植物發(fā)光發(fā)熱的秘密
會(huì)發(fā)光的柳樹
在江蘇省丹徒縣發(fā)生過(guò)這么一件事:有幾棵生長(zhǎng)在田邊的柳樹居然在夜間發(fā)出一種淺藍(lán)色的光,而且刮風(fēng)下雨、酷暑嚴(yán)寒都不受影響。這是怎么回事呢?有人說(shuō)這是神靈顯現(xiàn),有人說(shuō)這些柳樹是神樹,一時(shí)間鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)。
科學(xué)家們得知這一消息后,對(duì)柳樹進(jìn)行了體檢,并從它身上刮取一些物質(zhì)進(jìn)行培養(yǎng),結(jié)果培養(yǎng)出了一種叫“假蜜環(huán)菌”的真菌。答案找到了。
原來(lái),會(huì)發(fā)光的不是柳樹本身,而是假蜜環(huán)菌,因?yàn)檫@種真菌的菌絲體會(huì)發(fā)光,因此,它又有“亮菌”的雅號(hào)。假蜜環(huán)菌在江蘇、浙江一帶較多,它專找一些樹樁安身,用白色菌絲體吮吸植物養(yǎng)料。白天由于陽(yáng)光的緣故,人們看不見(jiàn)它發(fā)出的光,而在夜晚,就可以看見(jiàn)了。
能發(fā)光的楊樹
1983年,在湖南省南縣沙港鄉(xiāng),人們發(fā)現(xiàn)了一棵能發(fā)光的楊樹。這棵樹的直徑有0.23米,4月7日被砍伐并剝掉樹皮之后,竟然在晚上發(fā)起光來(lái),就連樹根和鋸出的木屑也一樣放光。一根1米長(zhǎng),0.05米粗的樹枝,它的亮度就相當(dāng)于一只5瓦的日光燈。但隨著樹內(nèi)水分的蒸發(fā),亮度就一天比一天減弱,但樹枝受潮以后,亮度又會(huì)增加。這棵楊樹發(fā)光的原因,一直沒(méi)有查明。
在貴州省三都水族自治縣的原始森林里,又新發(fā)現(xiàn)了5棵罕見(jiàn)的夜光樹。在沒(méi)有月亮的夜晚,當(dāng)?shù)厝藭?huì)看到這樣一幅奇景:在一棵大樹的枝杈上,有成百上千個(gè)兩寸多長(zhǎng)的“月牙”兒正在放著熒光。當(dāng)微風(fēng)吹過(guò)的時(shí)候,千百個(gè)小“月牙”兒輕輕地?fù)u啊搖更是好看。原來(lái)這些小“月牙”就是夜光樹上會(huì)發(fā)光的葉子。
揭秘發(fā)光的真相
其實(shí),不但真菌會(huì)發(fā)光,其他菌類也會(huì)發(fā)光。據(jù)說(shuō),在1900年巴黎舉行的國(guó)際博覽會(huì)上,有人把發(fā)光細(xì)菌收集在一個(gè)瓶子里,掛在光學(xué)展覽室里,結(jié)果這一“細(xì)菌燈”把房間照得通明!
