鯊魚:趣聞多多
在世界上總共350多種鯊魚中,對人類構成威脅的不到10%。其餘的都不會攻擊人類,有許多是以浮遊生物為食。
人類對鯊魚的恐懼更多的是源於對它們的無知。這種動物早在4億年前就已經出現在地球上,它們的生存曆史比人類長100倍。
雖然我們不能稱它們為“人類的朋友”,但約有一半種類的鯊魚可以用來製作魚粉或供人食用。
鯊魚是“海中強盜”,它們能夠出色地維護海洋中的生態平衡。當它們偶爾攻擊人類的時候,它們並不是為了捕食,而是出於保護自己的地盤,就像狗會衝著走近自己家門的人吠叫一樣。
與人們認為的相反,鯊魚是一種十分聰明的動物。研究表明,鯊魚的大腦比大部分魚類、許多鳥類和一些哺乳動物還大。這些海洋中快速而靈巧的捕食者,大腦重量占體重的比例是魚類中最高的。
對人類最危險的三種鯊魚是大白鯊、虎鯊和牛鯊。這三種鯊魚會主動攻擊人類。其中大白鯊可以長得比一輛公共汽車還長,體重超過三輛小汽車。在捕食時,大白鯊通常用它鋸齒般的牙齒將獵物一下撕成兩半。
世界上鯊魚襲擊人類事件發生最多的是在澳大利亞、新西蘭和新幾內亞海岸。其他比較頻繁的地區是加勒比、美國、南非和地中海海岸。
這種動物在海洋中用鰭遊泳、用鰓裂呼吸,但和其他由硬骨組成骨架的魚類不同,鯊魚是軟骨魚類,它屬於軟骨魚綱鯊目。
鯊魚在體側有5—7個鰓裂用於呼吸。它們的鰭小而尖銳。其皮膚上覆蓋著一層堅硬的鱗片,鱗片的結構與牙齒十分相似。
鯊魚可分成兩大類,有臀鰭的和沒有臀鰭的。除了兩種鯊魚之外,所有的鯊魚都生活在海水中。
動物學家認為,鯊魚長壽的秘密是它們特別的體內孵化的繁殖方式。這使得小鯊魚一離開母親就能夠遊泳並捕食。鯊魚可以在飽餐一頓之後幾周內不進食。它們的能量都儲存在大部分是脂肪的肝髒中。
鯊魚的嗅覺、聽覺、味覺和觸覺都十分靈敏。它們能夠感受到微小的水壓和磁場變化。這使它們成為海中不可戰勝的霸主。
捕殺鯊魚十分容易,隻要一個結實的魚鉤和一塊誘餌。在全球很多地方鯊魚的數量正因為過度捕殺而急劇減少。
人們最近發現,鯊魚和鰩魚都有抵禦癌症的能力。這可能幫助人類找到戰勝這一疾病的方法。
鯊魚是海洋生態係統中重要的一環,它們必須受到保護。鯊魚中的白鯊、虎鯊和鯨鯊數量已十分稀少,許多國家都為它們製定了專門的保護措施。
在抵禦了數百萬年的自然災害和可能來自外星的傷害而頑強生存下來的鯊魚,如果因人類的無知和憎惡而遭到滅絕,那實在是一件太遺憾的事情。
章魚:高智商的怪物
法國著名科幻作家儒勒·凡爾納夢見過它,太平洋造就了它。一種被稱為Octopus dofleini的龐大章魚統治著從加利福尼亞到日本的北太平洋沿岸水域。
這種章魚的確很大:雄章魚平均直徑3米,重25—30公斤;雌章魚直徑不到2.5米,重15公斤。但沒有人確切知道章魚到底能長到多大,海洋有時會把巨型章魚拋上沙灘。但一直到1957年以前,人們甚至沒有想到海裏會有那麽大的章魚。1957年,一條巨型章魚擱淺在加拿大不列顛哥倫比亞省的海灘上,它直徑9.6米,重272公斤。近30年來一直從事頭足綱動物研究的吉姆·科斯格羅夫認為,隻有加拿大西海岸的海域才會存在如此巨大的章魚。那裏溫和的氣候和水中豐富的食物,保證了章魚能夠長成巨大的身軀。
捕食是章魚的主要活動,也是它們以驚人的速度生長的秘密。長到2—3歲時,章魚會過度進食,達到成年體型,即由直徑20厘米長到直徑3米。科學家們從章魚“住所”門口的大片蟹殼得知了章魚的食譜。章魚吃所有甲殼動物和貝殼類動物,當食物從自己住所附近經過時,章魚用一條靈活的腕抓住食物(這很容易,因為章魚有八條腕)。對付魚類和小一點的鯊魚,章魚另有其他更完善的捕獵技術,例如“降落傘”捕獵術:章魚先是定位好獵物的位置,然後伸展開有1600個吸盤的腕,猛然撲向獵物,不給對方留任何逃脫的機會。章魚還能夠像最靈活的變色龍一樣擬態,能夠改變自身的顏色和構造,變得如同一塊覆蓋著藻類的石頭,然後突然撲向獵物,而獵物根本沒有時間意識到發生了什麽事情。擬態偽裝術還可以使章魚躲過凶殘的敵人(如海豹)的“毒手”。
