植物的情感.doc

導(dǎo)語：植物也有情感和智慧嗎？它們也會思考也有感官嗎？如果這是文學(xué)作品中的擬人手法則無可厚非，然而近年來，“植物也有情感”的論調(diào)卻頻繁出現(xiàn)在各種科普讀物上，用道聽途說的故事作為科學(xué)結(jié)論。真相究竟是怎樣的？在浩瀚的植物王國中，什么才是真正的秘密呢？1 在科學(xué)的面具下抽搐的卷心菜早在1848年，德國著名學(xué)府萊比錫大學(xué)里一位名叫古斯塔夫西奧多費希納的物理學(xué)教授提出一個觀點：“植物也有情感，就像人和動物一樣。想讓植物生長得更健康，就要經(jīng)常和它聊天，對它付出關(guān)心和愛護。”這個觀點出現(xiàn)在費希納教授所著的南娜（Nanna）一書中，但因為當(dāng)時的費希納教授處于久病后剛剛恢復(fù)健康和工作的階段，并且他涉及的主要研究領(lǐng)域是心理物理學(xué)和哲學(xué)心理學(xué)，所以這個觀點并沒有引起關(guān)注。后來，最早開始對這個觀點進行研究的人之一是印度科學(xué)家賈加迪什錢德拉玻色，他主要的貢獻是在生物物理學(xué)領(lǐng)域中關(guān)于各種刺激引發(fā)的電傳導(dǎo)的實證，例如傷害和化學(xué)藥劑對植物產(chǎn)生的刺激。十八世紀以來，在動物特定的細胞和肌肉中有電位差的發(fā)生，已經(jīng)形成被公眾認可的常識，然而關(guān)于植物組織中有電現(xiàn)象發(fā)生的知識并沒有為人們廣泛接受。玻色從1900年開始對植物進行試驗，他發(fā)明出植物生長描記器，是一種測量植物組織電位和形狀細微變化（如彎曲、腫脹等）的靈敏度較高的精密儀器，在儀器的幫助下，玻色發(fā)現(xiàn)每一種植物和植物的每一個部分都好像擁有敏感的神經(jīng)系統(tǒng)，對外界刺激的反應(yīng)表現(xiàn)為一種抽搐，和動物肌肉的抽搐一樣。有一次，英國著名劇作家喬治蕭伯納訪問了玻色的實驗室，這位素食主義者目睹了卷心菜在被煮熟的過程中表現(xiàn)出來的強烈抽搐，受到了極大的震動。此外，玻色還發(fā)現(xiàn)，植物在令人愉悅的音樂聲中會生長得更快，而在嘈雜和刺耳的噪音中生長得緩慢。他還宣稱，對于肥料、藥劑和毒素的影響，如果植物能建立一個新的標準，它們就能在數(shù)分鐘之內(nèi)將這些影響終止，植物能感覺到痛苦，能懂得感情等等。這些結(jié)論，是通過分析比較植物在不同環(huán)境中的細胞膜電位波動得到的。據(jù)玻色所說，一株用關(guān)心和愛護的感情照料生長的植物，表現(xiàn)出來的振動和承受痛苦折磨的植物完全不同。雖然捕蠅草、茅膏菜、含羞草等植物引人注目的運動早就有人敘述過，但玻色則在藻類甚至菌類中也觀察到了類似的現(xiàn)象。他說：“這些記錄難道沒有告訴我們一些普遍且持久存在的物質(zhì)的特性？在它們之間沒有突然的中斷，而是有一種一致并且持久進行的定律?！庇纱怂赋隽酥参锖蛣游锝M織的電應(yīng)激性在功能方面的相似之處，得出動物和植物之間存在并行性的結(jié)論。驚恐的喜林芋玻色的實驗終結(jié)于這樣的結(jié)論，然而后來一些研究人員斷章取義，借助這些試驗的表象和反科學(xué)的浪潮，將“植物也有情感”這一觀點推向巔峰。