植物的情感.doc

导语：植物也有情感和智慧吗？它们也会思考也有感官吗？如果这是文学作品中的拟人手法则无可厚非，然而近年来，“植物也有情感”的论调却频繁出现在各种科普读物上，用道听途说的故事作为科学结论。真相究竟是怎样的？在浩瀚的植物王国中，什么才是真正的秘密呢？1 在科学的面具下抽搐的卷心菜早在1848年，德国著名学府莱比锡大学里一位名叫古斯塔夫西奥多费希纳的物理学教授提出一个观点：“植物也有情感，就像人和动物一样。想让植物生长得更健康，就要经常和它聊天，对它付出关心和爱护。”这个观点出现在费希纳教授所著的南娜（Nanna）一书中，但因为当时的费希纳教授处于久病后刚刚恢复健康和工作的阶段，并且他涉及的主要研究领域是心理物理学和哲学心理学，所以这个观点并没有引起关注。后来，最早开始对这个观点进行研究的人之一是印度科学家贾加迪什钱德拉玻色，他主要的贡献是在生物物理学领域中关于各种刺激引发的电传导的实证，例如伤害和化学药剂对植物产生的刺激。十八世纪以来，在动物特定的细胞和肌肉中有电位差的发生，已经形成被公众认可的常识，然而关于植物组织中有电现象发生的知识并没有为人们广泛接受。玻色从1900年开始对植物进行试验，他发明出植物生长描记器，是一种测量植物组织电位和形状细微变化（如弯曲、肿胀等）的灵敏度较高的精密仪器，在仪器的帮助下，玻色发现每一种植物和植物的每一个部分都好像拥有敏感的神经系统，对外界刺激的反应表现为一种抽搐，和动物肌肉的抽搐一样。有一次，英国著名剧作家乔治萧伯纳访问了玻色的实验室，这位素食主义者目睹了卷心菜在被煮熟的过程中表现出来的强烈抽搐，受到了极大的震动。此外，玻色还发现，植物在令人愉悦的音乐声中会生长得更快，而在嘈杂和刺耳的噪音中生长得缓慢。他还宣称，对于肥料、药剂和毒素的影响，如果植物能建立一个新的标准，它们就能在数分钟之内将这些影响终止，植物能感觉到痛苦，能懂得感情等等。这些结论，是通过分析比较植物在不同环境中的细胞膜电位波动得到的。据玻色所说，一株用关心和爱护的感情照料生长的植物，表现出来的振动和承受痛苦折磨的植物完全不同。虽然捕蝇草、茅膏菜、含羞草等植物引人注目的运动早就有人叙述过，但玻色则在藻类甚至菌类中也观察到了类似的现象。他说：“这些记录难道没有告诉我们一些普遍且持久存在的物质的特性？在它们之间没有突然的中断，而是有一种一致并且持久进行的定律。”由此他指出了植物和动物组织的电应激性在功能方面的相似之处，得出动物和植物之间存在并行性的结论。惊恐的喜林芋玻色的实验终结于这样的结论，然而后来一些研究人员断章取义，借助这些试验的表象和反科学的浪潮，将“植物也有情感”这一观点推向巅峰。二十世纪六十年代以来，美国公众对于科学的成果逐渐产生了敌对态度，因为某些科学技术的运用弊大于利，对环境和人们的生活产生了负面影响，尤其是对环境的污染和依靠科技的战争使人们开始寻求一种新的方式来认识我们的宇宙。在这种环境下，一本名为植物的秘密生活的书于1973年出版了，这是由美国记者汤普金斯和园丁伯德合著的。书的内容主要依据是对电生理学数据的解释，将植物描述为拥有和人类和一些高等动物才有的精神属性，包括害怕、愉悦、和其他生物进行交流等等。书中极力推崇的实证是一名测谎专家在无意中开始的一系列试验。