作了觀察、研究,發現它們粘帶的泥土,竟是一個種子倉庫。他將石雞腿上粘著的一小塊硬土保留了3年,然後敲碎浸濕,竟培養出82棵植株。
浙江省溫州市的著名風景區江心寺的東塔頂上,長有一棵榕樹,成為一個奇觀。這也是鳥的傑作。
許多植物的種子非常輕,風一吹就能把它們送到遠方。比如斑葉蘭的種子,200萬粒才重l克;天鵝絨蘭的種子,50萬粒重1克;山楊的種子,5萬粒重4克。等宵草的種子也很輕,還會分泌黏液,和灰塵粘在一起,經風一吹就高高飛起。
更有趣的是,許多植物的種子有特殊的構造。像榆樹的果實,長著圓圓的翅膀,楓樹的果實長著長翅膀,被風一吹,像小紙片一樣,飄飄灑灑。還有的果實或種子,長著絨毛,像棉花、蒲公英、茅草、蘆葦、香蒲、白頭翁、蘿摩等,經風一吹,漫天飛舞。“風吹柳花滿店香”,唐朝大詩人李白說的“柳花”就是柳樹果實,也是這種類型。
豬毛菜、絲石竹、刺藜、磯鬆和分叉蓼等植物的果實或種子,是無翼無毛的,但它們的植物有許多分叉的枝條,組成圓球形。當種子成熟後,植株基部會自然折斷。風一吹,整個植株像個圓球一樣在地上滾動,細小的種子就沿途撒在地上,活像一架播種機。
當你看見庭院的牆上長著草,山問石縫中長著蒼勁的青鬆時,能不能想像、判斷一下,它們是從哪裏來的呢?
植物睡眠
我們每天都要睡覺,經過一天的工作或學習後,隻要美美地睡上一覺,疲勞的感覺就全消除啦。提起睡眠,它除了是人類生活中不可缺少的一部分,動物同樣也離不開睡眠,這並不奇怪,可如果說植物也要睡眠,也許少年朋友就會感到新鮮和奇怪了。
其實,每逢晴朗的夜晚,我們隻要注意觀察周圍的植物便會發現,一些植物已產生了奇妙的變化。比如公園中常見的合歡樹,它的葉子由許多小羽片組合而成,在明媚的陽光下,舒展而又平坦。可一到夜幕降臨時,那無數小羽片就成對成對地折合關閉,好像被手碰撞過的含羞草葉子,全部合攏起來,這就是植物睡眠的典型現象。花生也是一種愛睡覺的植物,它的葉子從傍晚開始,便開始慢慢向上關閉,表示白天已經過去,它要睡覺了。有的時候,我們在野外還可以看見一種開紫色小花、長三片小葉的紅三葉草,它在白天有陽光時,每個葉柄上的三片小葉都舒展在空中,但到了傍晚,三片小葉就閉合在一起,垂下頭來準備睡覺。以上僅僅是_些常見的例子,會睡覺的植物還有很多很多,如酢漿草、白屈菜、含羞草、羊角豆等。
不僅植物的葉子有睡眠要求,就連嬌柔豔美的花朵也要睡眠。例如在水麵上綻放的睡蓮花,每當旭日東升之際,它那美麗的花瓣就慢慢地舒展開來,似乎剛從酣睡中蘇醒,而當夕陽西下時,它又閉攏花瓣,重新進入睡眠狀態。由於它這種“晝醒晚睡”的規律性特別明顯,因此人們就給它起名叫睡蓮。
各種各樣的花兒睡眠姿態也各不相同。蒲公英在入睡時,所有的花瓣都向上豎起來閉合,看上去好像一個黃色的雞毛帚;胡蘿卜的花,垂下頭來,則像正在打瞌睡的小老頭。更有趣的是,有些植物的花白天睡覺,夜晚開放。如晚香玉的花,不但在晚上盛開,而且格外芳香,以此來引誘夜間活動的蛾子來替它傳授花粉。還有,我們平時當蔬菜吃的瓠子,也是夜間開花,白天睡覺的,所以人們把它俗稱為“夜開花”。
植物睡眠,的確是一種有趣的現象,它在植物生理學中被稱為睡眠運動。那麽也許會有人問,植物的睡眠運動會對植物本身帶來什麽好處呢?這也是科學家們最關心的問題,尤其最近幾十年,他們圍繞著睡眠運動的問題,展開了廣泛的研究和討論。
