●房裕東 文 潤語 編
“遠聞其香,而知君至矣?!弊怨乓詠恚寺衩氐穆勏阕R人給了人們無盡的美好遐想。那么,植物是否也有聞香識物的絕技呢?換句話說,嗅覺既然是人們感知世界的一種方式,那它是不是也是植物感知周圍環(huán)境的一種方式呢?
根據(jù)《中國大百科全書》的定義,嗅覺指的是“揮發(fā)性物質(zhì)作用于嗅覺器官產(chǎn)生的感覺”。如此說來,沒有嗅覺器官(如鼻子)的植物是不會擁有嗅覺的。但如果我們將這個定義的范圍放寬一些,將嗅覺視為一種“感知外界氣味的能力”,那么嗅覺不但在植物中廣泛存在,而且植物嗅覺的靈敏度和通過嗅覺得到的信息量,早就大大超出了人們的想象。
菟絲子是一年生寄生植物,纏繞于寄主植物體上,靠吸取寄主的養(yǎng)分和水分生長。人們發(fā)現(xiàn),菟絲子非常喜歡番茄,無論是將番茄放在陽光下還是黑暗中,菟絲子都會“執(zhí)著”地向著番茄的方向生長。難道菟絲子能“聞到”番茄的味道嗎?
為此科學家們設計了一個非常有趣的實驗:將番茄和菟絲子分別放在兩個箱子里,兩個箱子之間僅有一根細管相連。經(jīng)過一段時間的觀察,科學家們發(fā)現(xiàn),菟絲子會沿著細管朝裝有番茄的箱子的方向生長。在另一個實驗中,科學家們將番茄莖提取物涂抹在一根棉簽上,然后將它和其他未經(jīng)處理的、外形一模一樣的棉簽擺放在菟絲子的周圍。結(jié)果發(fā)現(xiàn),無論怎么調(diào)整棉簽的位置,菟絲子總能準確地朝涂抹了番茄莖提取物的那根棉簽的方向生長。通過這兩個實驗,科學家們得出結(jié)論:菟絲子確實是靠“聞到”番茄的氣味而找到番茄的。
最早發(fā)現(xiàn)擁有嗅覺的植物——菟絲子
正常生長的植物會向外界釋放獨特的氣味,這些氣味分子的化學本質(zhì)是具有揮發(fā)性的有機化合物。不同植物釋放的有機物成分和比例不盡相同,植物通過“聞到”周圍不同的氣味,來了解自身所處的環(huán)境,從而實現(xiàn)彼此的交流,科學界把這種現(xiàn)象稱為“化感作用”。
化感作用是指,一些植物通過產(chǎn)生和釋放特定的化學物質(zhì)(化感物質(zhì))影響臨近植物以及自身生長。比如,黑胡桃的枝、葉、果實及根中含有胡桃醌,當黑胡桃的枝葉從樹上掉下來后,經(jīng)雨水反復淋溶和微生物分解,會逐漸釋放出胡桃醌,土壤中極微量的胡桃醌能有效地抑制其他植物種子的萌發(fā),因此黑胡桃樹下很少長有雜草等其他植物,它們也不用擔心被其他植物“搶”走土壤的營養(yǎng)。
已鑒定的化感物質(zhì)涉及有機化合物的各種類型,主要是酚類、萜類、含氮化合物和其他次生物質(zhì)四類。
水稻秸稈的提取物會抑制水稻、稗草、萵苣、鴨舌草等植物根的生長。
當野生棉豆的葉子被甲蟲啃咬后,會迅速產(chǎn)生和釋放化感物質(zhì),通知周圍的葉片。
科學家們發(fā)現(xiàn),當野生棉豆的葉子被甲蟲啃咬后,會迅速產(chǎn)生和釋放化感物質(zhì),通知周圍的葉片“我正被蟲咬,大家快和我一起產(chǎn)生化感物質(zhì),把蟲子趕走吧”。同時,它還會通知花兒“快產(chǎn)生花蜜,讓昆蟲的天敵過來吧”。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面,植物的化感作用會直接或間接影響臨近或后續(xù)(下茬)的同種或異種植物的萌發(fā)和生長,而且通常是抑制作用。這就是為什么有些作物種在一起會增產(chǎn),而有些作物種在一起,不是一方受害就是兩敗俱傷。
比如,水稻秸稈的提取物會抑制水稻、稗草、萵苣、鴨舌草等植物根的生長;小麥的化感作用會抑制棉花、燕麥、玉米、小絨毛草等的發(fā)芽及幼苗生長;西瓜、番茄、大豆、花生、黃瓜等普遍存在自毒作用(因化感作用而致植物自身或同種同科植物之間的生長抑制),從而造成連作障礙(在一塊田地連續(xù)種植同一種作物的情況下,導致該作物生長發(fā)育狀況變差、產(chǎn)量和質(zhì)量下降的一種現(xiàn)象)等等。
當然,植物的化感作用也有產(chǎn)生相互促進的作用。如槭樹和蘋果樹、梨樹,皂角和白蠟樹,馬鈴薯和菜豆,洋蔥和甜菜,玉米和大豆、花生,豌豆和小麥,葡萄和紫羅蘭……它們之間都可通過釋放化感物質(zhì)產(chǎn)生相互促進的作用,如將麥仙翁和小麥混種幾年后,小麥就會明顯增產(chǎn)。
所以,利用好作物間的化感作用,可以在提高作物生產(chǎn)力的同時,顯著抑制農(nóng)田中的雜草和病蟲害,可謂增產(chǎn)又環(huán)?!,F(xiàn)如今,利用化感作用進行作物規(guī)劃管理,已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的一個重要方向。