二十世紀六十年代以來，美國公眾對于科學(xué)的成果逐漸產(chǎn)生了敵對態(tài)度，因為某些科學(xué)技術(shù)的運用弊大于利，對環(huán)境和人們的生活產(chǎn)生了負面影響，尤其是對環(huán)境的污染和依靠科技的戰(zhàn)爭使人們開始尋求一種新的方式來認識我們的宇宙。在這種環(huán)境下，一本名為植物的秘密生活的書于1973年出版了，這是由美國記者湯普金斯和園丁伯德合著的。書的內(nèi)容主要依據(jù)是對電生理學(xué)數(shù)據(jù)的解釋，將植物描述為擁有和人類和一些高等動物才有的精神屬性，包括害怕、愉悅、和其他生物進行交流等等。書中極力推崇的實證是一名測謊專家在無意中開始的一系列試驗。這名測謊專家名叫巴克斯特，是美國一名開設(shè)測謊儀培訓(xùn)班的專家。1966年2月的一天，巴克斯特突發(fā)奇想，將測謊儀連接到辦公室觀賞植物喜林芋的葉片上，想看看植物葉子的表面電阻是否也同人類皮膚電阻相似，能夠隨每次的澆水反映出汁液流動的變化。對人使用測謊儀時，能記錄下不受控制的自主神經(jīng)系統(tǒng)的反應(yīng)（主要是出汗），這種反應(yīng)常常和說謊及其他情緒障礙有關(guān)。記錄的方法是測量兩個獨立的表面電極間皮膚電阻的落差，這種現(xiàn)象被稱為心理電流反射。植物葉子中水份蒸發(fā)量的增加應(yīng)該降低葉子上下層表面之間的電阻，從而也能引起記錄圖形的變化。這似乎是一個合理的開端，然而當(dāng)巴克斯特看到曲線圖時卻驚奇地發(fā)現(xiàn)，曲線圖顯示的圖形和人在接受測試時，由于受到壓力而情緒變化產(chǎn)生的圖形非常相似。在好奇心的驅(qū)使下，巴克斯特開始研究植物的其他反應(yīng)。他決定要燒掉這株植物的一片葉子，當(dāng)他一邊在心里盤算這件事情一邊找火柴的時候，沒有移動這株植物，甚至碰也碰它一下，然而戲劇性的一幕發(fā)生了：曲線圖上的圖形出現(xiàn)了劇烈的變化。巴克斯特在驚訝之余推斷，是自己想要燒掉葉子的想法通過某種途徑激起了植物的恐懼，他想要證實這一觀點，如果他是正確的，那么植物不僅能感知環(huán)境，還能感知到一個人對它的意圖并且做出反應(yīng)。于是巴克斯特開始反復(fù)地進行這樣的試驗：劃燃火柴站在植物面前，或者在心里冥想要燒掉這株植物。他得到的圖形分為有反應(yīng)和沒有反應(yīng)兩部分，不過他沒有更客觀地分析是否是水在輸送過程中使植物某些部分的電阻產(chǎn)生了變化，也沒有分析是否是外界影響了測謊儀的指針，而是主觀地得出結(jié)論：有反應(yīng)的圖形是在他“試圖燒掉植物”時產(chǎn)生的，而沒有反應(yīng)的圖形是在“假裝燒掉植物”時產(chǎn)生的。這一“發(fā)現(xiàn)”最初沒有引起科學(xué)界的注意，接下來巴克斯特進行了另一個試驗，聲稱在植物面前將豐年蝦投入沸水中煮死，會使植物產(chǎn)生電生理反應(yīng)，也就是說，植物和其他生物之間存在交流，植物能對其他生物的變化產(chǎn)生反應(yīng)。1974年，隨著植物的秘密生活的暢銷，巴克斯特的理論開始廣為人知。1975年，霍洛維茲等三名科學(xué)家在科學(xué)上發(fā)表了一篇文章，闡述了他們重復(fù)巴斯科特關(guān)于在喜林芋面前煮死豐年蝦的試驗和結(jié)果。