这名测谎专家名叫巴克斯特，是美国一名开设测谎仪培训班的专家。1966年2月的一天，巴克斯特突发奇想，将测谎仪连接到办公室观赏植物喜林芋的叶片上，想看看植物叶子的表面电阻是否也同人类皮肤电阻相似，能够随每次的浇水反映出汁液流动的变化。对人使用测谎仪时，能记录下不受控制的自主神经系统的反应（主要是出汗），这种反应常常和说谎及其他情绪障碍有关。记录的方法是测量两个独立的表面电极间皮肤电阻的落差，这种现象被称为心理电流反射。植物叶子中水份蒸发量的增加应该降低叶子上下层表面之间的电阻，从而也能引起记录图形的变化。这似乎是一个合理的开端，然而当巴克斯特看到曲线图时却惊奇地发现，曲线图显示的图形和人在接受测试时，由于受到压力而情绪变化产生的图形非常相似。在好奇心的驱使下，巴克斯特开始研究植物的其他反应。他决定要烧掉这株植物的一片叶子，当他一边在心里盘算这件事情一边找火柴的时候，没有移动这株植物，甚至碰也碰它一下，然而戏剧性的一幕发生了：曲线图上的图形出现了剧烈的变化。巴克斯特在惊讶之余推断，是自己想要烧掉叶子的想法通过某种途径激起了植物的恐惧，他想要证实这一观点，如果他是正确的，那么植物不仅能感知环境，还能感知到一个人对它的意图并且做出反应。于是巴克斯特开始反复地进行这样的试验：划燃火柴站在植物面前，或者在心里冥想要烧掉这株植物。他得到的图形分为有反应和没有反应两部分，不过他没有更客观地分析是否是水在输送过程中使植物某些部分的电阻产生了变化，也没有分析是否是外界影响了测谎仪的指针，而是主观地得出结论：有反应的图形是在他“试图烧掉植物”时产生的，而没有反应的图形是在“假装烧掉植物”时产生的。这一“发现”最初没有引起科学界的注意，接下来巴克斯特进行了另一个试验，声称在植物面前将丰年虾投入沸水中煮死，会使植物产生电生理反应，也就是说，植物和其他生物之间存在交流，植物能对其他生物的变化产生反应。1974年，随着植物的秘密生活的畅销，巴克斯特的理论开始广为人知。1975年，霍洛维兹等三名科学家在科学上发表了一篇文章，阐述了他们重复巴斯科特关于在喜林芋面前煮死丰年虾的试验和结果。三位科学家对试验条件进行了改进，将植物置于不透光的房间内，并且接地以减小电阻；将植物冲洗干净减少叶片的灰尘；五个注水容器中只有三个里面装着虾，另外两个里面只装着水；通过螺旋管道将丰年虾投入沸水中；用录像对煮虾过程进行检测；使用高灵敏度的仪器进行测量等等。再者，这次的试验使用了60只丰年虾，而巴克斯特之前使用的只有13只。这次试验的条件从传统科学试验范例上讲是更加规范的，但是没有产生和巴克斯特试验相同的结果。然而巴斯科特指责三个科学家在试验基本条件的设置上犯了错误，例如，试验前冲洗植物的叶子会影响它们和科学家之间的关系。流言终结者最近，探索频道的节目流言终结者播出了一期节目，旨在用试验来证实或者反驳这个观点。试验将测谎仪的电流计连接在植物上，然后对植物或者植物周围环境中的物体进行实际和想象的伤害。最初，电流计显示一些令人惊讶的数据，有三分之一的数据显示出了植物的反应，然而此时研究人员在实验室里，他们注意到他们自己的活动产生的振动会影响到测谎仪的指针，当他们离开试验室，再重复相同的试验，测谎仪依旧显示出了三分之一的结果有反应。