它们怎样适应环境

无论是高山大泽，还是平原丘陵，都有相应的植物；无论是炎热的赤道，还是寒冷的山巅或极地，都能找到植物的踪迹。植物是怎样适应环境的呢？植物适应环境的办法很多，有些简直令人难以想象。

顶风傲雪的雪莲

雪莲（题图），顾名思义是开在雪山上的“莲花”。雪莲是怎样傲冰斗雪的呢？

雪莲生长在我国西藏南部和四川西北部以及新疆的一些地区，喜马拉雅山脉和青藏高原海拔4 800～5 500米的高寒地带。那儿的山巅终年覆盖着皑皑白雪，即使盛夏季节，也常常是狂风呼啸，大雪纷飞。可是，在这样严酷的环境中，却生长着不怕严寒的植物——西藏雪莲。雪莲是菊科多年生草本植物，与内地菊科植物大不一样。它们特别喜爱冰天雪地，让它们在温暖的条件下生长，反而会热死。雪莲植株低矮，株形美观。夏季开出紫红色的花，为雪山奇观。它们在如此恶劣的环境下能生存下来，靠的是一套奇特的形态结构：它们的身材都不高，在地面上匍匐密生着垫状的叶丛，哪怕是大风也很难吹走它们。外加雪莲的茎叶上长着长而厚的白色绵毛，紫红色的花序也被层层毛茸茸的银白色花苞包裹，这种结构既能防寒保温又能保湿，还能对高山上强烈的太阳辐射起反射作用。雪莲粗壮深长的根系灵活地穿插在乱石之间，既能吸收水分和无机盐，又能防止石块下滑遭到损伤。植物学家告诉我们，低温之所以会影响植物的生长，是因为低温会引起植物体内冰冻。当气温下降到冰点时，植物组织和细胞间隙首先出现了冰块，导致细胞内水分大量外渗。如此一来又反过来促进冰块的扩大，当细胞内部全部结冰，冻害也就发生了。科学家还告诉我们，避免冻害的关键是，当冰块融化时，迅速使来自细胞的水回到原处。雪莲全身的白色绵毛既能起一定的防冻作用，又能在组织和细胞内的冰块融化时，让来自细胞的水分尽快地回到原处而不蒸发，因而保证了雪莲在冰天雪地里的安全。

雪莲是一种名贵中草药，它有祛寒、壮阳、补血的功能，能治疗外伤、月经不调以及肾虚腰痛等疾病。但是，科学家认为雪莲对人类的贡献远不止这些。雪莲能有效地战胜冰雪，这种抵抗力是在漫长的进化过程中发展变化来的。掌握了雪莲抵抗冰雪的原理，对于我们发展高寒地区的植被和当地的畜牧业很有现实意义。

咸不死

白花花的盐碱地，很多植物难以生存，但却是黄须、胡杨、碱蓬、盐角草和胡颓子等抗盐植物的“乐园”。科学家发现，土壤中的盐分过多，渗透压很高的盐水占据了组成根的细胞，给根的吸水造成很大的阻力，久而久之，植物就会渴死。另一方面，土壤中积累过多的可溶性盐类还会毒害根细胞，使根受到伤害。实践证明，土壤中含盐量达到0.05％，大部分植物就不能生存；但是，为什么抗盐植物却能在含盐1％～3％的盐碱地生长呢？