千萬年過去了,章魚的進化方向也不盡相同。有的章魚能夠分泌出一種足以把人殺死的超強毒素,有的章魚(如深海章魚)的吸盤則變成了發光器官以吸引獵物……但所有章魚都具有“概念思維”(這一名稱是專家們經過多年觀察後認可的)。
吉姆·科斯格羅夫說:“章魚是地球上曾經出現的與人類差異最大的生物之一。”章魚有很發達的眼睛,這是它與人類唯一的相似之處。它在其他方麵與人很不相同:章魚有3個心髒,2個記憶係統(一個是大腦記憶係統,另一個記憶係統則直接與吸盤相連),一些非常敏感的化學的和觸覺的感受器。章魚的大腦中有5億個神經元,具有一種非凡的思維方式(人類還遠未弄清楚這種思維方式)。章魚能夠獨自解決複雜的問題,即具有所謂的“概念智力”。自從30多年前庫斯托研究小組進行了首批試驗以來(在當時的試驗中,一條章魚打開了一個用瓶塞塞住的廣口瓶,抓住了放在瓶中的一隻龍蝦),章魚不斷地令科學家們感到驚訝,有時甚至使科學家們感到不安。有人斷言:潛伏的章魚正等待著自己的統治時期的到來。
章魚自出生之日起就獨居。小章魚隻需極短的時間就能學會應有的本領,並且與大部分動物不同,小章魚的學習不是以長輩的傳授為基礎。小章魚獨自學習捕食、偽裝、尋找更好的住所。另外,雖然父母遺傳給了它們一些能力,但麵對一些新問題,它們還必須獨自尋找解決新問題的答案。而要想找到新問題的秘密,章魚則還需學習許多年。然而,章魚最大的不幸在於它們的壽命超不過3—5歲。短命限製了章魚獲得知識的機會,也摧毀了章魚深入學習的念頭。在被問到如果章魚的壽命更長,將會發生什麽事情時,吉姆·科斯格羅夫答:“那章魚很可能會來到陸地,做一些關於人類的報道!”
鯨:高超遊技竟源於內耳
一項研究結果說,鯨從陸地進入海洋後不久就掌握了高超的遊泳本領,這都是因為一塊豌豆大小的內耳。
大約5000萬年以前,一種樣子古怪、長著四隻腳和長脖子的陸地生物為了尋找食物、避免遭到捕食者的襲擊轉入海洋生活。它稱做pakice—tid。
大約1000萬年以內,這種生物的後代發展進化成與現代鯨非常相似的東西。它們長著尾片和短短的脖子,後足也退化為鰭狀的附屬物。
鯨目動物的時代開始了。這一目動物的王者是如今地球上體型最大的動物:藍鯨。
然而,是什麽推動著這段不同尋常的進化故事?倫敦大學學院的進化解剖學家弗雷德·斯普爾領導的研究小組認為,答案就在鯨的內耳,這個器官的作用是讓哺乳動物產生平衡感。
他們對在鯨目動物出現以前的陸地動物、早期的鯨目動物和一種生活在4500萬年以前的中間群體的顱骨化石進行了三維計算機掃描。
他們驚訝地發現,盡管出現了這種進化上的劇變,那個中間群體已經“裝備”了現代鯨及其鯨目近親——海豚——的關鍵特征。
這一特征就是那種半圓形管道的縮小形式:哺乳動物都有這種“陀螺儀”,其作用是告訴大腦身體與周圍環境的相對位置。
斯普爾驚訝地發現,按身體比例來說,鯨的管道隻是其他哺乳動物的1/3。
這一器官的工作原理非常簡單。它有細小的管道,裏麵含有**,管道內壁有敏感的細毛。當身體的平衡受到影響——哪怕隻是很小的影響,**就會移動,並觸動毛發的細胞,這些細胞則向大腦發送信號。正是這個小小的器官推動了鯨目動物漫長的進化,使它們成為今天這樣獨特的動物。