最早發現植物睡眠運動的人,是英國著名的生物學家達爾文。他在一百多年前就發現,不少植物的葉片始終處在運動狀態之中,如果用強迫的手段迫使葉片停止運動,長時間保持在某一個固定的位置,結果葉片很容易遭受到凍害或寒害。達爾文為什麽會提出這個論點呢?原來,他在研究植物生長行為的過程中,曾對69種植物的夜間活動進行了長期觀察,發現一些積滿露水的葉片,因為承受到水珠的重量而運動不便,往往比其他能自由自在運動的葉片容易凍傷。後來他又用人為的方法把葉片固定住,也得到相類似的結果。在當時,達爾文雖然無法直接測量葉片的溫度,但他仍然斷定,葉片的睡眠運動對植物生長極有好處,也許主要是為了保護葉片抵禦夜晚的寒冷。
這種說法似乎有一定道理,可是它缺乏足夠的實驗證據,所以一直沒引起人們的重視。直到本世紀的60年代,隨著植物生理學的高速度發展,科學家們才開始深入研究植物的睡眠運動,並提出了不少解釋它的理論。
起初,解釋睡眠運動最流行的是“月光理論”。提出這個論點的科學家認為,葉子的睡眠運動能使植物盡量少遭受月光的侵害,因為過多的月光照射,可能幹擾植物正常的光周期感官機製,損害植物對晝夜長短的適應。然而使人們感到迷惑不解的是,為什麽許多沒有光周期現象的熱帶植物,同樣也會出現睡眠運動,這一點用“月光理論”無法解釋。
後來科學家們又發現,有些植物的睡眠運動並不受溫度和光強度的控製,而是由葉柄基部中一些細胞的膨壓變化引起的。例如合歡樹、酢漿草、紅三葉草等,通過葉子在夜間的閉合,可以減少熱量的損失和水分的蒸騰,起到保溫保濕作用。尤其是合歡樹,葉子不僅僅在夜晚會關閉睡眠,在遭到大風大雨襲擊時,也會漸漸合攏,以防柔嫩的葉片受到暴風雨的摧殘。這種保護性的反應是對環境的一種適應,與含羞草很相似,隻不過反應沒有含羞草那樣靈敏。
隨著研究的日益深入,又提出了種種理論觀點,但都不能圓滿解釋植物的睡眠運動。正當科學家們感到困惑的時候,美國科學家思瑞特進行了一係列有趣的實驗,提出了一個新的解釋。他用一根靈敏的溫度探測針,在夜間測量多花菜豆葉片的溫度,結果發現,呈水平方向(不進行睡眠運動)的葉子溫度,總比垂直方向(進行睡眠運動)葉子的溫度要低1℃左右。恩瑞特認為,正是這僅僅1℃的微小溫度差異,已成為阻止或減緩葉子生長的重要因素。因此,在相同的環境中,能進行睡眠運動的植物生長速度較快,與那些不能進行睡眠運動的植物相比,它們具有更強的生存競爭能力。
今天,植物睡眠運動的本質已不斷被揭示,但還遠遠不夠,科學家們正在這個令人著迷的研究領域中,進行著新的探索,新的努力,以求獲得新的發現。
植物防身術
在地球上,各種各樣的病菌、昆蟲和高等動物,無時無刻不在向植物侵襲,但有意思的是,地球上的綠色植物仍然占絕對優勢。這裏麵有什麽奧妙?原來,在千百萬年的生物進化曆程中,許多植物為了能在自然界生存,演化出種種奇特的“防身”方法。有的植物還具備了厲害的殺傷武器,隻要貪食的動物膽敢前來侵犯,它們就會毫不客氣地給予回擊。
第一,以毒克敵。植物體內的毒素,是它們最有效的防身武器,當植物被動物咬齧時,這些毒素就會發揮作用。有趣的是,許多植物的毒素並不是遍布全身的,而常常集中在葉、果實、花等一些容易受到動物侵襲的部位。植物毒素大多是生物堿、樹脂類有機化合物,能使中毒動物帶來各種痛苦,連人類也不例外。比如,常青藤分泌的有毒生物堿,會引起動物皮疹,渾身上下又紅又腫,奇癢難忍。某些野生植物體內,有一種叫氫氰酸的毒素,毒性很大,動物吞食後,幾分鍾之內就會被毒死。
最近科學家還發現,奶牛吃了一種白蛇根草的植物後,會得一種奇怪的病症:肌肉鬆弛,全身不停地顫抖;更奇怪的是奶牛這種病症還能傳染給人。原來,這種毒素可以溶解在牛奶中,人們喝了含毒素的牛奶,也會戰栗不止。這種病被叫做“牛奶病”,就是由植物毒素引起的。
蕎麥和金絲桃等植物,還會分泌一種奇特的“光敏毒素”,動物誤食了這類植物後,在遮蔭處不會有什麽反應,可一到強烈的陽光下,立即會感到十分難受,甚至在痛苦中死去。植物的毒素多數是自己製造的,可也有些植物本身並不製造毒素,但能從土壤中吸收,如紫雲英就依靠自己的根係,從頁岩中吸取毒性很大的硒元素,人和動物誤食了,會引起急性硒中毒。
