第2章 人类对植物的发现(1)

植物世界是一个庞大而复杂的世界，占据了生物圈面积的大部分，目前人们已知的植物约有50多万种。植物的出现距今有25亿年，地球史上最早出现的植物属于菌类和藻类。直到1亿年前被子植物的花开花落，才把地球装点得格外多彩。植物有动物没有的叶绿素和基质，能进行光合作用，植物有细胞核，能将无机物转化为有机物，有些特例不能将无机物转化为有机物，有些没有叶绿素，有别的光合作用元素。不过，简单地说，植物就是能进行光合作用，将无机物转化为有机物的一类自养型生物。

植物与我们的生活息息相关，植物不仅给人类提供了生存必需的氧气，还美化环境、净化空气，并且给人类提供了丰富的食物和不可或缺的能量。了解一些人类对植物的认知与发现的知识，对于我们更好地利用植物，自然是有益的。

植物的发展演化

植物界由于固着生长的特点，使它和自然环境之间有更加密切的联系。经过各国历代科学家的考察与研究，植物的发展阶段大体可以划分为藻菌植物时期、裸蕨植物时期、蕨类植物时期、裸子植物时期、被子植物时期等几个阶段，体现出一个从低级到高级的进化过程。

藻菌植物时期

藻菌植物时期——中志留世以前：太古代、元古代至早古生代地层中的化石证明，植物界是以水生菌藻类为主的，因而为菌藻植物时期。太古代、元古代已有大量的钙质藻类（如蓝绿藻），一直到早古生代均有其代表。澳大利亚志留系中还同时发现石松类最古老的代表，这个事实说明在藻菌植物占优势的时候，储生植物已开始发育了。

裸蕨植物时期

裸蕨植物时期——晚志留世至中泥盆世：早古生代末，加里东运动形成了广泛的海退，陆地扩大，促使那些能适应这种环境变革的植物由水生转为陆生，从而产生了最古老的陆生植物群-——裸蕨植物为主的植物世界。原始节蕨类植物也相继出现，植物界孕育着一次大发展。

蕨类植物时期

蕨类植物时期——晚泥盆世至早二叠世：自泥盆纪后，北半球上气候向着更加温暖潮湿的方向变化，原始的裸蕨植物被淘汰了，比它更优越的石松类，真蕨类代之而起，并急速演化和高度发展，节蕨类也重趋繁盛，因而出现了森林，植物界进入了一次大发展时期。在各种蕨类植物演化的高潮中，又由它们演化出一种新的类群，即裸子植物的古老类型，其中以种子蕨纲和科达树纲的迅速发展最为突出。

裸子植物时期

裸子植物时期——晚二叠世至早白垩世：二叠纪晚期，海西运动使大陆进一步扩大，气候干旱，原来宜于温暖潮湿生活的各种蕨类，除真蕨纲比较能适应这一变化外，其他各纲都极大的衰退了。种子蕨类和科达树类虽然以种子繁殖，但因其他构造仍简单，因而也就大大衰退了，并在三叠纪和侏罗纪时绝灭。这一时期是以裸子植物的苏铁类、银杏类、松柏类为主。这些植物由于三叠纪晚期至侏罗纪时，气候温热潮湿，就得以大量繁殖并形成森林。和历次植物界发展一样，旧的植物在其高度发展的同时，它必定要不断改造自己的生活本领而产生新的类型。被子植物的祖先，终于从裸子植物中脱胎而出。

被子植物时期

被子植物时期——晚白垩世至现代：白垩纪晚期开始的古地理、古气候变迁，再次给植物界以巨大的影响。苏铁纲、银杏纲等不仅数量大减，而且分布区域也不断缩小，已走向衰退和绝灭。松柏类虽然在新生代还有不少属种，分布也还广泛，但据统计比起中生代也大为减少。而被子植物则迅速繁殖起来，成为占优势的植物群，特别是草本类型被子植物的出现和发展，更开始了植物界征服大陆的新途程。

拟态：都是为了生存

生机勃勃的大自然中，充满了生动有趣的自然现象，拟态就是其中最引人注目的奇景之一。说到拟态，人们往往会想到变色龙、竹节虫、枯叶蛾等，其实，在植物王国中也有许多拟态好手，它们依靠这种特殊的本领，在自然界激烈的生存斗争中生存下来。

骗取雄蜂爱情的眉兰

生物学家很早就注意到植物界的拟态现象。18世纪末，德国人施普伦格尔在观察植物时发现，某些兰花虽然自己并不产生花蜜，但却通过把自己装扮成分泌花蜜的植物，得到昆虫的惠顾，达到为其传授花粉的目的。几十年以后，达尔文受施普伦格尔的启示，对植物异花授粉现象进行了大量观察和研究，写出了《兰花的传粉受精》等专著。其中对兰花拟态现象的研究也颇有见地。

