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关于植物视觉等方面问题的思考

已有 1026 次阅读 2018-3-13 11:56 |个人分类:科学研究|系统分类:科研笔记


                     关于植物视觉等方面问题的思考

                            黄玉源

 

     这方面的问题已经思考比较长的时间了,这里也仅仅是一个基本的思考,算是一个浅析也好,或者假说也可以。

    1. 关于植物的视觉问题 

   过去也曾有人提出植物是有视觉方面的一些能力的,但是只是认为植物能够感受到光的方位、光的强度。因此,植物在生长过程中有趋光性;而且能够测量某些光线的比率,如红光和红外光的比率。但是植物真的仅仅是对光的亮、暗的方面有感受的能力吗?笔者认为:植物还具备能够看到各种植物、动物等及其它各类景物的能力,而且能看到这些景物的色泽。

 设想,假如植物不能看到任何景物的形态和颜色的话,那么各种植物的叶片、花、果实,以及植物的造型怎么能这么的丰富、色彩斑斓,婀娜多姿呢?即在只能看到亮和暗的前提下,对其同种类的叶片、花、果实、树形等等均不知是怎样的,那么如何能构建得了这些不同的、而且如此精致的、色泽丰富的植物各部分的类型的呢?

 因为,植物叶的形态有很多,细分可以达到几十种,花的造型千姿百态,颜色更是变化多样,充满着迷人和吸引动物的魅力。假如,这些方面,植物本身并不知道,你能认为它们怎么能构建成这样的形态的呢?因为,视觉是进化的动力,也是引导进化方向的原因。植物之所以演化出各种各样的叶、茎、花和果实的形态特征,都是为了适应其所在的地理和生态环境,适应动物的接触(部分分化出茎和叶的刺,防止动物的袭扰和啃食),那么,花的形态和色彩,主要是为了吸引动物的靠近,接触,帮其传粉,完成其繁殖的过程。花越漂亮,色彩越有魅力(能对这类植物有传粉等作用的某类昆虫),则其就进化成什么样子。当然,一些食肉植物,则进化为特种的囊、袋,样子像花,吸引昆虫进去,然后,关闭,捕食。如猪笼草的捕虫笼,并不是花,但是其样子很像花,上面的那个盖,像一个花瓣,当虫子进去后,这个盖子则可以主动地关上。

 叶子的互生叶、对生叶、轮生叶,单叶、复叶,尤其是那非常丰富的各类复叶的形态,构成了植物界的极为美丽的、多姿的形态。那些这么精致和许多是如此对称的造型,植物应该是能看到的,它们知道这些形态的样子,而且还在继续的演化。其作用一方面是为了适应在植物群落中的地位,以及合理地与其它植物镶嵌,构成复杂、良好的群落结构,而各自能得到其特定生态位的阳光雨露,而且能相互映衬,相互支持和协同发展。显然,对动物的吸引也是其一个方面,不能否认,鸟类的进入,对于植物的生长和繁殖也是很重要的,一方面,它们可以吃掉一部分植物枝叶上的害虫,一方面,它们吞食植物的果实,然后飞到其他地方,把没消化的种子传播到其他地方,为植物的传播、散布和繁衍做出了贡献。

  那么,问题是,植物的这些视力的功能主要分布在哪里?应该是在植物的叶子,而且不仅仅是几张叶子,而是所有的叶子都具备这个视觉能力。

 这里会引申出一个话题,植物在接收到这些视觉信息后,集中到哪里进行处理和思考呢?我推论这个“思考”的地方是在植物的茎,而且可以随着输导组织进入到根,在茎的有活性的木质部和韧皮部的薄壁组织,部分也可能在一些薄壁的基本组织中。而且可以很快的传递信息。这方面,从一些植物一接触就收缩回去,一个明显的防御动作。如含羞草等,而且它们不仅仅是被接触的那张叶收缩,而且是很快一下子几乎是整个植株的所有的叶子近于同时收缩。可见,植物的传感神经似的组织是存在的,而且速度很快。而植物思考、思维的能力方面也是很值得今后深入研究的,比如,植物能知道,或者看到它的果实被食用后,种子被带到更远的地方,帮助其传播了。那么如何才能更好地实现这个目的呢?则植物在这方面进行着不断地进化。有的植物为了自身实现能让其种子跑的更远,自身演化出两个像动物一样的翅膀,种子轻,风一吹,能飞得很远。假如植物看不到,不知道,连种子的翅什么样也不知,不会考虑这些,而且也不知道它的果实被动物吃了之后能把其种子带到可能更远的不同的地点,那么这个进化的动力怎么能形成呢?许多植物的特点表明植物是能对那些现象、行为的信息做出判断和处理的,即相当于动物的思考。这些问题确实还有待于今后深入探究。

