植物的一生中,经常会受到动物的伤害,因为所有的动物都直接或间接以植物为食,植物因此采取各种办法来进行自我保护。很多植物并不是干等着食草动物来吃它们的叶子,它们会反击,而且用的是致命武器。“道高一尺,魔高一丈”,那些素食的动物又“发明”出与之对抗的武器,而那些植物又会进一步采取防御措施……于是,人们在动物和植物之间发现了极富戏剧性的一幕。
植物战胜了动物
1981年,一种叫舞毒蛾的森林害虫在美国东北部的橡树林大肆蔓延,把4平方千米的橡树叶子啃食精光,橡树林受到了严重危害。可是到了1982年,当地的舞毒蛾突然销声匿迹,而橡树林则郁郁葱葱,生机盎然。这使森林学家们感到非常奇怪,因为舞毒蛾是一种极难扑灭的森林害虫,大面积的虫害更难防治,舞毒蛾怎么会自行消失的呢?通过分析橡树叶子的化学成分,科学家发现了一个惊人的秘密:在遭到舞毒蛾咬食之前,橡树叶子中的单宁酸并不多;但在咬食之后,叶子中的单宁酸大量增加。单宁酸跟舞毒蛾体内的蛋白质结合后,使得叶子难以消化。而吃了含有大量单宁酸的橡树叶子,舞毒蛾自然变得食欲不振,行动呆滞,很不舒服,结果不是病死,就是被鸟类吃掉。正是依靠单宁酸这种奇妙的“武器”,橡树林才战胜了舞毒蛾!
无独有偶,在阿拉斯加也曾发生过类似的趣事。1970年,阿拉斯加原始森林中的野兔繁殖非常迅速,它们啃食植物嫩芽,破坏树木根系,严重威胁森林的生存。为了保护森林,人们想方设法围捕野兔,可是收效甚微。眼看大量森林即将遭到毁灭,就在这时,野兔突然集体生起病来,猛拉肚子,大量病死,几个月之内,野兔的数量急剧减少,最后在森林中消失了。野兔怎么会突然消失了呢?科学家发现,森林中所有被野兔咬过的树木,在其新长出的芽叶中都会产生一种有毒萜烯。正是这种化学物质使得野兔生病、死亡,最终离开了森林。
长颈鹿和驼刺合欢之间的拉锯战
数百万年前,由于大群的羚羊、角马、斑马吃光了南非草原上所有的草,忍让的长颈鹿只好向“高层次”发展,它们长出长长的脖子,身高达到5.8米,可以吃到驼刺合欢树冠上的叶子。驼刺合欢最初的防御措施是:在叶子间长出5厘米长像钢针一般坚硬的刺来,这些刺实际上是变态叶。
长颈鹿采取了两种措施来对付那种刺。第一,长颈鹿的舌头、喉咙、食道和胃壁都长了厚厚的皮制“铠甲”,就算吃下去几千克图钉,它们也不会受重伤。第二,长颈鹿吃叶子的时候,从不会垂直对着树枝下嘴,而是活动下颌从侧面捋着吃。这样它们只接触刺的侧面,而不会碰到刺的尖。此外,长颈鹿的舌头长而且窄,舌尖可以灵巧地卷住薄薄的叶子,并把刺从叶子之间挑出来。
可是驼刺合欢又有应付的办法:一旦一只长颈鹿开始在一棵树上吃叶子,10分钟之内,这棵树就开始在它的叶子里生产一种毒素,量大时可以致动物于死命。南非动物学家乌特尔·霍文发现,这种毒素就是被化学家称为单宁酸的鞣酸,如果动物把它随着叶子一道吃下去,就会有越来越强烈的恶心感觉,于是就停下不吃了。只要停得及时,毒素便不会导致太糟的后果。
当旱季到来,饥饿的大群羚羊争先恐后啃吃驼刺合欢的叶子,然后痛苦万状地死去时,在草原上自由行动的长颈鹿很久以前就已想出了对策。它们在一棵驼刺合欢上啃叶子的时间从来不会超过5-10分钟,一旦品尝出毒素的苦味,它们就踱向下一棵树了。然而,驼刺合欢却采用了一种令人难以置信的方法,决心毁了长颈鹿的美餐。原来,正在被长颈鹿啃吃的树不仅放出毒素保护自己,同时还释放出一种警告气味,向附近的驼刺合欢发出信号:“注意!敌人来了!快救你们自己吧,现在就开始放毒!”借着风的帮助,50米内的其他树都收到了警报,便立即开始行动——在5-10分钟内释放毒素。当长颈鹿走到它们那里去吃的时候,甚至1分钟不到就得草草收场。没吃饱的长颈鹿只好再往前走,而树保住了它们的外衣。