如果我们到大自然中去认真观察和探索，就不难发现，作为虫媒传粉的高级类群，兰花确实是植物拟态的佼佼者。

每当春回大地之时，地中海沿岸地区的草池上，眉兰就绽开了花蕾，将一朵朵奇特的小花展现在温暖的阳光下，静静地等待着媒人的到来。说来也真绝，眉兰的花朵看上去颇似一只落在花丛上的雌性黄蜂：圆鼓鼓、毛绒绒的唇瓣上分布着棕色和黄色相间的花纹，好似黄蜂身躯，而伸向两侧的花瓣，则犹如蜂翅。不久，一些先于雌蜂从蛹变为成虫的未经世面的雄蜂，在寻找配偶时便上了眉兰的当，以为它们的花朵是一只在静候佳期的雌蜂，于是就落在花上求爱。结果，自己的对象没有找到，反而充当了眉兰的红娘。在这种花唇瓣上方伸出的花粉块，正好粘在了黄蜂的头上。当这只求偶心切的黄蜂又被另一朵眉兰花欺骗，落在花上企图求爱时，花粉块也被带到了新骗子那里，使兰花完成了异花授粉的过程。

以往，人们仅从外形上观察，认为眉兰是通过对雌蜂形体的模拟，达到授粉目的的。随着生物化学的发展，科学家们对眉兰的拟态有了新的认识，了解到眉兰引诱雄蜂上当的招术中，气味起了很大作用。这类兰花能产生与蜂类性信息素相类似的气味，使雄蜂误认为是雌蜂向它发出的求爱信号。说来也真绝，在地中海附近一共分布着近20种眉兰，它们所模拟的对象也各不相同。不仅有蜂类，甚至还有蝇类。每一种眉兰都有一种特定的媒人传粉，因此异花授粉仅在同种间迸行，保证了物种的相对稳定和繁衍。

在地中海东部耶路撒冷地区潮湿的旷野上，有一种兰花欺骗雄土蜂的手段更绝。它模拟的不是雌蜂本身，而是它们居住的洞穴。雄土蜂糊里糊涂地钻入这种兰花暗紫色唇瓣中后，发现里面并没有雌蜂，仅仅是一个能暂供栖身的住所。于是便索性住上一夜，第二天再钻出去寻找真正的洞穴。当这只雄土蜂再次上当，钻入另一朵兰花唇瓣时，便不自觉地充当了传粉的媒人。

巨魔芋为什么这样臭

与兰花的拟态不同，许多天南星科植物是靠模拟腐烂尸体的臭味来达到传粉目的的。在这一科中，集中了不少著名的臭花如臭菘和许多种魔芋，其中尤以巨魔芋最著名。

巨魔芋生长在苏门答腊的热带丛林中，具有隔年开花的特性。在它开花时，地面上只有一个巨大的花序，一根短粗的花序柄上生长着一个宽大的紫色佛焰苞，抱合在一起就像一口敞口的大尖底锅，又如同一只巨大的漏斗。这口“大锅”高1米多，上口宽也超过了1米；中央立着一根奇形的柱子——肉穗花序，高达2.5米。如此巨大的花序在天南星科中堪称冠军，在植物王国中也很罕见。更令人吃惊的是，当佛焰苞展开，位于花序下部的众多小花开放时，巨魔芋散发出一股极为强烈的以气，好像在其中堆放了大量腐烂的臭鱼或其他动物尸体。有人形容说，如果身体衰弱的人走到近前，就会被这种恶臭熏得昏死过去。当地人送给这种奇臭无比的花一个形象的名字——“死尸花”。

巨魔芋开花时散发出臭肉的气味令人反感，但对它本身的繁衍却大有好处。逐臭而来的是一类巨大的甲虫，它们争先恐后地爬进形如大锅的佛焰苞，在花序下部企图找到美味佳肴——腐肉，结果荤食没有吃上，身上却粘了不少花粉。当这些甲虫再次上当爬进另一口“大锅”中后，便不自觉地当了巨魔芋传粉的媒人。

在非洲，萝摩科的豹皮花也是一类十分奇特的臭花。它们的花朵很大，直径可达三四十厘米，而且肉乎乎的，颜色也呈肉红色，上面还生有许多纤毛，看上去就有几分像腐肉的这类花臭味十足，因此引来了臭味相投的苍蝇。它们在花上爬来爬去，白白地为豹皮花传粉。

能开花的“石头”

在植物王国中，除了为种群繁衍而表现的拟态外，最常见的就是自卫拟态。

在非洲南部及西南部干旱的荒漠上，生长着一类极为奇特的拟态植物——生石花。它们在不开花的时候，简直就像一块块、一堆堆半埋在土里的碎石块或卵石。这些“小石块”，有的灰绿色，有的灰棕色，还有的棕黄色；顶部或平坦，或圆滑；有的上面镶嵌着一道深色的花纹，如同一块块美丽的雨花石，有的周身布满了深点，犹如花岗岩的碎块。它们伪装得维妙维肖，甚至使一些不知底细的旅行者真假不分，直到想拣上几块“卵石”留作纪念时，才知上当。其实这些“小石块”就是生石花多肉的叶子。