20世纪60年代，美国科学家伯恩斯坦和两位澳大利亚科学家曾用“渗透学说”解释抗盐植物的本领。他们认为，抗盐植物之所以咸不死，是因为叶面的蒸腾作用降低，从而保证了植物体内含有必要的水分。例如，盐角草和碱蓬都有肉质茎和叶，细胞里的细胞质能和盐类结合，不至于发生毒害作用，它们的细胞含水量甚至高达95％，因此具有高度抗盐能力。胡杨、柽柳和匙叶草的茎叶上密布泌盐腺，可以把从盐碱地中吸收的过多盐分从泌盐腺排出体外，风吹雨打，盐分又回到土壤。瓣鳞花呢，能把吸收的盐分溶解在水里，通过叶面分泌出去，水分干了，盐的结晶留在叶面，风一吹就纷纷散落。艾蒿、田菁和胡颓子的根细胞透盐性极小，盐分很不容易渗透进去，另外，它们的细胞内还含有较多的糖类和有机酸，这样就增加了细胞吸水的能力。真是八仙过海，各显神通。在众多的抗盐植物中，黄须的抗盐能力是很突出的。黄须又叫盐吸，是一年生草本植物，叶肥厚多汁，呈棍棒状，上面长了许多茸毛。黄须的根系极为发达，能使士壤变得疏松，渗透力加强。人们曾在盐碱地上种过一年黄须，结果75厘米深的土壤内含盐量只剩0.1％。难怪人们常叫黄须为“吸盐器”。

我国现有约27万平方千米盐碱地，其中耕地占了1／4，研究抗盐植物的抗盐本领，对于人类治理盐碱地，提高作物的收成大有益处。

花儿“发烧”

人们在北极地区看到臭菘花在冰雪中盛开，诧异之余，不禁疑窦丛生：这些花为什么会在那么冷的地方开放？

20世纪80年代初，瑞典伦德大学三位植物学家为了解开这个有趣的谜而奔赴北极。经过调查，他们发现臭菘花盛开的原因是因为花朵内部能保持比寒冷的外界温度高得多的恒温。花儿为什么能“发烧”？三位瑞典科学家认为这跟它们追逐太阳有关。他们将生活在北极地区的仙女木花花萼用细铁丝固定，以阻止其“行动”，然后再在花上放一个带细铁丝探针的测温装置。旭日东升，气温升高时，被细铁丝固定的花朵内部温度要比未固定的低，因为未固定的花朵能随着太阳的运动而一直面朝太阳。因此他们得出结论：花儿向阳能积累热量，有利于果实和种子的成熟。美国加利福尼亚大学的植物学家沃尔则认为，极地花朵“发烧”是因为脂肪转化成碳水化合物释放热量所致。他观察到极地植物臭菘，在连续两星期的开花期间，漏斗状的佛焰苞把花中央的肉穗花序“捂”得严严实实，内部的温度竟然保持在22℃，用向阳理论显然难以解释。经测定，沃尔发现臭菘体内存在一种叫乙醛酸体的特殊结构，它的内部是生物化学反应的最佳场所。当植物体内的脂肪转变成碳水化合物时，花儿就“发烧”了。可不久，沃尔发现在另一种叫喜林芋的“发烧”花儿内部并不存在脂肪转化为碳水化合物的过程。喜林芋“发烧”是靠花儿内部雄性不育部分的“发热细胞”。沃尔因此以为，花儿“发烧”是为加速花香的散发，从而更好地招引昆虫传粉。在寒气逼人的北极地区，一朵朵“发烧”的花就像一间间暖房引诱昆虫前来寄宿，从而借助昆虫完成传粉。但美国植物学家罗杰和克努森却有自己独特的看法。他们认为，这些花儿“发烧”不仅为了招引昆虫，更重要的是为了延长自身的生殖时间，只有这样，才能从容不迫地开花结果，延续后代。

花儿为什么“发烧”？至今尚无统一的说法。大多数人认为，在没有掌握更多的第一手资料前，断然下结论是不可取的。

“自卫反击战”

植物在遇害时能不能像某些动物那样奋起自卫？不少科学家正想方设法对此作出满意的答复。

1970年，美国阿拉斯加州的原始森林中野兔横行。它们疯狂地啃食嫩芽、破坏树根，严重威胁植物的生存。人们绞尽脑汁围捕野兔，但收效不大。就在这时，奇迹出现了。野兔们集体闹起肚子，死的死，逃的逃，几个月后森林中再也见不到它们的踪迹。原来，野兔啃过的植物重新长出的芽、叶中会产生大量的叫“萜烯”的化学物质，野兔吃了它，厄运就降临了。