所以让人不能确定的是，试验的结果究竟是试验本身产生的，还是只是外界影响产生的。稍后的试验，研究人员使用了EEG（脑电图描记器）来提高记录的精确度，于是没有观测到任何反应。当研究人员使用机器将鸡蛋推入沸水时，植物什么反应也没有，虽然这可能被归结为鸡蛋还不具备交流的能力，但这指出巴克斯特的观点是经不起验证的，进一步说，异常的现象不能被重现，如果一项实验不能被重复，就不是科学。为了证实一种植物或动物身上的确有感受行为发生，必须要说明该生物体或其中某一部分能够对外界的某一刺激作出系统的反应。就大的刺激来说，信号的形状、大小以及刺激与反应之间的时间间隔，都是很容易鉴别的。而对小的刺激来说，主要问题是要把信号本身同“噪声”区别开来，这种噪声在生物系统中，类似收音机内的静电干扰。生物系统内噪声有时确实非常强。例如，多数动物的感受器官都能释放出象真正的信号那样的电脉冲，只不过它们是无规则的，因而往往不容易辨出它们对弱刺激的反应。通常用来区分信号和噪声的技术，要么是找出刺激开始后是否发生带有固定时延的脉冲，要么是用计算机技术确定刺激过程中平均值号频率是否高于无刺激的时候。在植物的秘密生活一书中可以看出，“植物具有情感”这一理论的支持者既不能区分开真正的反应信号和噪声，也不能找出接收信号和发出反应的部位和结构，经受不起科学原理的考验。植物是长着纤维素的生物，它们的细胞膜是纤维素构成的，它们没有神经和感觉器官。动物不具备纤维素但确实长着神经和感觉器官，能体验到痛苦、愉悦和各种各样的情感。大脑和神经系统是感知能力的必须条件，而植物没有大脑和神经系统。植物对物理和化学的刺激都会产生反应，但没有理由将这样的反应归结为植物有意识去做出这些反应，认为它们是有自我认知和认知能力的生物。植物有DNA，它们的进化演变是自然选择和人工选择的结果，一些植物的适应能力看上去充满智慧，但被称为植物智能，或者被主张称为“植物神经生物学”应仅仅被看作一种比喻，在植物王国中，找不到任何一种复杂程度能与昆虫甚至蠕虫神经系统相近的解剖结构，更谈不上同能够应付各种错综复杂事物的高级灵长类动物大脑皮层相比了。二植物的真相被麻醉的含羞草一盆茂盛的含羞草被带到麻醉师的实验室，在轻微的触碰下，含羞草的叶子很快就合拢并垂下，说明它非常健康。这时，麻醉师将含羞草放在盛水的盘子中，并向水里注入少量乙醚，乙醚是一种麻醉剂，会通过花盆下的渗水孔渗透到含羞草根部的土壤中，被含羞草“喝”到体内。一个小时后，麻醉师再次触碰含羞草叶片，甚至剪掉一小块，含羞草竟然纹丝不动。难道它和动物一样，也被乙醚麻醉了吗？乙醚主要作用于中枢神经系统，引起全身麻醉，它引起的意识障碍与脑干网状结构上行激活系统抑制有关，而肌张力减弱则是抑制脊髓所致。然而含羞草没有脑干和脊髓这些神经系统，它是怎样被麻醉的呢？含羞草在受到外界刺激，如触碰、温度升高、风吹和摇晃时，叶片会迅速合拢下垂，这样的运动叫做感震性运动。含羞草产生感震性运动的原理是叶枕的细胞失去膨压。大部分成熟的植物植株内细胞的液泡很大，当液泡吸水膨大时，会将周围的细胞质往细胞壁上推挤，在细胞壁上产生一种叫做膨压的压力，这时植物的叶片在胀鼓鼓的细胞支撑下是舒展开的。