三位科學(xué)家對試驗條件進行了改進，將植物置于不透光的房間內(nèi)，并且接地以減小電阻；將植物沖洗干凈減少葉片的灰塵；五個注水容器中只有三個里面裝著蝦，另外兩個里面只裝著水；通過螺旋管道將豐年蝦投入沸水中；用錄像對煮蝦過程進行檢測；使用高靈敏度的儀器進行測量等等。再者，這次的試驗使用了60只豐年蝦，而巴克斯特之前使用的只有13只。這次試驗的條件從傳統(tǒng)科學(xué)試驗范例上講是更加規(guī)范的，但是沒有產(chǎn)生和巴克斯特試驗相同的結(jié)果。然而巴斯科特指責(zé)三個科學(xué)家在試驗基本條件的設(shè)置上犯了錯誤，例如，試驗前沖洗植物的葉子會影響它們和科學(xué)家之間的關(guān)系。流言終結(jié)者最近，探索頻道的節(jié)目流言終結(jié)者播出了一期節(jié)目，旨在用試驗來證實或者反駁這個觀點。試驗將測謊儀的電流計連接在植物上，然后對植物或者植物周圍環(huán)境中的物體進行實際和想象的傷害。最初，電流計顯示一些令人驚訝的數(shù)據(jù)，有三分之一的數(shù)據(jù)顯示出了植物的反應(yīng)，然而此時研究人員在實驗室里，他們注意到他們自己的活動產(chǎn)生的振動會影響到測謊儀的指針，當(dāng)他們離開試驗室，再重復(fù)相同的試驗，測謊儀依舊顯示出了三分之一的結(jié)果有反應(yīng)。所以讓人不能確定的是，試驗的結(jié)果究竟是試驗本身產(chǎn)生的，還是只是外界影響產(chǎn)生的。稍后的試驗，研究人員使用了EEG（腦電圖描記器）來提高記錄的精確度，于是沒有觀測到任何反應(yīng)。當(dāng)研究人員使用機器將雞蛋推入沸水時，植物什么反應(yīng)也沒有，雖然這可能被歸結(jié)為雞蛋還不具備交流的能力，但這指出巴克斯特的觀點是經(jīng)不起驗證的，進一步說，異常的現(xiàn)象不能被重現(xiàn)，如果一項實驗不能被重復(fù)，就不是科學(xué)。為了證實一種植物或動物身上的確有感受行為發(fā)生，必須要說明該生物體或其中某一部分能夠?qū)ν饨绲哪骋淮碳ぷ鞒鱿到y(tǒng)的反應(yīng)。就大的刺激來說，信號的形狀、大小以及刺激與反應(yīng)之間的時間間隔，都是很容易鑒別的。而對小的刺激來說，主要問題是要把信號本身同“噪聲”區(qū)別開來，這種噪聲在生物系統(tǒng)中，類似收音機內(nèi)的靜電干擾。生物系統(tǒng)內(nèi)噪聲有時確實非常強。例如，多數(shù)動物的感受器官都能釋放出象真正的信號那樣的電脈沖，只不過它們是無規(guī)則的，因而往往不容易辨出它們對弱刺激的反應(yīng)。通常用來區(qū)分信號和噪聲的技術(shù)，要么是找出刺激開始后是否發(fā)生帶有固定時延的脈沖，要么是用計算機技術(shù)確定刺激過程中平均值號頻率是否高于無刺激的時候。在植物的秘密生活一書中可以看出，“植物具有情感”這一理論的支持者既不能區(qū)分開真正的反應(yīng)信號和噪聲，也不能找出接收信號和發(fā)出反應(yīng)的部位和結(jié)構(gòu)，經(jīng)受不起科學(xué)原理的考驗。植物是長著纖維素的生物，它們的細胞膜是纖維素構(gòu)成的，它們沒有神經(jīng)和感覺器官。