  2. 植物的听觉问题

 这个问题以前我曾论述过,植物是具有听力的,不仅仅是一部分如跳舞草这样的植物,而且可能极大部分植物,甚至可能所有植物都具有听力。因此,在比较优雅的声调环境中,如鸟叫、各类好听的动物叫声等,植物会生长发育得更好。

  3. 植物的嗅觉问题 

 植物释放出的味道各种各样,成分也很多。那么植物能知道其释放出的这些味道是怎样的吗?笔者认为应该是懂的。因为它也应具有嗅觉。假如植物对其自身的各处如叶子、花和果实等的气味不知道的话,不知道何味道,不知道浓淡的话,那么它们为何懂得那么去作出反应呢?这不仅仅是被动的代谢的反应。这方面的报道极少,如日本的岗松教授曾把带叶的橘子放到混有十亿分之一柠檬香的香茅醇的碳酸气中,发现在桅叶上的电极电位有变化,表明桅叶有嗅觉(张著偶,1994)。这是用物理设备测到植物对气味的感应,来证明植物可能会有嗅觉。但是对于植物对于气味类别的区分、浓淡的识别等方面能力还有待开展研究。而且植物如何在进化中主动地选择性地进行自身气味类型及浓度的量的释放等机制还有待研究。

  因为,植物不同种类的花,其在色彩和形态上吸引动物外,还在气味上吸引动物,这是其很明显的功能,或者通俗地说是作用。一般植物演化出凡是花的色彩明显,如红色、蓝色、橙色等,而且颜色比较深的话,则其香味一般都是比较淡的,如红山茶、朱瑾、红杜鹃等。因为,其“认为”花的色彩足以达到吸引动物靠近和进来的目的。而那些色彩比较淡,如淡黄色、淡粉红色、白色、淡绿色的花,由于其色彩不明显,为了达到更好地吸引昆虫等动物过来的目的,其花的香气就比前者要浓,有的甚至浓很多,如桂花、九里香、夜来香、许多的兰花等。因此,植物对它们的叶和花等处释放的气味是能了解和把控的。甚至,动物喜欢哪类气味可能也能懂得,因此,大部分的植物的气味是被动物含人类所喜欢的。

 那么,植物的果实也一样,在其没有成熟时,基本没有什么气味,而在成熟后,这时,种子已经发育成熟了,香气很多,有的还很浓,从生理学上看似这时植物的果实已经含了较多能产生香气的有机化合物了。但是为何这时候才形成,假如不形成这些化合物,仅仅是存着淀粉、双糖和蛋白质也可以满足植物种子发育的需求。这些代谢产物,其实应该说主要是为了吸引动物、含人类进行取食的。这样,外果皮、中果皮,部分也为内果皮(平常用语为果肉)的各类糖和淀粉、蛋白质等被动物含人类食用后,把种子丢弃到各地,为植物的传播和繁衍发挥了重要的作用。因此,植物对果实气味的形成,何时释放,浓度怎样也是能感受到的。这个嗅觉的功能主要在哪里呢?笔者认为也同样在叶片为主。

  植物提供给动物含人类等其他生物予生长、发育的食物,提供其生活所需的氧气,为各类动物遮风避雨、吸收净化人类不合理产业运行排放的污染物,构建冬暖夏凉的美好居住和栖息的环境,我们只有更好地研究植物的习性、结构和功能,植物的进化特点,植物对环境的适应机制和对环境的改造与优化作用,保护好生物多样性,才能构建和谐与永续发展的生态系统。

 

                                                                                                                                2018年313




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1 杨正瓴

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