然而当含羞草受到干扰，茎上的叶枕在刺激下释放出化学物质，其中包括钾离子，钾离子会促使水分从液泡中迅速排出，这时细胞失去膨压而萎缩，于是叶片迅速地合拢下垂了。不过，乙醚究竟是麻醉了细胞的哪个部分呢？原来，含羞草的细胞中还含有一种肌动蛋白，肌动蛋白在动物的肌肉纤维里很常见，参与肌肉的伸缩运动，而在含羞草的细胞内却是呈细密的网状结构，支撑含羞草的细胞。肌动蛋白中的磷酸在细胞失去膨压的同时脱落，致使肌动蛋白束散开，细胞内水分得以排出。而乙醚是一种可以不让磷酸脱落的化合物，当含羞草“喝掉”一些乙醚后，细胞不会发生变化，无论怎样触碰都纹丝不动了。值得一提的是，如果将含羞草和测量电流的仪器连接在一起，那么会看到含羞草在产生感震性运动时发出微弱的电流讯号，这就是植物细胞中的液体随着带电离子的运动而穿透细胞膜，在细胞膜两侧形成的电位差，即膜电位。如果仪器捕捉到这个过程，看上去就像植物对外界产生了反应。其实，植物身开花时花梗的运动、干渴的根系在雨中吸水或者植物受到敌人的侵害等等都会产生电流活动，如果将其归结为意识和情感，就大错特错了。嗅觉灵敏的菟丝子菟丝子是一种寄生植物，根和叶都退化了，因而只含有极少的叶绿素，不能自己进行光合作用。它细长的茎是一种爬藤状构造，用来攀附在其他植物上。当菟丝子的籽苗破土而出找到宿主，便从茎上生长出一种吸器，刺入宿主植物的维管系，这时它的根完成了使命，很快便枯死，菟丝子开始依靠吸取宿主的养分为生，如果吸取到足够的营养，它每天能长12厘米，它还能吸附在自己的茎上，形成重重叠叠的包围。菟丝子对宿主的影响很大，因为它吸取了大量的养分，所以会抑制宿主的生长，一旦草本植物遇上菟丝子，几乎就是死路一条，就连多年生的木本植物在菟丝子的缠绕下也会出现落叶、落果、顶枝枯死、叶面缩小，开花延迟或不开花，甚至不结实等营养不良的症状。菟丝子是一年生草本植物，但它一年内可以结出三万颗种子，在来年春天继续繁衍。 貌似强大的菟丝子有一个致命的弱点，就是在籽苗出土之后必须尽快找到宿主，否则它活不过一个月就会死亡。虽然种子散落的地方不同，但菟丝子依然能准确地找到自己喜欢的宿主，它是怎样做到的呢？有科学家认为是宿主周围的光线和水分引导菟丝子的籽苗往此方向生长，但宾夕法尼亚大学的研究人员却用实验验证了一个推测：菟丝子是依靠“嗅觉”来寻找宿主的。在试验中，研究人员将番茄植株的气味提取出来，注入一个橡胶管子中，将番茄味橡胶管和一株真正的番茄种入土壤中，并在番茄植株上加一个玻璃罩子，隔离掉植株散发出来的气味。这时将菟丝子的籽苗种在它们之间，看看菟丝子会如何选择。刚开始，菟丝子似乎有些犹豫，晃动着不知道选哪边，不过很快它就做出决定，伸向了溢满番茄味道的橡胶管。菟丝子是怎样“闻到”宿主的味道呢？原来，番茄释放出的挥发性化学物质通过空气散播，菟丝子接收到化学物质的信号，以此为线索来确定宿主植物的方向。如果再做一个试验，让菟丝子在它喜欢的宿主番茄和非宿主小麦之间选择，这食客表现出优先选择前者。进一步的实验证明吸引是来自宿主植物释放出的许多个单独的化合物，而小麦那样的非宿主植物释放出来的是单一的充满驱逐信号的化合物。烟草的化学武器番茄释放的“欢迎味道”惹来了寄生植物的追踪，这种给自己找麻烦的事情在生物界并不多见。