動物不具備纖維素但確實長著神經(jīng)和感覺器官，能體驗到痛苦、愉悅和各種各樣的情感。大腦和神經(jīng)系統(tǒng)是感知能力的必須條件，而植物沒有大腦和神經(jīng)系統(tǒng)。植物對物理和化學(xué)的刺激都會產(chǎn)生反應(yīng)，但沒有理由將這樣的反應(yīng)歸結(jié)為植物有意識去做出這些反應(yīng)，認為它們是有自我認知和認知能力的生物。植物有DNA，它們的進化演變是自然選擇和人工選擇的結(jié)果，一些植物的適應(yīng)能力看上去充滿智慧，但被稱為植物智能，或者被主張稱為“植物神經(jīng)生物學(xué)”應(yīng)僅僅被看作一種比喻，在植物王國中，找不到任何一種復(fù)雜程度能與昆蟲甚至蠕蟲神經(jīng)系統(tǒng)相近的解剖結(jié)構(gòu)，更談不上同能夠應(yīng)付各種錯綜復(fù)雜事物的高級靈長類動物大腦皮層相比了。二植物的真相被麻醉的含羞草一盆茂盛的含羞草被帶到麻醉師的實驗室，在輕微的觸碰下，含羞草的葉子很快就合攏并垂下，說明它非常健康。這時，麻醉師將含羞草放在盛水的盤子中，并向水里注入少量乙醚，乙醚是一種麻醉劑，會通過花盆下的滲水孔滲透到含羞草根部的土壤中，被含羞草“喝”到體內(nèi)。一個小時后，麻醉師再次觸碰含羞草葉片，甚至剪掉一小塊，含羞草竟然紋絲不動。難道它和動物一樣，也被乙醚麻醉了嗎？乙醚主要作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起全身麻醉，它引起的意識障礙與腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上行激活系統(tǒng)抑制有關(guān)，而肌張力減弱則是抑制脊髓所致。然而含羞草沒有腦干和脊髓這些神經(jīng)系統(tǒng)，它是怎樣被麻醉的呢？含羞草在受到外界刺激，如觸碰、溫度升高、風(fēng)吹和搖晃時，葉片會迅速合攏下垂，這樣的運動叫做感震性運動。含羞草產(chǎn)生感震性運動的原理是葉枕的細胞失去膨壓。大部分成熟的植物植株內(nèi)細胞的液泡很大，當(dāng)液泡吸水膨大時，會將周圍的細胞質(zhì)往細胞壁上推擠，在細胞壁上產(chǎn)生一種叫做膨壓的壓力，這時植物的葉片在脹鼓鼓的細胞支撐下是舒展開的。然而當(dāng)含羞草受到干擾，莖上的葉枕在刺激下釋放出化學(xué)物質(zhì)，其中包括鉀離子，鉀離子會促使水分從液泡中迅速排出，這時細胞失去膨壓而萎縮，于是葉片迅速地合攏下垂了。不過，乙醚究竟是麻醉了細胞的哪個部分呢？原來，含羞草的細胞中還含有一種肌動蛋白，肌動蛋白在動物的肌肉纖維里很常見，參與肌肉的伸縮運動，而在含羞草的細胞內(nèi)卻是呈細密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，支撐含羞草的細胞。肌動蛋白中的磷酸在細胞失去膨壓的同時脫落，致使肌動蛋白束散開，細胞內(nèi)水分得以排出。而乙醚是一種可以不讓磷酸脫落的化合物，當(dāng)含羞草“喝掉”一些乙醚后，細胞不會發(fā)生變化，無論怎樣觸碰都紋絲不動了。值得一提的是，如果將含羞草和測量電流的儀器連接在一起，那么會看到含羞草在產(chǎn)生感震性運動時發(fā)出微弱的電流訊號，這就是植物細胞中的液體隨著帶電離子的運動而穿透細胞膜，在細胞膜兩側(cè)形成的電位差，即膜電位。