菌類為什么會(huì)發(fā)光呢?原來(lái),在它們體內(nèi)有一種特殊的發(fā)光物質(zhì)叫熒光素。熒光素在體內(nèi)生命活動(dòng)的過(guò)程中被氧化,同時(shí)以光的形式放出能量。這種光利用能量的效率比較高,有95%的能量轉(zhuǎn)變成光,因此,光色柔和,被稱為冷光。
江西井岡山地區(qū)有一種常綠闊葉樹,葉子里含有磷,這種磷釋放出來(lái)以后會(huì)和空氣中的氧氣結(jié)合成為磷火,磷火能放出一種沒(méi)有熱度,也不能燃燒,但有光亮的冷光。白天看不見(jiàn),但在晴朗無(wú)風(fēng)的夜晚,這些冷光聚攏起來(lái),仿佛懸掛在山間的一盞盞燈籠,當(dāng)?shù)厝私兴肮順洹薄?/p>
古巴有一種美麗的發(fā)光植物,每當(dāng)黃昏時(shí)花朵才開(kāi)始綻放。這種花的花蕊中聚集了大量的磷,微風(fēng)吹過(guò),花蕊便星星點(diǎn)點(diǎn)地閃爍出明亮的異彩,仿佛無(wú)數(shù)螢火蟲在花蕊間翩翩起舞。有意思的是,一旦黑夜逝去,這種花就像完成了使命,很快就凋謝了。
非洲岡比亞南斯明草原上有一種名叫“路燈草”的植物,可以說(shuō)是發(fā)光植物中的佼佼者。別看它小,它所發(fā)出的光亮,甚至可以與路燈相媲美。路燈草的葉片表面有著一層像銀霜一樣的晶珠,富含磷。每當(dāng)夜幕降臨,這種草便閃閃發(fā)光,把周圍的一切照得十分清晰,當(dāng)?shù)鼐用癜堰@種小草移到家門口充當(dāng)“路燈”。
夜皇后的花朵內(nèi)也聚集了大量的磷,一旦與空氣接觸就會(huì)發(fā)光。夜間活動(dòng)的昆蟲見(jiàn)到亮光,就會(huì)被吸引前去幫助植株傳播花粉。夜皇后的花朵放光,實(shí)際上是一種適應(yīng)環(huán)境的一種特殊本領(lǐng)。
發(fā)熱的植物
在冰天雪地的北極,幾乎終年嚴(yán)寒酷冷,即使那里的夏季,氣溫也常常在零度以下,然而生長(zhǎng)在那里的植物卻能在冰雪中開(kāi)花結(jié)實(shí)??茖W(xué)家驚奇地發(fā)現(xiàn),這些植物的花朵溫度總是要比外界高一些。
那么,這些植物的花朵為什么會(huì)放出熱量呢?這一直是科學(xué)家們百思不得其解的問(wèn)題。到了20世紀(jì)80年代初期,瑞典植物學(xué)家發(fā)現(xiàn),北極的大部分植物的花朵都有向著太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的習(xí)性。因此,他們猜想,這也許與花朵溫度的升高有關(guān)。
為了證實(shí)這種推測(cè)是否正確,他們做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn):用細(xì)鐵絲將仙女木的花萼固定,使它不能向陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng),并在花上安放一個(gè)帶有很細(xì)金屬探針的溫差電阻來(lái)測(cè)定溫度。當(dāng)太陽(yáng)升起時(shí),測(cè)出被固定的花朵比未被固定的花朵溫度低0.7度。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果,似乎揭開(kāi)了北極植物花朵升溫之謎。
但是,后來(lái)發(fā)現(xiàn)在南美洲中部的沼澤地里,生長(zhǎng)著一種叫臭菘的植物,每年三四月份天氣還相當(dāng)寒冷時(shí),它的花朵已經(jīng)綻開(kāi),實(shí)際上那是一個(gè)佛焰花。據(jù)測(cè)定,臭菘在長(zhǎng)達(dá)兩周花期里,它的花苞里始終保持在22度的溫度,比周圍氣溫高20度左右?;ㄓ谐粑?,卻引誘著昆蟲飛去群集,成為理想的御寒暖房。顯然,用植物向陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的理論,是無(wú)法解釋臭菘花苞的恒溫和高出氣溫20度這一奇妙現(xiàn)象。
