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    你不知道的生存暗戰(zhàn)

    2015-04-03 18:36:05歐陽(yáng)軍
    科學(xué)大眾(中學(xué)) 2015年3期
    關(guān)鍵詞:毒蛾單寧酸橡樹(shù)

    歐陽(yáng)軍

    植物的一生中,經(jīng)常會(huì)受到動(dòng)物的傷害,因?yàn)閯?dòng)物都直接或間接以植物為食,因此植物得想出辦法來(lái)進(jìn)行自我保護(hù)。很多植物并不是干等著食草動(dòng)物來(lái)吃它們的葉子,它們會(huì)反擊,而且用的是致命武器?!暗栏咭怀撸Ц咭徽伞?,那些素食的動(dòng)物又“發(fā)明”出與之對(duì)抗的武器,而那些植物又會(huì)進(jìn)一步采取防御措施……于是,人們?cè)趧?dòng)物和植物之間發(fā)現(xiàn)了極富戲劇性的一幕。

    1981年,一種叫舞毒蛾的森林害蟲(chóng)在美國(guó)東北部的橡樹(shù)林大肆蔓延,讓橡樹(shù)受到了嚴(yán)重危害??墒堑搅?982年,當(dāng)?shù)氐奈瓒径晖蝗讳N(xiāo)聲匿跡,橡樹(shù)林則郁郁蔥蔥,生機(jī)盎然。這使森林學(xué)家們感到非常奇怪,通過(guò)分析橡樹(shù)葉子的化學(xué)成分,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)驚人的秘密:在遭到舞毒蛾咬食之前,橡樹(shù)葉子中的單寧酸并不多,但在被咬食之后,葉子里的單寧酸大量增加。單寧酸跟舞毒蛾體內(nèi)的蛋白質(zhì)結(jié)合后,會(huì)讓葉子變得難以消化,舞毒蛾自然變得食欲不振,行動(dòng)呆滯,很不舒服,結(jié)果不是病死,就是被鳥(niǎo)類(lèi)吃掉。正是依靠單寧酸這種奇妙的“武器“,橡樹(shù)林才戰(zhàn)勝了舞毒蛾!

    無(wú)獨(dú)有偶,在阿拉斯加也曾發(fā)生過(guò)類(lèi)似的趣事。1970年,阿拉斯加原始森林中的野兔繁殖非常迅速,它們啃食植物嫩芽,破壞樹(shù)木根系,嚴(yán)重威脅了森林。為了保護(hù)森林,人們想方設(shè)法圍捕野兔,可是收效甚微。眼看大量森林即將遭到毀滅,就在這時(shí),野兔突然集體生起病來(lái),猛拉肚子,大量病死。這到底是怎么回事?科學(xué)家發(fā)現(xiàn),森林中所有被野兔咬過(guò)的樹(shù)木,在其新長(zhǎng)出的芽葉中都會(huì)產(chǎn)生一種有毒物質(zhì)。正是這種有毒物質(zhì)使得野兔生病、死亡,最終逼得野兔離開(kāi)了森林。

    數(shù)百萬(wàn)年前,由于大群的羚羊、角馬、斑馬吃光了南非草原上的草,習(xí)慣忍讓的長(zhǎng)頸鹿只好向“高層次”發(fā)展,它們長(zhǎng)出長(zhǎng)長(zhǎng)的脖子,可以吃到駝刺合歡樹(shù)冠上的葉子。駝刺合歡最初的防御措施是:在葉子間長(zhǎng)出5厘米長(zhǎng)像鋼針一般堅(jiān)硬的刺,這些刺實(shí)際上是變態(tài)葉。

    長(zhǎng)頸鹿采取了兩種措施來(lái)對(duì)付那種刺。第一,長(zhǎng)頸鹿的舌頭、喉嚨、食道和胃壁都長(zhǎng)了厚厚的“鎧甲”,就算吃下去圖釘,它們也不會(huì)受重傷。第二,長(zhǎng)頸鹿吃葉子的時(shí)候,從不會(huì)垂直對(duì)著樹(shù)枝下嘴,而是活動(dòng)下頜從側(cè)面去吃。這樣它們只接觸刺的側(cè)面,而不會(huì)碰到刺的尖。此外,長(zhǎng)頸鹿的舌頭長(zhǎng)而且窄,舌尖可以靈巧地卷住薄薄的葉子,并把刺從葉子之間挑出來(lái)。