1981年，同样的事情再度发生。一种叫舞毒蛾的害虫袭击美国东部的橡树林，400亿平方米的橡树林，橡树叶子在短短的时间内被啃得精光。严重的灾情使林学家们感到一筹莫展，因为对付舞毒蛾这种危害强烈的害虫，任何措施都无济于事。可奇迹出现了，植物的“自卫”使橡树林在遭灾一年后恢复了青春。对橡树叶的化学成分分析表明，虫咬前叶子所含的单宁酸并不多，被舞毒蛾噬咬后，橡树叶中单宁酸含量大增。单宁酸一旦跟害虫胃内的蛋白质结合，舞毒蛾就很难将橡树叶消化，变得病恹恹的，不久就一命呜呼，或被鸟类啄食。

英国植物学家厄金·豪克伊亚发现白桦树和枫树也会“自卫”：受到害虫进攻后，几小时或几天内就能生成酚类、树脂等杀虫物质。有趣的是，美国科学家还发现，受害的柳树、糖槭等植物会通过散发挥发性物质，向远处的伙伴发出入侵的警报，及时通知同类做好集体自卫的准备。

植物既无神经，也无意识，它们是如何感受到害虫侵袭的？又是如何适时调整，合成对自身无害、而对害虫却有威胁的化学物质？它们又是如何发出和接收入侵“警报”的？这些至今还是难解的谜。

谁是“纵火犯”

有一段时间，美国加利福尼亚的居民常为不明原因的火灾所困惑。大火突然烧了起来，而现场却找不到任何犯罪痕迹，肇事者究竟是谁呢？很多年过去了，科学家终于查获了纵火真凶——白叶鼠尾草。

白叶鼠尾草为什么会“纵火”？原来，白叶鼠尾草生长时能散发一种叫单萜的无色有机物。单萜具有香气，能抑制其他植物的呼吸，被土壤吸附后还能阻止其他植物种子的萌发。在白叶鼠尾草生长的地方，其他植物就不能生存，唯独同样能分泌萜类物质的加利福尼亚蒿才能生长。夏天，空气中充满了单萜的香气，这种易燃物质达到饱和状态就酿成莫名其妙的火灾。

生物学家把植物产生的、对本身生长并无多大关系的物质叫次生物质。一百多年来，植物学家已经查明了10 000多种包括单萜在内的次生物质的化学结构，并进一步想方设法弄清其生物合成过程。他们认为次生物质实际上是植物对付复杂环境的一种有力武器。有些植物合成的次生物质含单宁、生物碱、萜类或甾类。这些化学物质有的发苦，有的能毒害神经，能有效地防止食草动物对该植物的伤害，或抑制其他植物的生长。例如，大麦根部能分泌芦竹碱和大麦芽碱，胡桃叶能合成胡桃醌，这些物质都能抑制其他植物的生长。澳大利亚的桉树能产生次生物质萜和酚，但在澳洲本地，别的植物已经适应了这种次生物质。当桉树迁植到美国时，次生物质就发挥了威力，能起到抑制其他植物生长的作用。

动物学家发现，植物的次生物质还能帮助动物渡过难关。如有一类植物能分泌有毒的强心苷，斑蝶在它的叶片上产卵，卵孵化成幼虫，长成成虫，体内已积累了大量强心苷，而鸟类不愿吃含强心苷的虫子，这样，幼虫便得以保留下来。自20世纪60年代科学家从未成熟的豌豆荚中提取出豌豆素（一种植物防卫素）起，人们已经从17个科200多种植物的次生物质中提取出植物防卫素。平时，植物并不合成植物防卫素，病原菌入侵或植物表面受伤时，有抗病能力的植株在数小时内就迅速合成防卫素。

植物色素也是次生物质，它包括花色素、类黄酮色素、异戊二烯色素、醌色素等。人们普遍认为，植物制造色素是为了吸引动物，实际上可能还有其他原因，如类黄酮色素能吸收紫外线，因此能保护植物深层细胞不被灼伤，高海拔地区植物的表皮中类黄酮含量较多就是这个原因，等等。