第二,怪味驅敵。有的植物本身沒有毒,或毒性不大,但它體內含有難以入口的刺激性物質,有時還會發出難聞的惡臭。這也是植物的一種驅敵辦法。有些植物的味道又苦又澀,動物吃過後,就牢牢記住這種難吃的味道,再也不吃第二次。
味道和氣味關係密切,植物釋放出各種難聞氣味,動物一聞,還沒吃就已經認為這不好吃。具有怪味的植物有茴香、煙草、水毒芹等。在印度尼西亞蘇門答臘島原始森林中,有一種花朵最大的植物——大花草。它散發出一種類似屍體腐爛的惡臭味,人和大動物聞到後,都紛紛躲避,但這種臭味卻能吸引小昆蟲前來傳授花粉。這樣,大花草的惡臭味既抵禦了敵人,又幫助傳播了花粉,真是一舉兩得。
第三,利刺傷敵。有些植物用銳利的刺、荊棘作為防身武器,使動物不敢貿然接近。這類植物中,最有名的要算仙人掌了。仙人掌的葉子變成一根根尖硬的針刺,動物隻要一碰上就會被紮著。
刺也像植物毒素一樣,並不都是均勻分布在植物體表,而是在一些容易受到動物侵害的部位,刺常常長得特別粗而尖利,分布也特別集中。光長刺的植物還不算厲害,有些植物還會把針刺和毒素結合起來用。蠍子草就是典型的例子,它的刺像皮下注射器一樣,能紮進動物的皮膚中,同時放出毒素。如果誰不小心碰到了蠍子草,螫人的毛刺就會牢牢紮在皮膚上,與此同時,貯藏在毛刺基部的甲酸物質很快就注入皮膚,真比刺毛蟲螫人還厲害呢。
第四,擬態惑敵。有些植物身上沒有防衛“武器”,沒有殺傷動物的本事,可它們也不聽任食草動物的宰割,采用“打不過就躲”的策略,利用變幻莫測的擬態躲避食草動物。
植物擬態惑敵的例子舉不勝舉,有時它們會把自己的外貌變得酷似另一種植物。例如死蕁麻,它的外貌與可怕的蠍子草一模一樣,雖然沒有蠍子草那種厲害的螫人本領,但就憑著這副尊容,誰都不敢去招惹它。另一種有出色擬態本領的植物就是生石花。生石花主要生長在南非的淺溪中,樣子極像鵝卵石,如果你不是一位專門的植物學家,不親手去摸一摸,很難發現腳下那些圓圓的“石頭”,竟是一株株植物。
第五,環境禦敵。還有許多植物既無防衛武器,也無擬態本領,為了躲避食草動物的侵害,它們不得不遷居到極其惡劣的環境中去生活。在十分幹旱的地區,氣候條件極差,食草動物稀少,可耐旱植物卻能在那樣艱苦的環境中生活,因為它們早已鍛煉出一套對付幹旱的本領。對它們來說,食草動物比惡劣的氣候更可怕。
植物的演化道路是從水生到陸生,但有些植物在登上陸地後又重新返回水域,這是什麽緣故呢?一是陸上植物的生存竟爭相當激烈,它們作為弱者不得不腿避三舍。二來也是為了躲開陸上種類繁多的食草動物,在水域中生活要比陸地生活安全得多。利用水來禦敵的方法還啟發了園林工人,它們常常用水圍住一些名貴植物,或者把盆栽植物放到一個盛有水的大盆中,使它免遭不會飛也不會遊水的小動物的傷害。
除此之外,植物還有許多意想不到的禦敵方法。
大多數食草動物,都討厭葉片上帶有水珠的植物。於是,有些植物就發展出一套獨特的本領,能夠長時間保持葉麵上由露水形成的水珠,例如不少菊科植物,就具備這種巧妙的防禦手段。
為了防禦,許多植物的葉子邊緣長有鋸齒似的刺,這能刺痛動物的嘴巴。有些植物雖然沒有鋸齒葉。但葉片中充滿二氧化矽沉積物,像許多禾草類植物那樣,葉子又粗又硬,薄而堅硬的葉緣,鋒利程度可以和刀刃相比。動物的嘴巴碰上它,常被割得“唇破血流”。還有,桃樹的桃膠又軟又粘,一團團地聚在樹幹上,能把爬上來的昆蟲牢牢粘住。
在我們了解了這麽多植物的自衛本領後,必須牢牢記住:植物的種種奇妙防禦手段,是在極漫長的演化歲月中,通過遺傳變異,由自然選擇而逐步形成的。