    可是駝刺合歡又有應(yīng)付的辦法:一旦一只長(zhǎng)頸鹿開(kāi)始在一棵樹(shù)上吃葉子,10分鐘之內(nèi),這棵樹(shù)就開(kāi)始在葉子里生產(chǎn)單寧酸,量大時(shí)可以讓“吃貨”死于非命。當(dāng)旱季到來(lái),饑餓的大群羚羊爭(zhēng)先恐后啃吃駝刺合歡的葉子,然后痛苦萬(wàn)狀地嘔吐甚至死去時(shí),長(zhǎng)頸鹿早就想出了對(duì)策。它們?cè)谝豢民劥毯蠚g上啃葉子的時(shí)間從來(lái)不會(huì)超過(guò)5~10分鐘,一旦品嘗出毒素的苦味,它們就踱向下一棵樹(shù)了。

    然而,駝刺合歡卻采用了一種令人難以置信的方法,決心毀了長(zhǎng)頸鹿的美餐。原來(lái),正在被長(zhǎng)頸鹿啃吃的樹(shù)不僅放出毒素保護(hù)自己,同時(shí)還釋放出一種警告氣味,向附近的駝刺合歡發(fā)出信號(hào):“注意!敵人來(lái)了,現(xiàn)在就開(kāi)始放毒!”借著風(fēng)的幫助,50米內(nèi)的其他駝刺合歡都收到了警報(bào),便立即開(kāi)始行動(dòng)。當(dāng)長(zhǎng)頸鹿走到它們那里去吃的時(shí)候,甚至1分鐘不到就得草草收?qǐng)?。沒(méi)吃飽的長(zhǎng)頸鹿只好逆著風(fēng)去找一棵還沒(méi)有收到警報(bào)的樹(shù),若是沒(méi)有風(fēng),它就會(huì)跑上至少50米,也就是跑出氣味警報(bào)的范圍以外才開(kāi)始再啃葉子。

    駝刺合歡能做到的,別的植物其實(shí)也能做到。為什么咖啡樹(shù)的果實(shí)里含有咖啡因,茶樹(shù)葉子里含有茶堿,煙草葉里含有尼古丁呢?它們是為了讓人悠閑地享用嗎?恐怕不是這樣。這些物質(zhì)其實(shí)都是“殺蟲(chóng)劑”。

    含羞草的“害羞”特性,其實(shí)也是一種特殊的自我保護(hù)方法,動(dòng)物稍稍碰它一下,它馬上就會(huì)合攏葉片,這習(xí)慣性的動(dòng)作準(zhǔn)會(huì)讓垂涎它的動(dòng)物大吃一驚,繼而逃之夭夭。

    歐洲阿爾卑斯山上的落葉松也十分有趣,幼時(shí)的嫩芽被羊吃掉后,它就在原來(lái)的地方長(zhǎng)出一簇刺針。于是,新芽就在刺針的嚴(yán)密保護(hù)下安然成長(zhǎng)起來(lái),一直長(zhǎng)到羊吃不著它時(shí),才抽出平常的枝條。

    有的植物為了使自己免受滅頂之災(zāi),還想盡辦法來(lái)使昆蟲(chóng)厭食。昆蟲(chóng)在吃了植物的莖葉以后,就會(huì)消化分解植物體內(nèi)的多糖,在昆蟲(chóng)體內(nèi)產(chǎn)生能量維持生命。有些植物根據(jù)這一情況,制造出一類(lèi)化學(xué)結(jié)構(gòu)跟果糖非常相似的化合物,能成功地欺騙糖苷酶,使它把這種化合物當(dāng)成果糖來(lái)結(jié)合。但這一結(jié)合就破壞了糖苷酶的催化水解反應(yīng),既不能消化纖維素,也就不能變成單糖。結(jié)果昆蟲(chóng)在吃了植物后感覺(jué)不到甜味,因而胃口大傷,不再敢吃。

    但是,也有一些植物學(xué)家不同意植物能夠自衛(wèi)的說(shuō)法,認(rèn)為自衛(wèi)是有目的的反應(yīng),植物沒(méi)有神經(jīng)系統(tǒng),沒(méi)有意識(shí),它們是怎么感知昆蟲(chóng)的侵襲,又是如何調(diào)整體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)去合成一些使害蟲(chóng)望而生畏的化學(xué)物質(zhì)?看來(lái),只有弄清楚這些植物的生理學(xué)機(jī)理,才能最終解開(kāi)植物和動(dòng)物之間的“戰(zhàn)爭(zhēng)”之謎。

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