如果儀器捕捉到這個過程，看上去就像植物對外界產(chǎn)生了反應(yīng)。其實，植物身開花時花梗的運動、干渴的根系在雨中吸水或者植物受到敵人的侵害等等都會產(chǎn)生電流活動，如果將其歸結(jié)為意識和情感，就大錯特錯了。嗅覺靈敏的菟絲子菟絲子是一種寄生植物，根和葉都退化了，因而只含有極少的葉綠素，不能自己進行光合作用。它細長的莖是一種爬藤狀構(gòu)造，用來攀附在其他植物上。當(dāng)菟絲子的籽苗破土而出找到宿主，便從莖上生長出一種吸器，刺入宿主植物的維管系，這時它的根完成了使命，很快便枯死，菟絲子開始依靠吸取宿主的養(yǎng)分為生，如果吸取到足夠的營養(yǎng)，它每天能長12厘米，它還能吸附在自己的莖上，形成重重疊疊的包圍。菟絲子對宿主的影響很大，因為它吸取了大量的養(yǎng)分，所以會抑制宿主的生長，一旦草本植物遇上菟絲子，幾乎就是死路一條，就連多年生的木本植物在菟絲子的纏繞下也會出現(xiàn)落葉、落果、頂枝枯死、葉面縮小，開花延遲或不開花，甚至不結(jié)實等營養(yǎng)不良的癥狀。菟絲子是一年生草本植物，但它一年內(nèi)可以結(jié)出三萬顆種子，在來年春天繼續(xù)繁衍。 貌似強大的菟絲子有一個致命的弱點，就是在籽苗出土之后必須盡快找到宿主，否則它活不過一個月就會死亡。雖然種子散落的地方不同，但菟絲子依然能準確地找到自己喜歡的宿主，它是怎樣做到的呢？有科學(xué)家認為是宿主周圍的光線和水分引導(dǎo)菟絲子的籽苗往此方向生長，但賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員卻用實驗驗證了一個推測：菟絲子是依靠“嗅覺”來尋找宿主的。在試驗中，研究人員將番茄植株的氣味提取出來，注入一個橡膠管子中，將番茄味橡膠管和一株真正的番茄種入土壤中，并在番茄植株上加一個玻璃罩子，隔離掉植株散發(fā)出來的氣味。這時將菟絲子的籽苗種在它們之間，看看菟絲子會如何選擇。剛開始，菟絲子似乎有些猶豫，晃動著不知道選哪邊，不過很快它就做出決定，伸向了溢滿番茄味道的橡膠管。菟絲子是怎樣“聞到”宿主的味道呢？原來，番茄釋放出的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)通過空氣散播，菟絲子接收到化學(xué)物質(zhì)的信號，以此為線索來確定宿主植物的方向。如果再做一個試驗，讓菟絲子在它喜歡的宿主番茄和非宿主小麥之間選擇，這食客表現(xiàn)出優(yōu)先選擇前者。進一步的實驗證明吸引是來自宿主植物釋放出的許多個單獨的化合物，而小麥那樣的非宿主植物釋放出來的是單一的充滿驅(qū)逐信號的化合物。煙草的化學(xué)武器番茄釋放的“歡迎味道”惹來了寄生植物的追蹤，這種給自己找麻煩的事情在生物界并不多見。在沒有園丁除草的野外，大多數(shù)植物使用的化學(xué)武器都是為了抵御敵人的侵害。在美國猶他州的沙漠里，干旱、高溫和雷電常常引起野外大火。大火過后，煙霧中的化學(xué)物質(zhì)喚醒了沉睡中的野生煙草類植物這也許是能夠在一片荒蕪上長出的最早的植物了。饑餓的昆蟲接踵而至，貪婪地啃食多汁柔軟的嫩葉。可是沒過多久，這場盛宴就停止下來，蟲子們紛紛倉皇逃走，不見蹤跡，看上去似乎是植物采取了反攻并取得了成功。