在没有园丁除草的野外，大多数植物使用的化学武器都是为了抵御敌人的侵害。在美国犹他州的沙漠里，干旱、高温和雷电常常引起野外大火。大火过后，烟雾中的化学物质唤醒了沉睡中的野生烟草类植物这也许是能够在一片荒芜上长出的最早的植物了。饥饿的昆虫接踵而至，贪婪地啃食多汁柔软的嫩叶。可是没过多久，这场盛宴就停止下来，虫子们纷纷仓皇逃走，不见踪迹，看上去似乎是植物采取了反攻并取得了成功。研究人员将烟草植物的叶子带回实验室，检验其中的成分，发现每一小片叶子中所含的尼古丁大约有510毫克，相当于810支香烟中的尼古丁含量。当蝗虫大嚼烟草植物的叶片时，叶片中迅速充满尼古丁，这对于蝗虫来说真是剧毒的一餐。于是这些昆虫开始被麻痹，它们的肌肉紧缩使得呼吸停止，心跳变得不规则，等到稍微恢复知觉后，便逃得无影无踪。然而战争还没有终结。太阳落山以后，烟草植物最大的天敌从地底下冒出来了那是烟草天蛾，它们彷佛就是为损害烟草植物而生的。烟草天蛾在地面晾干翅膀，喝下一些露水，便开始在烟草植物上产下大量的卵。烟草天蛾成虫对嚼食烟叶不敢兴趣，但它们的幼虫却以此为美食。天蛾幼虫不到一周便会孵化出来，每天吃掉的叶子超过它自身的重量，它们不会被烟叶中的尼古丁打败，反而非常享受这样的大餐。这时，受到敌人围攻的烟草不得不启动后备计划求救。一股比整个星期都没清理过的烟缸更难闻的味道从烟草植物的叶片飘散出来，援军很快就应诏而来，那就是最喜食天蛾幼虫的大眼长蝽。正是植物发出的气味，让它们知道了哪里能找到猎物，天蛾幼虫很快就成为了大眼长蝽的美餐。野生烟草拥有毒素、警报呼叫和贴身保镖三大武器来抵御昆虫的侵害，这种通过释放化学物质来自卫或者求救的能力在很多种植物身上都能找到，有一些植物在受到动物伤害后会释放出强烈的化学信息，为身边的同类报警。植物使用和接受化学信息的现象已经被现代科学归纳为植物化学学的一个门类，而并非通过神经系统进行的情感交流，不带有动物之间传递信息的任何特征。食虫植物的智慧在植物王国中，食虫植物恐怕是最明显地展示出“智慧”的植物了。食虫植物是指通过诱捕并消化小动物或原生动物来补充自身所需一部分营养的植物，广为人知的是一些诱捕昆虫和节肢动物的种类，如猪笼草、瓶子草、捕蝇草、芽膏菜和狸藻。食虫植物分布得很广泛，但相当稀有。它们完全受到栖息地的限制，如土壤养分极其有限的沼泽，但沼泽往往能提供充足的阳光和水分，只有这样极端的条件才能形成食虫植物喜爱的环境，因为正是这样苛刻的环境才使食虫植物进化出了依靠捕食动物来补充营养的特质。植物需要氮元素才能进行蛋白质合成，钙能强健细胞壁，磷酸盐能合成核酸，铁能合成叶绿素。沼泽土壤通常浸泡在水中，有助于铵离子的生成，其PH值在4到5之间。铵能够被植物当做氮的来源，但它的高毒性意味着它在提供养分的同时也会带来损害。不过，这种环境的栖息地是温暖、阳光充足和长期潮湿的，植物不会经历太多和泥炭藻的竞争，尽管如此，食虫植物还是会分布在一些不太典型的地区，如露叶毛毡苔科可以生活在沙漠边缘，而捕虫瑾可以生长在石灰岩峭壁上。在所有被研究的案例中，食虫植物都利用动物提供的营养作为氮、磷和钾的来源，来进行植株的生长和繁殖，一些食虫植物对有机氮和无机氮的选择和均衡利用也精确得令人乍舌。不过对环境的选择和适应并不是食虫植物表现出的最