海龜:我很笨,但是我很可愛
黃昏時分,在法屬圭亞那的亞利馬波海灘上出現了一些藍色金屬般的影子,一隻隻龐然大物正緩慢地離開大海遊上岸來,它們一隻接一隻,一夜可達上千隻。這正是雌海龜結束洋際航行到20年前它們出生地的海灘產卵的時刻。
從陽春3月到7月,這些巨龜紛紛到達大西洋的亞利馬波海灘附近的萊薩特海灘,那裏是世界上海龜的主要產卵地之一。
法國爬蟲學家雅克·弗雷泰正在圭亞那期待著海龜的到來。他20年來一直在研究這種海洋爬行動物,他相信他將揭示海龜的許多奧秘,因為這種動物甚至比加拉帕戈斯巨龜還要大。它的4厘米厚的龜殼不單是一個骨質外殼,它還是一張由數千個幾何骨質小結、關節和脂肪組織外衣組成的七巧圖,它使得海龜能潛入深海和在冷水中航行。海龜身上突出的是那不縮回的大腦袋和尾巴。大海龜的身長是3米,一般的海龜的體重在400公斤左右,最大的海龜體重將近1噸。它的肺處於一種密封和不變形狀態。
海龜吃魚、甲殼類動物、軟體動物、海綿、瓶狀體植物、海藻以及其他海洋植物,它的消化器官決定了它的胃口很大。但它們的基本食物是水母,往往狼吞虎咽地吃水母。一隻成年海龜在10小時之內能捕捉到50隻大水母,從這些水母身上海龜可以獲得200升水和8—10千克蛋白質。對於如此健壯的動物來說,這似乎少了點。
很少有人了解它的生活,它的生活現在仍是一個謎。在短短幾周之內,它幾乎可以在大海裏遊數千公裏,時速為40公裏,每隔4.9分鍾浮出水麵換氣一次,在水中每10分鍾可下降60米。這就出現了巨大的謎團之一:它最多能下降到1200米的海洋深處,它是如何下沉的?至今人們仍不知道它的如此勇敢的行為是靠什麽來維持必不可少的呼吸換氣的。
盡管有時海龜成群結隊地追逐著魚群和水母漫遊,但在正常情況下它們總是一個個孤獨地遊**。隻是在水麵**時,它們才與同類保持關係。
從這裏開始,有關海龜的生活都是謎團。它們進入成年期確實需要15—20年的時間嗎?它們的壽命有多長?是一雄一雌單配性的,還是一雄多雌多配性的?在其漫長的航程中它們靠什麽導航?海龜的導航方法可能與鯨相似:靠測量海洋深處磁場的變化。
在滿月的夜晚,海龜浮出水麵,來到岸上,用半小時至1小時的時間尋找產卵的合適地方。它們一旦選中地方,就用前腳瘋狂地挖起坑來,然後轉過身來,把後腳彎曲形成勺狀以便取出沙土。結果,一個80厘米深、25厘米寬的坑就挖成了,在它的深處有一個孵蛋的房間,在那裏存放著海龜蛋。一切完畢後,它們用密實的沙土填埋好坑並塗掉表麵的輪廓痕跡和掩蓋好進出口,返回大海。
如果溫度達到大約32攝氏度,孵蛋過程持續50—60天。如果溫度約26.5攝氏度,這一過程需84—90天。很多海龜蛋在巢穴裏就被人為地破壞了或被鼴鼠所破壞,甚至當其他雌海龜築巢時,毀掉了先前雌海龜孵的蛋。攻擊幼年海龜的動物有兀鷲、烏龜、草鷺、大軍艦鳥、浣熊、狗、貓魚、蜥蜴和螃蟹。對於海龜來說,海洋裏也埋伏著各種各樣的危險。
在20世紀60年代,海龜的巢穴被洗劫一空,人們捕捉成年海龜來飽口福,海龜蛋被賣到蘇裏南,再從那裏出口到遠東,龜殼和製成標本的動物被賣給旅遊者。
但是,自1977年以來,弗雷泰的緊張工作取得了成效,他得到了當地和遍布世界的誌願者的支持,他們在海龜產卵期在海灘上巡邏,減少了上述破壞活動。這樣,還可以數出重新回到海灘的海龜的數量。海**上印有因受激素活化作用而形成的粉紅色斑,人們很容易辨認。我們知道,1985年有11.5萬隻雌海龜,現在僅剩3.5萬隻,其中1.7萬隻在法屬圭亞那。但這些結果是真實的嗎?當一些研究者論證海龜所受到的威脅最小,它的數量在迅速增長的時候,另外一些研究者則認為海龜在消失。因此,兩方麵的人都在為研究和保護海龜忙碌著。