研究人員將煙草植物的葉子帶回實驗室，檢驗其中的成分，發(fā)現(xiàn)每一小片葉子中所含的尼古丁大約有510毫克，相當(dāng)于810支香煙中的尼古丁含量。當(dāng)蝗蟲大嚼煙草植物的葉片時，葉片中迅速充滿尼古丁，這對于蝗蟲來說真是劇毒的一餐。于是這些昆蟲開始被麻痹，它們的肌肉緊縮使得呼吸停止，心跳變得不規(guī)則，等到稍微恢復(fù)知覺后，便逃得無影無蹤。然而戰(zhàn)爭還沒有終結(jié)。太陽落山以后，煙草植物最大的天敵從地底下冒出來了那是煙草天蛾，它們彷佛就是為損害煙草植物而生的。煙草天蛾在地面晾干翅膀，喝下一些露水，便開始在煙草植物上產(chǎn)下大量的卵。煙草天蛾成蟲對嚼食煙葉不敢興趣，但它們的幼蟲卻以此為美食。天蛾幼蟲不到一周便會孵化出來，每天吃掉的葉子超過它自身的重量，它們不會被煙葉中的尼古丁打敗，反而非常享受這樣的大餐。這時，受到敵人圍攻的煙草不得不啟動后備計劃求救。一股比整個星期都沒清理過的煙缸更難聞的味道從煙草植物的葉片飄散出來，援軍很快就應(yīng)詔而來，那就是最喜食天蛾幼蟲的大眼長蝽。正是植物發(fā)出的氣味，讓它們知道了哪里能找到獵物，天蛾幼蟲很快就成為了大眼長蝽的美餐。野生煙草擁有毒素、警報呼叫和貼身保鏢三大武器來抵御昆蟲的侵害，這種通過釋放化學(xué)物質(zhì)來自衛(wèi)或者求救的能力在很多種植物身上都能找到，有一些植物在受到動物傷害后會釋放出強烈的化學(xué)信息，為身邊的同類報警。植物使用和接受化學(xué)信息的現(xiàn)象已經(jīng)被現(xiàn)代科學(xué)歸納為植物化學(xué)學(xué)的一個門類，而并非通過神經(jīng)系統(tǒng)進行的情感交流，不帶有動物之間傳遞信息的任何特征。食蟲植物的智慧在植物王國中，食蟲植物恐怕是最明顯地展示出“智慧”的植物了。食蟲植物是指通過誘捕并消化小動物或原生動物來補充自身所需一部分營養(yǎng)的植物，廣為人知的是一些誘捕昆蟲和節(jié)肢動物的種類，如豬籠草、瓶子草、捕蠅草、芽膏菜和貍藻。食蟲植物分布得很廣泛，但相當(dāng)稀有。它們完全受到棲息地的限制，如土壤養(yǎng)分極其有限的沼澤，但沼澤往往能提供充足的陽光和水分，只有這樣極端的條件才能形成食蟲植物喜愛的環(huán)境，因為正是這樣苛刻的環(huán)境才使食蟲植物進化出了依靠捕食動物來補充營養(yǎng)的特質(zhì)。植物需要氮元素才能進行蛋白質(zhì)合成，鈣能強健細胞壁，磷酸鹽能合成核酸，鐵能合成葉綠素。沼澤土壤通常浸泡在水中，有助于銨離子的生成，其PH值在4到5之間。銨能夠被植物當(dāng)做氮的來源，但它的高毒性意味著它在提供養(yǎng)分的同時也會帶來損害。不過，這種環(huán)境的棲息地是溫暖、陽光充足和長期潮濕的，植物不會經(jīng)歷太多和泥炭藻的競爭，盡管如此，食蟲植物還是會分布在一些不太典型的地區(qū)，如露葉毛氈苔科可以生活在沙漠邊緣，而捕蟲瑾可以生長在石灰?guī)r峭壁上。在所有被研究的案例中，食蟲植物都利用動物提供的營養(yǎng)作為氮、磷和鉀的來源，來進行植株的生長和繁殖，一些食蟲植物對有機氮和無機氮的選擇和均衡利用也精確得令人乍舌。不過對環(huán)境的選擇和適應(yīng)并不是食蟲植物表現(xiàn)出的最