每年6～12月份，正值南半球的冬春季节，也是生石花类植物生命交响乐中最动人的乐章。每天中午，都有鲜艳、美丽的花朵从“石块”的缝隙中绽开，有黄色的，白色的，还有玫瑰红色的。如果赶上盛花时节，一片片的生石花覆盖了荒漠，远远望去好似在大地上铺了一条巨大的提花地毯。但当干旱的夏季来临后，荒漠上又遍地“碎石”，一派凄凉。

据植物学家调查，世界上这类貌似小石块的植物有100多种，都属于番杏科，而且只生长在非洲大陆的南部，颇为珍贵。它们虽然都十分弱小，而且充满了汁液，却因为成功地模拟了石块的形态，骗过了强大的敌人——食草动物，保护了自己的生命。

无独有偶，在植物生长茂盛的森林中，也有一些靠拟态方式保护自己的弱小植物。但它们模拟的却不是石块，而是光斑。

人们很早就注意到了，在森林的下层植物中，可以见到一些叶片上分布有花斑的植物。不久前科学家对这种现象进行了研究，认为这些花叶植物就像是身穿迷彩服的士兵，能更好地隐蔽自己不易被敌人发现。因为在森林中的食草兽类眼里，叶片上的斑点与透过林冠叶片洒在林下的光斑极为相似。

在自然界中，也有一些植物为了保护自己，采取了更主动的拟态策略。它们不是靠消极的隐蔽，而是模拟具有“防护武器的其他植物，令敌人不敢接近。例如一种被称为死芬麻的植物，茎、叶等形态上与螫人的植物荨麻极为相似，虽然它本身并不具有能释放毒液的螯毛，但同样使取食者望而生畏。

让拟态为人类服务

物竞天择，适者生存。拟态现象在自然界中广泛存在，对于特种的生存和繁衍具有重要作用。但目前人类对这种现象的认识还很有限。在进一步探索植物拟态的奥秘，科学家们也意识到利用这种现象为人类造福的深远意义。

例如，目前人类栽培的许多植物，都有赖于昆虫有效的异花授粉作用。许多植物为了争取昆虫“媒人”的光顾，往往要产生太量花蜜作为“回报”。最近，科学家的研究表明，花蜜的产生过程要消耗植物体内大量的能量和物质，因此过多产生花蜜必然会降低作物的产量。那么如何解决这一矛盾呢？自然界中许多不产生花蜜的植物，依靠模拟花蜜丰富种类的外形，或摸拟产生昆虫性信息素的拟态过程，都是极好的启示。在生物工程飞速发展的今天，培育出不产花蜜的虫媒作物，并非幻想。

另外，植物防御敌人的拟态，也为我们培育出更多有效抵抗病虫害的作物新品种，指出了方向。

植物的神经系统

植物是有神经的生命，因此，它们有某种神经系统可能藏在它的奇异的螺旋形纤维中。植物神经之所以看不见，只是由于人类忽视而不是由于植物的天生的缺陷。花从内部发出声音，从内部发出香味，正如同人在黑暗里可以从声音中听出是谁，花在黑暗中也可以从香味中彼此辨认。它们都具有一切物体的原本的灵魂。

费希纳创立“心理物理学”

莱比锡大学医学博士兼物理学教授古斯塔夫·西奥多·费希纳，由于对测量电流和颜色的感知等课题写出了40多篇论文而享有盛誉。他以一种人们难以意料的机遇获得对植物的深刻的认识。1839年，他开始凝视太阳，希望发现图像的本质。那些奇特的图像，在正常的视觉中止之后，似乎长期留在他的视网膜上。几天后费希纳恐惧地发现，他将成为盲人。他因过度工作而精疲力竭，同时，不能面对朋友和同事已成为他新的苦恼。他戴上脸罩隐居于暗室里，生活在孤独中，希望恢复视力。三年后一个春天的早上。他意识到他的视力已恢复，便走进白日的光明中。他愉快地沿着马尔德河走着，立即看出了河岸旁他称之为花朵和树木的“灵魂”的东西。“当我站在河边，注视着花时，我看见了它的灵魂在花中升起，在花中飘荡，它越来越清楚，直到精神的形态清晰地浮悬在花上。也许它想站立在花房之顶以获得更充足的阳光。它相信不会为人所见，当一个小孩出现时，它大为惊讶。”由此，1848年他在莱比锡出版了《植物的活的灵魂》一书。他认为，植物是有神经的生命，因此，它们似有某种神经系统可能藏在它的奇异的螺旋形纤维中。他还认为，我们完全有理由同意这样一种看法，即植物有神经，它们之所以看不见，只是由于人类忽视而不是由于植物的天生的缺陷。