幸運的是,由於有了PIT技術(海龜性別識別技術。把小發射機應答器插人海龜的皮下就能知道其性別),方便了雌海龜的辨認。一種間諜衛星可以跟蹤海龜遷移的路線。最後,每隻海龜遺傳基因的確認,將使人們對它的種群和繁殖比率有更多的了解。15年來,在蘇裏南和法屬圭亞那交界的比爾亨群島,人們一直在研究它的產卵。人們已知道,在熱帶和亞熱帶地區,海龜每兩年產卵一次,在北半球產卵期從3月持續到7月,在南半球從11月持續到來年2月。
最大的危險是在太平洋和大西洋對金槍魚的遠洋捕撈,特別是在墨西哥灣、西非和亞洲對蝦的誘捕,造成了數以千計的海龜死亡。很多漁民已使用了TED裝置(把海龜排除在外的裝置),這種裝置就是張開魚網的下開口,讓像海豚和海龜這樣的大型海生動物逃走。但是也有一些漁民寧可不使用這種裝置,他們希望從已死亡的海洋動物身上撈取好處。最後,還有另外一個大敵正大量殺害著海龜:人們往大海裏扔的塑料袋。海龜把塑料袋同水母相混淆,吞下後因窒息而死亡。
海中活化石:鱟
鱟來到地球的時間比恐龍還要早。如今恐龍已經滅絕,而鱟卻經過了一場場災難,存活至今,並且幾乎沒有改變,其中秘密何在?
位於紐約州的錫拉丘茲大學神經係統科研所的羅伯特·巴洛研究鱟已經快30年了,他解釋說:“鱟不屬於甲殼動物。它更像是蜘蛛和蠍子的表親。”這些“活化石”從2.5億年前就停止了進化。它能夠存活至今,是得益於非常規的健康狀況。
伍茲霍爾海洋生物試驗室負責人諾曼·溫賴特說:“在海岸附近,水就好像培養基。每毫升水裏可含有100萬個細菌,其中有些細菌是病原菌。”為了防止受到感染,鱟體內形成了一種非常獨特的免疫係統。
溫賴特還解釋說:“當病毒或者微生物進入體內,我們的肌體應當分泌很多相應的抗體來殺死入侵者。但鱟的藍色血液(鱟的血液呈藍色是因為含有以銅為基礎的血藍蛋白,但不含有人類血液中所有的以鐵為基礎的血紅蛋白)會做出不同的反應。如一接觸到霍亂弧菌,鱟的血液立即就會凝固,令細菌失去作用。隨後血液會形成一道屏障,阻止其他細菌入侵。”
鱟的這種特性受到研究人員的重視。利用鱟的血液,製藥試驗室製造了一種珍貴的試劑,可以用來確定藥物和醫療器械的滅菌情況。溫賴特教授說:“我們每年捕獲大約20萬隻鱟,每隻抽取150—200毫升血液,即它們總含血量的80%。如果超過這個數字,鱟就會死亡。然後把它們的傷口縫合好放回水裏。”大約4個月後,它們就會恢複正常。
鱟還有另外一個吸引人的特點:它的視覺係統。鱟的“甲殼”上有7隻眼:體側長有2隻複眼和2隻單眼,還有3隻眼睛長在頂部。此外,它的尾刺中有一係列感光器,從而能夠調節眼睛的靈敏度。羅伯特·巴洛解釋說:“每隻眼都有特定的作用。其中一些眼睛能夠感受到人眼所能感受到的光,而另一些眼可以感受到紫外線。由於它們的功能是分開的,所以內部構造要比哺乳動物的眼睛構造簡單。”因此,鱟是研究視覺基本機製的理想試驗品。
植物亦有“動物特性”
千百萬年來,這些植物就在其生存的環境裏成長。和其他植物一樣,它們要靠養分才能長得枝繁葉茂。但汲取養分並非一件很容易的事,寒冷的荒地、沼澤、山坡、泥炭地、亂石崗和河道都是缺乏養分的土地。因此,隻有變化才能生存。在漫長的進化過程中,這些植物逐漸衍生出各種有別於其他植物的生存方式,可謂“八仙過海,各顯神通”。
食肉植物是植物王國裏最奇特的一個種群,它們靠捕食寄生蟲、昆蟲和其他動物為生。食肉植物以意想不到的方式蒙蔽並捕捉獵物,它們中的一些擁有植物本來不該具備的特性:運動。毫無疑問,它們是植物,卻有了動物的特性。這種巧妙的捕食方式不禁令人猜想:它們是否知道獵物的活動方式?也就是說,它們是否具備一定的智能?它們根據成功與失敗的幾率選擇戰略,從而獲得發展變化。