有一種叫做“斑時(shí)阿若母”的百合科草本植物。這種植物在環(huán)境氣溫為4度時(shí),花的體溫可達(dá)40度左右。這種發(fā)熱植物的花溫為什么如此之高?科學(xué)家發(fā)現(xiàn),這種植物在開(kāi)花之前,已在花的組織里貯存了大量的脂肪。開(kāi)花時(shí),脂肪進(jìn)入組織細(xì)胞內(nèi),發(fā)生強(qiáng)烈的氧化作用從而釋放出大量的熱能,所以,造成了花溫較高的結(jié)果。
另一種發(fā)熱植物叫“佛焰”,它的雌蕊和雄蕊都隱藏在苞的深處。為了能在花開(kāi)之后請(qǐng)到媒人,它把花溫急劇升高,散發(fā)臭味,如同發(fā)熱的腐爛的動(dòng)物尸體或發(fā)酵的糞堆發(fā)出的氣味,于是一種對(duì)熱敏感、喜歡吃腐爛物的蠅就急急忙忙趕來(lái),為它們做媒,完成了傳授花粉的偉業(yè)。這是植物發(fā)熱的第二功能。
此外,佛焰發(fā)熱,可以使四周的風(fēng)轉(zhuǎn)變成圍繞著佛焰花序旋轉(zhuǎn)的渦流,而且這種渦流不受外界風(fēng)向的影響,并能把四周各個(gè)方向吹來(lái)的風(fēng)轉(zhuǎn)向佛焰苞的開(kāi)口處。
這樣,不僅能使熱量均勻地分布在整個(gè)佛焰苞內(nèi),使整個(gè)花朵能融化厚雪的覆蓋,而且,更令人驚奇的是,佛焰花序周圍的渦流能把頂端成熟的花粉吹到下部未經(jīng)授粉的花朵內(nèi),從而達(dá)到?jīng)]有蠅為媒,利用熱氣流為媒也能成親的目的。
植物發(fā)熱的奧秘
植物學(xué)家通過(guò)研究和探索,終于揭開(kāi)了其中的奧秘。原來(lái),在臭菘的花朵中有許多產(chǎn)熱細(xì)胞,產(chǎn)熱細(xì)胞內(nèi)含有一種酶,能夠氧化光合產(chǎn)物,使葡萄糖和淀粉釋放出大量的熱量。據(jù)測(cè)定,其氧化速度實(shí)在驚人,與鳥類的翼肌對(duì)能量的利用差不多。
不久前,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)喜林芋屬的一種芳香植物,它的產(chǎn)熱本領(lǐng)更高,它能像熱血?jiǎng)游锬菢?,用脂肪作為燃料?lái)產(chǎn)生熱量,因此,產(chǎn)熱效率更高。在開(kāi)花期間,花中的溫度可高達(dá)37度。植物的產(chǎn)熱現(xiàn)象,引起了植物學(xué)家們的極大興趣。他們對(duì)此做了進(jìn)一步的探索,不但在這類植物的花中發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)熱細(xì)胞,而且在其根部和韌皮部等部位也發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)熱細(xì)胞。
植物發(fā)熱的意義
那么,植物發(fā)熱對(duì)其本身有什么意義呢?
有的學(xué)者認(rèn)為,植物花朵發(fā)熱,可以促進(jìn)花香四溢,引誘昆蟲前來(lái)為它們傳粉。盡管臭菘的花有臭味,但卻可招引臭昆蟲前來(lái)傳粉。
也有的學(xué)者認(rèn)為,發(fā)熱植物多生長(zhǎng)在寒冷的地方,產(chǎn)熱有利于植物體內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸和生化反應(yīng),從而提高植物對(duì)嚴(yán)寒的抵抗能力。同時(shí),發(fā)熱植物的花朵里的溫度比外界氣溫高出許多,自然就成了昆蟲的理想御寒場(chǎng)所,昆蟲前來(lái)寄宿,也就幫助傳播了花粉。因此,植物的發(fā)熱本領(lǐng),是對(duì)寒冷環(huán)境的一種適應(yīng)能力。
目前,關(guān)于植物發(fā)熱的問(wèn)題,科學(xué)家還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的看法,還有待于人們?nèi)ミM(jìn)一步研究和探索,才能完全揭開(kāi)這個(gè)謎。
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