尽管驼刺合欢似有“心灵感应”的本事,可是长颈鹿也很狡猾,它一发觉嘴里的叶子开始变苦了,就不随意去找另一棵树,而是过着风去找一棵还没有收到警报的树。若是没有风,它就会跑上至少50米,也就是跑出气味警报的范围以外才又开始啃叶子。
另一种合欢对付长颈鹿则有一个绝招:它的每一根刺都从一个小红萝卜那么大的球体里伸出来,假花散发出的浓郁蜜香招引了蚂蚁。蚂蚁发现那个空球体很适合居住,于是筑巢留了下来。这样它们就成了树的“贴身保镖”,能阻止各种吃叶子的动物。而长颈鹿对蚂蚁的惧怕远远超过对刺的惧怕,避之惟恐不及。现在,这种奇特的“蚂蚁合欢”在塞伦盖蒂草原上的数量大大增加,植物就是这样极其巧妙地保护自己不被啃得光秃秃。
现在看来,大自然预先采取了措施,既不让合欢被长颈鹿吃秃了,也不让长颈鹿饿死,没有一种树木和草会被消灭光,也没有一种动物被剥夺了生存的权利。动物和植物之间就像是订立了一项“和平协议”。
植物对付动物的种种绝招
合欢能做到的,别的植物其实也能做到。为什么咖啡树的果实里含有咖啡因,茶树叶子里含有茶碱,烟草叶里含有尼古丁晓?它们是为了让人悠闲地享用的吗?恐怕不是这样。这些对我们有提神或镇定作用的物质其实都是毒素,是真正的“杀虫剂”,是这些植物用来杀死那些要吃它们的果实或叶子的昆虫及其他动物的。生物学家给蝴蝶幼虫和蚊子幼虫施了小剂量的咖啡因,它们就不再吃东西了,像触了电似的到处乱爬,生长也停止了。如果施用大剂量,它们会在24小时内死掉。而喷过咖啡因的番茄,也再没有什么啃叶子的昆虫会碰了。
沙漠中的仙人掌,它们的叶退化成刺,浑身的刺好像一个大荫棚,而且那些刺密密麻麻,让人难以接近。在沙漠里绿色植物十分稀少,仙人掌如果没有这些扎人的刺,很容易就成了沙漠中食草动物的一顿美餐。含羞草稍被触摸,就会自然地收缩起来。科学家观察发现,含羞草的这种特性,其实也是一种特殊的自我保护方法。含羞草的害羞特性,不仅能避开狂风暴雨的袭击,据说还能防止动物的伤害呢。因为动物稍稍碰它一下,、它马上就会合拢叶片,这习惯性的动作准会让垂涎它的动物大吃一惊,继而逃之夭夭。
凡到我国东部和西南山区旅行考察的人,都要特别留心一种带刺的树木,它的树干上、枝条上,甚至叶柄上都长满了大大小小的棘刺。野兽不敢靠近它,鸟儿根本无法在上面立脚,因此它又有“鹊不踏”的别名。看来树上的这些尖刺,对防止动物的不法侵害非常管用。欧洲阿尔卑斯山上的落叶松也十分有趣,幼时的嫩芽被羊吃掉后,它就在原来的地方长出一簇刺针。于是,新芽就在刺针的严密保护下安然成长起来,一直长到羊吃不着它时,才抽出平常的枝条。
有的植物为了使自己免受灭顶之灾,就分泌出某些化学物质来对付动物。比如昆虫在吃了植物的茎叶以后,就会消化分解植物体内的多糖。昆虫的胃里有糖苷酶,它能促使多糖水解而变成单糖,在昆虫体内产生能量维持生命。有些植物根据这一情况,制造出一类带羟基的吡咯烷化合物,其化学结构跟果糖非常相似,能成功地欺骗糖苷酶,使它把这种化合物当做果糖结合。但一结合就再也掉不下来了,这样就破坏了糖苷酶的催化水解反应。昆虫吃下去后,纤维素不能消化,也就不能变为单糖。结果昆虫在吃了植物后就感觉不到甜味,因而胃口大伤,不再贪吃。植物就这样想尽办法来使昆虫厌食。
南美洲的一种野生马铃薯对付昆虫更有绝招。它的叶子上长着两种纤毛,如果蚜虫碰弯了其中一种,它就会分泌出一种胶来把蚜虫粘住;如果另外一种纤毛折了,则会有一种气体散发出来。奇妙的是,这种气体竟和蚜虫在遭到瓢虫、草岭幼虫进攻时发出的警告气味一样,蚜虫就会以为是别的同类在发警报:“注意!有敌人在靠近!”于是,其他的蚜虫赶紧逃跑,叶子得救了。在美国,如果玉米地遭到螟蛾的侵害,玉米会发出求救信号,这是一种气味,它会引来姬蜂,而姬蜂则会杀死螟蛾。显而易见,这种植物竟会招引自己的“侍卫’!