食肉植物最簡單的捕食方法就是“守株待兔”,等待獵物鑽進自己的嘴裏,然後將其吃掉。不過不用怕,它們的獵物僅限於昆蟲、毛蟲、蚯蚓和無脊椎動物。
所謂的“豬籠草屬”植物是一類最常見的食肉植物。它們為了獲取獵物,將葉子長成了瓦罐狀。這種“瓦罐”大小不一,最大可達到半米,它們垂直立著,“瓦罐”頂部張開大口。森林中的雨水會流進“瓦罐”,“瓦罐”的下部有漏水孔,所以雨水不會溢出來,否則獵物就會由此逃掉了。有的“瓦罐”口還有一個色彩鮮豔的蓋子,上麵布滿腺體,它們分泌出來的花蜜一樣的**對昆蟲有著難以抵擋的**力。
“瓦罐”內壁上部長著絨毛,絨毛從上往下倒著長,內壁下部則十分光滑。這是一個完美的陷阱,當蒼蠅、蚊子和其他蟲子進去後,倒長的絨毛會阻止它們逃逸,光滑層則讓它們滑到罐底,淹死在**裏。
有些食肉植物的陷阱更為精巧,能主動出擊捕捉獵物,茅膏菜就是其中一例。茅膏菜的葉子上長著長毛,毛的尖端有一滴發亮的黏液。昆蟲在其顏色和氣味的吸引下,一旦停在這滴黏液上,就會馬上被黏住。昆蟲為了逃脫而拚命掙紮,由此觸發了茅膏菜的反應機製。靠近昆蟲的長毛會將其黏住,並把它拉到葉子中心,最後將其包起來,做成一個致命的包裹。如果獵物太大,葉子就把獵物的一半包起來,同時分泌出**,在獵物死亡之前將其消化掉。
更令人驚歎的是捕蠅草。這種植物生長在北美的沼澤地,它的每片葉子由兩個腎形裂片組成,裂片中央有3根對壓力敏感的絨毛,邊緣有13條梳齒狀長刺。捕蠅草葉子中央的腺體能分泌**,昆蟲會在這種**的吸引下停在葉子表麵,並可能觸動到絨毛。如果它隻觸動了一根絨毛,20秒鍾內不再觸動其他絨毛,它便安然無恙。如果20秒內它再觸動了第二根和第三根絨毛,捕蠅草的反應機製就會立即啟動:兩個裂片馬上合攏,將蟲子包在裏麵,蟲子越是掙紮,葉片就包得越緊,而且分泌的消化液也越多。
有些植物的捕食方式較為消極,但並非因此而不可怕,它們就是寄生植物。最常見的是槲寄生類植物,它們的種子上有黏性很強的**,當鳥吞食漿果時,種子會隨糞便傳播;鳥啄食果肉時,種子會黏在鳥喙上,被帶到樹幹和樹枝上。然後種子就會萌發,通過吸器(變態根)穿透樹皮,靠吸取樹液獲得營養。它們就像蝙蝠一樣,吸取寄主的“血液”。不僅如此,它們還通過吸器將廢物注入樹幹和樹枝內。槲寄生的大規模繁殖最終會導致樹的死亡,樹被槲寄生“咬死”的現象並不罕見。
一種名叫鹿角草的植物更為精巧,它們雖和槲寄生一樣靠寄主的養分生存,卻不似槲寄生那般殘忍無情。這種植物長著皮革般的葉子,葉子長大後呈容器狀。它寄生在樹上,等待著樹葉落到其“容器”裏。隨著落葉日漸增多,“容器”裏的濕度增大,鹿角草便分泌出酶,將落葉分解掉,成為富含養分的複合腐殖質。
這些捕獵的、寄生的和製造複合營養的植物都是植物王國的成員,但它們已經學會了動物的戰略。與其他生物一樣,它們都遵循相同的法則:有了食物,才能維持生命。
植物:別再說我傻
植物不但能預測未來,還能記得曾經經曆過的事情。如果遇到問題,還能設法回避或者做出智能反應。生長中的植物嫩芽可以感知周圍植被的生長情況。
有靈性的東西就一定沒有葉子嗎?提到“圓白菜”或“蔬菜”,人們首先聯想到的一定不會是天才。如果有人說我像天竺葵一樣有遠見,我也不會認為這是在誇我。但如果你和愛丁堡大學的托尼·特裏瓦弗斯聊起來,他會告訴你植物被過於低估了。他說,植物能夠計算、有遠見,並記得曾經曆過的事情。
