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植物有神经系统吗?/刘胜祥/奇闻异事求解169/20200725

 资源与环境保护 2020-09-25
 向日葵的花盘随着太阳东升西落而转动,含羞草的叶片受外力触摸出现收缩和舒展。更为神奇的是一类食虫植物,它们捕食昆虫的动作就象一台机器按照一系列指令在精确操作。
向日葵
含羞草
茅膏菜
黄花狸藻
捕蝇草
  我在江西庐山山南的一座小石桥边见过茅膏菜,它的捕虫叶为匙形或球形、表面长有突出的腺毛,腺毛的顶端分泌粘液,当小虫触动叶片上的一些腺毛时,其他腺毛同时卷曲,将捕获物团团围住。我在湖北沙洋的一个水塘里采集过黄花狸藻。生在水中的狸藻,在它羽状复叶小裂片的基部生有一个球状的捕虫囊,小囊平时呈半瘪状,它有一个可以开合的口,周围有触毛。当水中小虫碰到这些触毛,小囊就迅速鼓大,小虫随着水流吸进囊内,囊口也立即关闭,挡住小虫的出路。捕蝇草它的叶子以中脉为界,分为左右两半,像贝壳一样可以随意开合。当贪吃的蚂蚁或其他小虫子爬到叶子上面去时,叶子两半会迅速闭合,能以极快的速度将其夹住,并消化吸收。叶缘的刺毛互相交错绞合,把昆虫活活关压在中间。
如果这些动作发生在动物身上,例如机械刺激角膜可以规律性地引致眨眼,用神经系统的反射原理来解释是完全没有问题的。实现反射活动的神经结构的一个反射弧由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五个部分组成。动物体内发现有完整的神经系统的结构,但是在植物的解剖结构中没有发现。现在对植物的这些运动原理解释比较复杂,一般从激素的分布、压力的变化、生长速率等方面加以说明。在自然界中,只有动物才具有神经系统,这似乎已成了一条公理。
1978年,我在学校图书馆读过一本日本科学家编写的《植物有神经系统吗?》,32开本,很薄。当时,植物生理的课没有上,许多内容看不懂,现在对书中的内容已经记不清了,但是这个书名一直引起我的兴趣和思考。
 最先提出挑战的人是达尔文——生物进化论理论的创始者,有一次,达尔文发现捕蝇草的叶片上,有几根特殊的“触发毛”,而且只有当其中一根和二根被弯曲过来时,叶片才猛然关闭。于是,他提出了一个大胆的假设:这种行为的发生,一定是由于某种信号极快地从“触发毛”传到捕蝇草叶内部地运动细胞,快的简直像动物神经中的电脉冲。电信号是神经系统工作的特征之一。科学家的研究发现,植物的确存在着一定的电信号。
有一次,我参加中学生创新大赛的评选工作,有一个学生的作品是播放不同音乐测试番茄的电信号的变化,这是我等一次目击植物有电信号的试验,看的让人如梦幻一般。有试验表明:触摸含羞草的叶片时,在叶片上可以测试到一定的电压波动。当西红柿的叶片被压碎时,在其芽上也能记录到电信号的变化。一般情况下,在植物的韧皮部,电信号的波动最为强烈。有人认为,植物可能也像动物一样有一个神经系统,控制着植物的生理机能,使之能适应外界的环境。有人做过试验,苹果树中的养料输送速度是每小时平均几厘米,在和谐的钢琴曲刺激下, 速度提高到了每小时一米以上。  噪音的影响能使花卉的生长速度平均减慢百分之四十左右,在噪声强度为140 分贝以上的喷气式飞机机场附近, 农作物产量总是很低, 有不少农作物甚至会枯萎。在摇滚乐作用下, 植物会逐渐枯萎, 动物会渐渐丧失食欲……
  我以为,以后还会有更多的科学实验挑战植物有神经系统的观点,颠复现有的理论在科学发展的历史过程中是经常会发生的事情。
此文曾在本公众号上发布过,这次略作修改。
20170825 周末植物漫谈22 植物未解之迷01——植物有神经系统吗?





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