植物的自卫手段,有时还有很大的杀伤力。中美洲有一种博尔塞拉树;不仅动物怕它,连人都怕它。若是羊、牛或人捋它的叶子,周围15厘米范围内的叶子就会向它(他)们劈头盖脸地浇下一种具有腐蚀性的液体,简直是一种“液体大炮”,令动物心惊胆战。
非洲有一种叫马尔台尼亚的草,它的果实两端像山羊角般尖锐,生满针刺,形状相当可怕,有人因此称它为“恶魔角”。“恶魔角”不仅形象狰狞,而且威力无比,竟能杀死企图吞食它们的大型野兽鹿和狮子。这种果实成熟后落入草中,当鹿来吃草时,果实就会插入鹿的鼻孔,于是鹿疼痛难忍,竟至发狂而死。“恶魔角”有时长在狮子出没的地方,狮子活动时会被它蜇痛。当狮子发怒一口把它吞下时,“恶魔角”上的尖刺就会像铁锚一样牢牢定格在狮子的食道里。威风凛凛的狮子此时什么东西也不好吃了,只等着活活饿死。“恶魔角”如此厉害,其实只是为了防止自己的果实被动物糟蹋,保证马尔台尼亚草可以传宗接代。
植物究竟能不能自卫
众所周知,动物在受到攻击时会进行自卫。那么,植物在受到昆虫和野兽侵袭时能不能进行自卫呢?为了回答这个问题,英国植物学家厄金·豪克伊亚对白桦树林进行了大量观察研究。他发现,白桦树在被昆虫咬伤后,树叶中所含的酚会增加,这样树叶对昆虫的营养价值就降低了。通常酚类在叶子遭到昆虫咬食后的几小时至几天内生成,它能抑制昆虫的进攻。不过这种酚的形成是暂时的,一旦昆虫的威胁解除,叶子中的酚也会减少。如果白桦树经常受到昆虫侵袭,树叶中就会产生一种长期抵抗昆虫的化学物质。有的科学家在枫树、柳树等植物叶子中,也发现了树内醛、树脂等抵抗害虫的化学物质。一些植物学家据此相信,植物是有自卫能力的,它们在遭到昆虫或其他动物侵害时,能像动物一样迅速作出自卫反应——通过体内的化学变化产生出抵抗害虫的物质。
但是,也有一些植物学家不同意植物能够自卫的说法,认为自卫是有目的的反应,植物没有神经系统,没有意识,怎么能进行自卫呢?尽管人们发现了一些能产生抵抗物质的植物,但是种类并不多,还有许多植物并不表现出所谓的“自卫”能力。人们困惑不解的是,植物既无感觉神经又无意识,它们是怎么感知昆虫的侵袭,又是如何调整体内化学反应去合成一些使害虫望而生畏的化学物质?它们又是怎样散发和接受化学“警报”,协调集体抵抗动物的行为的?现在看来,只有弄清楚这些植物的生理学机理,才能最终解开植物和动物之间的“战争”之谜。