特裏瓦弗斯認為.人類所屬的動物和我們的綠色遠親之間,唯一真正的區別是,我們能夠隨處移動。我們習慣於通過行為判斷智力水平,因此,緘默和固定的植物自然被視做沒有智力。但特裏瓦弗斯說,它們確實能夠行動並對周圍環境做出智能反應。
他聲稱植物能夠預測將來會出現的問題,並決定如何避免這些問題。植物學家們早就認識到,正在生長的植物嫩芽能夠感知周圍植被。綠葉吸收紅光而反射紅外線,植物可以識別從紅光到紅外線的光度變化,而這種變化又可以反映附近的綠色植被情況。特裏瓦弗斯說,植物可以預測這種情況將會產生的後果,認真籌劃將來最可能在哪裏遇到競爭和遮擋,並采取必要的預防措施。植物可能改變它的整體形狀、葉片數量和大小、莖的結構,以便處於盡可能最佳的采光位置。確切地說,這些行為並非天才之作,但仍然屬於適應性的可調節反應。
非同尋常的是,植物還能采取躲避措施。高腳棕櫚樹的莖長在支持根上,舉出地麵。當周圍植物妨礙它采光和吸收養料時,它會采取非常明顯的規避行為——它向有陽光的一側長出新的支持根,陰影中的根係則漸漸凋萎,整株植物就移到了陽光充足的地帶。這是否可說是智能的又一種標誌呢?
也許並不是所有人都這樣認為,這不奇怪。倫敦帝國學院的植物學家安德魯·戈茲沃西認為,大多數植物的反應更像人類的反射作用、本能或者恐懼。植物一旦“發現”附近植物,便生長得比它們的“鄰居”更快,或者它們形成一種折中的生長模式,來對付相互衝突的各種信號,這時候,它們看上去就像聰明、複雜的決策者。但這實際上隻是由遺傳密碼決定的機械反應。
特裏瓦弗斯不同意這種觀點。他說,很多植物表現出的行為適應性,遠遠超出了反射或受遺傳密碼控製的程度。植物的根可以根據土壤中礦物質和水分的梯度分布而生長,但它們並不總是采取這種簡單模式。薩塞克斯大學生物學家邁克爾·哈欽斯及其同事,研究了一種名為活血丹的匍匐草本植物的“覓食”行為。如果紮根在肥沃土壤中,它們就生長出更多的枝、芽和葉,也會更快地形成團狀的根,以充分吸收養分。然而,如果紮根在貧瘠土壤中,它們伸展得更快、更廣,就好像正在逃離此地一樣,同時根狀莖變細,分枝形成變少。
這意味著新芽距離母體植株更遠,積極尋找新的肥沃土壤。生長幅度不單純取決於一塊土壤的質量本身,還與它和周圍土壤的聯係有關。不僅如此,實驗還表明活血丹的同係植物可以感覺到競爭者根係的存在,即使周圍還有充足的養料,它們也會轉向其他地區發展。
特裏瓦弗斯表示,植物具有智慧的重要證據,是它們的反應有微妙差異——即它們不僅有適應性,這種適應性還具有可變性。每株植物都是一個個體,沒有兩粒種子會長成完全相同的植株,即使它們具有相同基因,或生長在看上去完全相同的環境下。不僅如此,它們對15種以上的感官信號作出反應——包括光、化學物質、水、重力、土壤質地、損害等——並對這些信號加以綜合和比較,因此每種反應都是各種因素綜合作用的結果。很明顯,植物確實有很強的適應能力。
正如簡單的神經係統一樣,這些信號係統具有推斷和學習的潛能。達爾文在100多年前就指出,“在某些方麵,植物對光的反應幾乎和動物通過神經係統對光做出的反應如出一轍。”
但直到現代分子生物學發展起來後,才顯示了動物的神經係統和植物的信號係統是如何相似。
植物利用細胞膜之間的電壓變化把電子信號從一個細胞傳遞到另一個細胞,類似於我們神經中傳遞的行為電壓。正如我們有痛覺神經一樣,這些電壓可以報告植物有一部分受到了傷害。在植物細胞內外,傳遞信息的化學物質有很多和人類腦細胞內外負責加工信息的物質完全相同。
