植物的內在生命可能會讓你大吃一驚

植物的秘密生活
植物可以吸引昆蟲來競標。 湯姆·達利摩爾, 作者提供

大約 4.5 億年前,地球的地表是貧瘠的,沒有生命。 第一個單細胞生物出現在海洋中還需要 2 億年,包括第一個藻類 Grypania spiralis,大約是一塊 50 便士的大小。

由許多細胞組成的植物僅存在了 800 億年。 為了在陸地上生存,植物必須保護自己免受紫外線輻射並產生孢子和後來的種子,這使得它們能夠更廣泛地分散。 這些創新幫助植物成為地球上最有影響力的生命形式之一。 今天,植物在地球上的每一個主要生態系統中都有發現,科學家們每年描述的新物種超過 2,000 種。

大衛愛登堡的新紀錄片 綠色星球 將焦點放在植物及其啟發我們的能力上。 在最近的一個例子中,工程師成功地模仿了有翼楓樹種子的形狀 設計 新的風力渦輪機。

植物保留了許多科學家尚未發現的秘密。 但這裡有五個發現幫助我們以新的眼光看待我們遙遠的綠色表親。

1.植物互相“交談”

當然,植物沒有聲帶,所以不能像我們一樣說話。 但它們確實使用化學和電子信號來協調對環境的反應。

當植物細胞受損時,就像割草機割草一樣,它們會釋放出周圍植物可以檢測到的蛋白質片段。 這就像一個鄰里監視系統:當一個植物受到傷害時,會通知其他植物附近有危險。 這可以觸發免疫反應或其他防禦。

同樣,植物可以檢測附近的傳粉者並釋放化學物質來吸引它們。 這些信號使植物成為非常複雜的傳播者。

2.植物可以移動

在他的開創性著作中 植物運動的力量,發表於 1880 年,查爾斯·達爾文描述了植物移開或移向光的能力。 科學家稱之為向光性。 現在已知植物運動不僅受光的引導,還受水、養分的引導,以及對動物放牧和其他植物競爭的反應。

植物可能看起來凍結在原地,注定要留在種子發芽的地方。 但事實上,植物會不斷地調整它們的葉子、根和莖,以提高它們的生存機會。 例如,莖的陰影面總是長得更長,以確保植物在激素介導的過程中向光生長。 根表現出相反的效果,使它們遠離光。


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在某些極端情況下,植物甚至可以穿越整片森林。 游牧藤蔓從樹幹底部向上生長,然後從土壤中分離出來。 後來,他們放下氣生根,再次下降,讓他們 在樹間移動.

3.植物可以在外太空生長

穿越太空並生活在其他星球上的想法長期以來一直激發著人類的想像力。 但是沒有發現與地球環境相同的行星。 我們知道植物是改變環境以適應更複雜生活需求的專家。 隨著早期森林開始進行光合作用,它們為地球大氣提供氧氣並吸收二氧化碳,使地球變得更加宜居。

在遙遠的星球上種植植物會讓它們更適合我們的需要嗎? 在 1950 年代和 1960 年代蘇聯和美國之間的太空競賽期間,科學家們研究了植物如何在太空中生長和發育。 到目前為止,科學家們已經在專門的房間裡種植了 17 種不同的植物,包括像 玉米、小麥、西紅柿和生菜. 在我們的大氣層之外種植地球植物的巨大挑戰仍然存在,包括太空飛行期間的輻射以及與地球相比太空中氣體運動的差異。 如果您認為在家裡養植物很難,請嘗試在太空中進行。

改造行星的能力——使其適合人類居住——仍然難以捉摸。 但過去幾年植物科學的重大進步使這一目標成為一個可以實現的目標,也許在今天活著的人的一生中。

4. 十分之一的植物長在其他植物上

地球上一些最大的生物通常高達數十米。 例如,紅木樹可以長到 100 多米高。 科學家們首先通過訓練猴子或僱用熟練的登山者收集樣本來研究他們高聳的森林樹冠。 有些人甚至使用霰彈槍擊落樣本。

直到 1980 年代,樹冠研究才憑藉從登山運動中藉鑑的繩索攀爬技術,成為一門獨立的科學學科。 後來,起重機、氣球和無人機加入了許多科學家的工具集。 但是為什麼要冒著生命危險去爬樹呢? 那裡怎麼了?

估計到 物種的80% 在森林中,要么使用,要么一生都生活在森林樹冠中。 在所有已知的維管植物物種中,有十分之一——使用脈狀血管將水和營養物質輸送到全身的物種——生長在其他植物之上。

這些被稱為附生植物。 它們不是寄生蟲,而是使用它們的宿主來提供物理支持。 這使它們比生長在光線不足的森林下層的植物更具優勢。 大多數蘭花生長在樹上,一棵樹可以容納多達 50 種附生植物。 通常,這些附生植物比它們的寄主樹長出更多的葉子。

5. 植物可以指示全球變化

有機體對其環境的變化非常敏感,特別是植物已被用於檢測這些變化幾個世紀。 當樹葉在秋天開始變色時,通常預示著涼爽和黑闇月份的到來。

某些蕨類植物特別容易受到當地氣候變化的影響。 薄膜蕨類植物生長在熱帶森林的陰影區域,通常靠近樹根或潮濕的岩石上。 它們依賴水和低溫,是即將到來的干旱和氣溫升高的良好指標。

自 1980 年代以來,全球平均氣溫一直在上升,這是燃燒化石燃料(如煤炭)的直接結果,煤炭是數百萬年前植物在森林早期形成時沉積下來的。 我們生活在一個變化的時代,了解植物如何應對氣候變化可以幫助我們為未來做好準備。談話

關於作者

Sven Batke,生物學講師, 邊山大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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