专题
首页  >  专题  >  媒体视点  >  名刊精选  >  《科学24小时》

《科学24小时》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

旨在向全国广大群众,特别是具有中等文化程度的广大青年,普及科学技术知识,繁荣科普创作,启迪思想,...

文章数

植物善“闻”的奥秘

2018-03-19 21:24:00

  自然界的香味叫人开脾健胃,恶臭味则令人掩鼻。为什么要“掩鼻”呢?因为鼻子是“闻”气味的惟一器官,掩住了鼻子,就等于关闭了嗅觉器官。

  “五官”之一的鼻子,具有独特的功能。人类不但利用它识别气味,还利用它呼吸,保障进入肺部空气的质量。而动物的鼻子也跟人类的鼻子一样,有闻味、呼吸、发声共鸣的功能。更为有趣的是,不同动物的鼻子还附加了各自不同的功能:大象、马来貘等动物常利用鼻子来自卫、进食和饮水;海豹的鼻孔可自由关闭,以避免潜水时呛水;水禽的外鼻孔虽然不能闭合,但在入水后,鼻粘膜也能将外鼻孔堵住,使水无法进入鼻腔内;猪的吻鼻常用来拱土觅食;在南太平洋哈伊艾伊群岛上,还生息着一种“鼻行类动物”,它们的鼻子有的像柱子,有的像喇叭,有的像蜗牛,全部当作脚使用,走路时脑袋朝下、尾巴朝上,倒着走路……

  人与动物的鼻子五花八门,功能巨大。那么植物呢?植物也有鼻子吗?答案是有。植物不但有鼻子,而且不止一个,它们会呼吸,也会“闻”气味。

  2006年,美国科罗拉多州立大学生物学教授琼·梅德福带领她的研究小组与防御专家一道,“研制”出一种能够保护人类生命的“反恐植物”,这种具备“反恐”能力的植物其实都是天然植物。当环境中有危险物存在时,“反恐植物”的鼻子——DNA中的受体蛋白质就会“闻”到威胁物的刺激,并及时释放出一种名为萜烯类化合物的特殊物质以“自卫”。这样,当“反恐植物”“闻”到污染物或爆炸物等化学物质时,不管“威胁物质”是隐藏在水中还是大气中,它们都能够以相同的方式对外发出警报信号。安全部门收到“警报”后,自然就能采取相应的措施。据梅德福介绍,只要研究人员“教给”植物侦查爆炸物和污染物的本领,大自然中的任何植物都可以成为“反恐植物”。

  科学家发现,植物“鼻子”闻气味的本领甚至超过人和狗。有人做过测验,当空气中氟(一种有毒物质)的浓度在亿万分之四十时,人类必须使用精密仪器才能测出来,鼻子再灵也闻不到,但剑兰的叶片却可以“闻”到,并且闻到这种气味之后3小时内,它就会在叶片上用伤斑告诉你:空气中有氟。其他植物如番茄、棉花、桃、梅等也对氟很敏感。能“闻”出二氧化硫的植物有苹果树、紫茉莉、棉花、女贞、水杉、莹草等,而苔藓、地衣一闻到二氧化硫,很快就会枯死。

  会“闻”氯气的植物有木棉、大红花、水石榕、假连翘等。

  有些植物在“闻”到不同的有害气味时,还会用不同的受害症状表现出来。例如受到二氧化硫气体危害时,多数植物在侧脉间的叶面上会出现土黄色或暗褐色的伤斑;受氟化氢危害的叶片则是叶尖或叶缘出现浅褐色或红色的坏死斑或条斑。

  那么,植物是怎样“闻”出空气中的有毒气体的呢?这与叶片的结构有密切关系。以二氧化硫为例,空气中的二氧化硫通过植物叶片的气孔进入,很快扩散到叶肉组织,它能破坏细胞的叶绿体并使组织脱水、枯死。其毒害机理是因为二氧化硫进入细胞后与水反应,形成亚硫酸和亚硫酸离子,而后植物又慢慢将其氧化为硫酸离子自行解毒。如果亚硫酸离子不断增加,其含量超过植物的解毒能力时,就会破坏叶肉组织,使叶片水分减少,叶绿素A与叶绿素B的比值变小,糖类和氨基酸减少,叶片失去绿色,影响植物的生长、发育,严重时还会使细胞发生质壁分离,叶片逐渐枯焦,慢慢死亡。

  植物的“鼻子”遍布全身,只要有“气孔”的地方,就有它们的“鼻子”。先说说植物的地上部分的叶、嫩茎、果实、种子和花朵吧,它们上面布满了密密麻麻的“鼻子”,其中以叶子表皮上的“鼻子”最多。一般情况下,它们只起到“呼吸”的作用。气孔若被堵塞,“呼吸”不畅,植物的生命就会受到威胁。所以花卉师傅常告诉我们,要及时冲洗盆花叶面上的积灰。

  令人惊讶的是,植物的地下部分也长有“鼻子”,并且非常独特。植物的“地下鼻”凭借“闻”,就能让植物的根须在泥土中自行穿越。比如豆类植物能凭借“鼻子”的“闻”,想方设法找到根瘤菌。“地下鼻”们还能分辨出哪些根须是自家兄弟,哪些是竞争者,哪些是敌人。当植物发现周围的“邻居”不是同宗兄弟时,便会投入更多的精力,加快根部生长,与竞争者争夺地盘。倘若遇到了“敌人”,植物则会一边壮大自己,一边“审时度势”,如果实在敌不过,就进行弯曲生长。植物的“地下鼻”长在什么地方,原理是什么,还有待进一步探索。

上一篇:水下潜艇是如何接到作战指令的
下一篇:E-ELT:沙漠里的“地球之眼”
©2011-2017 版权所有:中国数字科技馆
未经书面许可任何人不得复制或镜像
京ICP备11000850号 京公网安备110105007388号
信息网络传播视听节目许可证0111611号
国家科技基础条件平台