動物和植物進行學習和記憶的分子基礎也是相似的。當動物受到重複威脅——例如某種使它們吃了就生病的食物或者它們不斷碰觸的電網,它們學會更迅速地避開時,電子信號的速度和強度都會在幾分種內提高。一種由鈣離子、稱為“第二信使”的化學物質和一些酶構成的係統形成暫時的離子通道,這些離子通道可以更加迅速地傳遞信息。如果威脅一直持續,這種強化的警醒將導致基因編碼和蛋白質結構永久改變,在細胞間建立更多通道和連接。
當一種植物感覺到缺水,與動物類似的信號細胞會命令植物建立更多感覺渠道,關閉氣孔並采取其他控製細胞內水分的措施。長期如此,植物的基因表現形式和蛋白質合成率就會改變,細胞壁變厚,葉子變小。最終,這種植物將長出更多的根,更少的芽和葉。
但是特裏瓦弗斯說,植物是智能生命並不是為了起到轟動效應,也不是給植物學製造良好的公共關係。他的意思是,人們忽略了植物感知和回應外界的複雜性。如果使用“智能”一詞引發了人們對植物複雜性的爭議和討論,反而有助於我們對植物的最終理解。
特裏瓦弗斯認為,地球上99%的生物數量都是植物,這一事實表明它們非常善於適應周圍環境。他表示,“沒有大腦的植物能夠在整體基礎上估量自己的環境”是非同尋常的。即使他所說的這種“沒有大腦的技能”不是智能的表現,植物的行為顯然也沒有任何差錯。也許這將促使我們重新思考,如果沒有中央神經係統的幫助,人類自身能達到何種程度的複雜性和計算能力。
植物王國:誰是之最
誰能想像得出,對38種水果的研究表明,鱷梨是含熱量最高的水果。這一奪冠水果的每100克果肉中含163千卡熱量,它還含有維生素A、維生素C和維生素E,此外它還含有2.2%的蛋白質。相反,熱量最低的是黃瓜,每100克果實中含有16千卡熱量。
植物王國的數字是有趣的。植物王國中壽命最長的植物是在美國加利福尼亞發現的“純係之王”,估計它的年齡為1.17萬年,它是已知的木餾油植物中最古老的植物。
根據1992年12月的報道,生長在美國沃薩奇嶺的楊樹是最大的植物,僅一棵樹的根係就在方圓43公頃土地內延伸,一棵楊樹的重量就達約6000噸。
1984年10月,在巴哈馬群島中的聖薩爾瓦多島的水下269米深處發現了長在地球最深處的植物,它們是生長中的一些栗色海藻,盡管在那裏陽光消失了99.9995%。
生長在海拔最高處的花卉,是1955年在喜馬拉雅山脈的加梅德山上發現的,花卉長在海拔6400米處。
據專門描寫植物的文學作品說,在南非的一個地方,發現了世界上根紮得最深的植物——野生無花果樹,它的根係延伸到地下120米深處。
人們已發現,一種名叫冬黑麥的植物在0.051立方米的土地內長出的須根,總長度達622.8公裏。
生長得最快的植物是地球上現有的45種竹子,每天生長的高度為91厘米。
地球上最原始的花卉,是1989年兩位美國科學家在澳大利亞墨爾本的一塊化石上發現的,估計它是1.2億年前的花卉。由這種花卉(與現代植物黑胡椒相似)演變而來的被子植物,有兩片葉子和一朵花。
花朵最大的植物是寄生的臭百合花,顏色為深橘黃色和淺橘黃色,花朵的直徑為91厘米,花瓣的厚度為1.9厘米,一朵花的重量為11公斤。在東南亞的熱帶雨林裏,這種百合的生長依附於黑莓。
生長得最快的花卉植物是1978年7月在英國發現的。屬於西洋丁香家族的這種植物叫Hesperoyucca whippli,在14天的時間裏長了3.65米,也就是說,每天長254毫米。
開得最慢的花是1870年在玻利維亞海拔3960米的高山上發現的。當這種植物的生長期達到80—150年的時候,花瓣開放,隨後便死亡。
世界上最小的開花結果的植物是澳大利亞的出水浮萍,這種植物長0.6毫米,寬0.33毫米,重量為0.00015毫克,它的果實像一個微小的無花果,僅重0.00007毫克。
