动物的生长发育对环境的反应都基本上差不多,不管是白天出生还是晚上出生,在夏季出生还是在冬季出生,或是在北方出生还是在南方出生,但是植物对这些环境的反应是有很大差别的 。要是把一个一直生活在北方的植物放到南方去生长,它说不定都忘记了发育的进展,都不知道什么时候开花了 。植物会有很多这样的适应性,而且,植物在光下和在暗中的生长也是不一样的 。在土里面的生长是一种模式,而一旦它从土里钻出来后,就按照完全不同的另外一种模式生长发育了 。因此,植物要根据所处的环境决定自己怎么发育和生长 。
相对于动物来说,植物的一个最显而易见的特点就是植物是固定的 。当然,有些植物也会动,例如上文提到的寄生植物,但它也只能稍微有一点移动,不会太远,只能在它生根发芽地方的附近 。所以,一个植物,虽然它不知道最后会落脚到哪个地方,但是它一旦在哪个地方发芽了,就会在那里生根,生了根后不管它周围环境怎么变化,基本上一辈子就在那儿了——它可能过早死去,也有可能1 000年后还在那个地方 。而动物不一样,动物可以走、可以跑,所以,当其周围环境不适宜时,比如说太冷了或太热了,动物第一想到的是逃避 。但是,面对所有艰苦环境时,植物没有办法逃避:冷,它就要忍受冷;热,就要忍受热;要是有别的虫子过来吃它,它也得忍受 。应对这些环境的方式与动物完全不一样,它也有一个很好的机制保护自己 。例如,一个虫子在一片叶子上吃一口时,别的叶子甚至整个植物就都知道虫子来了,要作好战斗准备 。不光这个植物知道,它还会散发出一种气体,让边上别的植物感受这个气体,让它们都知道这个地方有虫子入侵,大家都作好战斗准备 。植物抗虫就是这个原理 。
我们看植物时,如果不懂得它,会认为它很无聊、很无奈、很无用、逆来顺受,但实际上不是这样的 。如果真正了解它、理解它的时候,就知道它所有基因的表达都在变化,有的基因表达变多了,有的变少了,一切都是为了应对环境的变化 。植物到了一个地方,它就任劳任怨,而且往往是先行者 。在荒无人烟的地方,沙漠或者荒漠,只要有了植物后,慢慢地那个地方就会变得稍好一些,然后,动物就可以去了 。所以,植物是开荒僻壤的先驱,而且它是很无私的,所有动物的食物其能量来源都是植物从光能转化的化学能 。光为植物和整个生命界提供能源,所以从地球表面出现植物开始,植物的所有进化过程都是围绕着怎样把光能利用好,从而让它有充足的能量进行生长发育 。从发芽到开花结种子,植物的一生每一个步骤都和光有关系,光对植物的生长起决定性作用 。俗话说“万物生长靠太阳”,讲的就是光的重要性 。光对种子发芽很重要,发芽后有光、无光对植物的生长方向也起决定性作用 。不同的光环境对植物群体的生长状态也有影响 。植物进化出了很多机制来感受不同的光环境,并在生长发育上作出相应的反应 。
7 植物能看到人类看不见的光
太阳光是由不同波长的光组成 。实际上,人类只能看到很短一段波长的光,叫可见光 。植物虽然也看不了太多,但比我们好一点 。人是怎样看到光的呢?当然要靠眼睛了 。眼睛是一个特殊的器官,它有很多的结构,有角膜、虹膜、玻璃体、晶状体等,通过这些结构就把光聚焦到视网膜上 。视网膜上有一些特殊的区域,特别敏感,里面有两种细胞,都是感光的:一种叫柱状细胞,一种叫锥状细胞 。柱状细胞就是让人感知光的多和少,锥状细胞根据其感受光的颜色不同又分为三种不同细胞:蓝色、绿色和红色色觉细胞 。柱状细胞是看光的多少,锥状细胞是看光的颜色,如红色的光激活了红色色觉细胞,你就能看到红色和红色的东西了 。这样就有了一个问题,视网膜里没有紫色细胞,怎么能看到紫色呢?实际上,当蓝色细胞和红色细胞同时被激活时,加起来就是紫色,我们就看到紫色的东西了 。色盲就是三种色觉细胞中的某一种没有了,对应的那一个颜色的光就看不见了 。从原理上讲,光信号被感受后还要传到大脑才能被人感觉到 。视网膜上的柱状细胞和锥状细胞感受光后,导致膜电压发生变化,并产生一个神经信号,这个信号传递到大脑的某个部分,大脑就一下子运作起来,进行决策来做出一个反应,或是手要伸出去,或者是要跑,或者是单纯的记忆等 。这就是信号的感受、传导和反应,这三件事情发生后,就是看见东西了 。这就是人类的视觉,就是说我们人类(以及其他动物)是通过眼睛看世界的 。还有一个很有意思的问题是,除了眼睛以外,人身上别的地方还能感受光吗?在植物中有一种隐花素(cryptochrome),是感受蓝光的蓝光受体 。实际上,人也有这种蓝光受体,它是人生物钟调控的一部分 。虽然关于生物钟研究的诺贝尔奖针对的是period这个基因,但蓝光受体和它同样重要,因此又被称为生物钟光受体 。这个蓝光受体不在我们眼睛里面,而是在我们身体中别的细胞里面,包括我们大脑里面的某一部分 。总之,虽然身体别的地方也可能感受到光,人主要还是通过眼睛来看世界的 。
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