世界上最大的仙人掌是生長在美國加州和亞利桑那州以及墨西哥的名叫薩瓜羅的仙人掌。它的圓柱體以仙影拳的方式伸出幾條胳膊。它是1988年1月17日被發現的,當時它的高度為17.67米。這種仙人掌生長十分緩慢,在它生命的最初10年,它所長出的萌芽不足一英寸,從此以後,它便以每年10厘米的速度生長,長到50—75年的時候,它第一次開花。
葉子最大的植物是生長在印度洋馬斯克林群島的棕櫚樹,其次就屬非洲和南美洲的竹棕櫚樹了。棕櫚樹的葉子長20米,葉柄長3.96米。
種子最大的植物是扇形椰棗樹,它的種子體積通常有兩個椰子那麽大。但扇形椰棗樹的種子隻有一個,重量可達20公斤,種子生長期需要10年。這種樹隻生長在塞舌爾群島。
在革類植物中,最大的草要屬起源於高加索的吞沒草,它高3.65米,葉長91厘米。
草的毒性往往通過受影響的農作物的數量和出現毒草的國家的數量來估計。根據這一慣例人們得出結論,世界上最危險的草是起源於印度的紅褐色高莎草,這種草在92個國家危害著52種農作物。
海藻用抗生素對抗微生物
海藻能利用自然生成的抗生素來保護自己不受某些病原體的侵襲。這一發現將有助於解釋為什麽某些海藻、海綿和珊瑚能夠避免菌類和細菌的感染。佐治亞理工學院副教授朱莉婭·庫巴內克說:“海藻時刻與一些危險的微生物有接觸,它們顯然進化出一套化學防禦體係來幫助抵抗疾病。這些植物有一套很有效的防禦方法。”
當把一種叫匍扇藻的普通海藻中所含的一種抗菌化合物分離出來後,他們發現這種獨特化學物質的結構以前從來沒有見過。
她的同事保羅·簡森說:“在對許多不同藻類植物的調查中,我們發現了抗微生物的活動。基於此,我們認為抗微生物的化學防禦係統可能要比過去所認為的更加普遍。匍扇藻可能隻是利用天然抗生素防止感染的許多物種中的一種。”
簡森設計出一種生物檢測方法,測量匍扇藻的抗微生物能力。他把采集來的海藻的生物提取物同菌類或細菌放在一起觀測樣本,看其中的微生物是否增長。在檢測的51份樣本中,46份表現出強力的抗菌活動。庫巴內克解釋說,樣本中微生物的生長被抑製表明,自然的抗微生物化合物是有效的。
海底微生物也能“發電”
海下存在著一種“魔力”,可能成為未來電池充電的途徑。將取自海底的水和沉積物裝在一個容器裏,加人一些細菌,然後插入兩個電極,其中一個電極插入沉積物中,另一個電極插入水裏,將兩電極的另一端接一個電燈泡:電燈泡竟然亮了!這是馬薩諸塞大學德裏克·勒夫萊小組取得的研究成果。
後來,另一個科研小組也證明了這一點:可以設法“回收”電力,方法是將一個電極插人海洋沉積物中,另一個電極插入海水中,使兩極形成一個電路。該科研小組還指出,如果海底細菌被消滅,這個“發電”過程就會停止。
馬薩諸塞大學的研究人員在實驗室(一個鹹水魚缸)裏成功地再現了這一過程。細菌消化(即“吃”)取自海底的有機物質,從而產生多餘的電子,電極則“吸收”這些電子。在實驗室裏,每平方米電極能產生16毫瓦電。更令人驚訝的是,細菌都很喜歡在有電極的環境下生活。研究人員分析了幾個月的實驗情況,結果發現D類細菌增加了:隻有在電子被“取走”時這種細菌才會增加。
通過消化有機物以發電,這並不是什麽新思想。但這一原理應用於海底沉積物,從理論上說則能產生取之不盡的電力。然而,鑒於電子接收裝置單位麵積的電量很少,“沉積物電池”是無法滿足耗電量大的機器的用電需要的,也無法滿足人群的用電需要。
盡管如此,產生於海底的這種電能仍足以滿足海洋學儀器(測量海水溫度、海水構成、海洋水流等的儀器)的用電需要。更重要的是,可以運用上述原理消除對海水的汙染,還可以用於處理精煉廠(如煉油廠)產生的有機沉積物:“收集”多餘的電子可以刺激消化有機物的細菌的胃口。