人和动物在遭到威胁时,都会进行自卫,那么植物可不可以自卫呢?
美国东北部生长着大片橡树林。1981年,一种叫舞毒蛾的森林害虫大肆蔓延,把400万公顷橡树叶子啃食得一点不剩,橡树林受到了严重危害。可是,1982年,当地的舞毒蛾却突然销声匿迹,而橡树叶子却郁郁葱葱,生机盎然。这使森林科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,大面积虫害更难防治。而且,自从舞毒蛾为害以来,当地既没有派人捉虫,也没有施用杀虫药剂,舞毒蛾怎么会自行消失呢?通过分析橡树叶子化学成分的变化,科学家发现了一个惊人的秘密:在遭受舞毒蛾咬食之前,橡树叶子中含有单宁酸很少,而在咬食之后,叶子中单宁酸大量增加。单宁酸跟害虫胃里的蛋白质结合,使得叶子很难被害虫消化。吃了含大量单宁酸的橡树叶子,害虫浑身不舒服,变得食欲减退,行动呆滞,不是病死,就是被鸟类吃掉。依靠单宁酸这样奇妙的自卫武器,植物居然战胜了动物!此外,在阿拉斯加,也发生过这样有趣的事。1970年,阿拉斯加原始森林中的野兔繁殖发展非常迅速。它们啃食植物嫩芽,破坏树木根系,严重威胁森林的存在。
眼看大量森林就要遭到毁灭,这时,野兔却突然集体生起病来,有的拉肚子,有的病死,几个月之内,野兔数量迅速减少,最后在森林中消失了。野兔怎么会突然消失呢?科学家发现,森林中所有被野兔咬过的树木,在它们新长出的芽、叶中,都产生一种叫萜烯的化学物质。就是这种物质使得野兔生病、死亡,最终远离这片森林。
以上事实引起植物学家们的极大兴趣。森林战胜舞毒蛾和野兔,能不能算是植物的自卫呢?
为了回答这些问题,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,树叶中含有的酚会增加,这样,叶子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到几天内就生成,这能抑制昆虫的进攻。这种酚的形成是暂时的,一旦害虫的威胁解除,叶子中的酚也会减少。如果白桦树经常受到昆虫侵袭,树叶中会产生一种长期抵抗昆虫的化学物质。别的有关科学家,也在枫树、柳树等其他植物叶子中,发现了树内酚醛、树脂等抵抗害虫的化学物质。根据这些研究,一部分植物学家提出,植物是有自卫能力的,它们在遭到昆虫或其他动物侵害时,能象动物一样,迅速做出自卫反应。通过体内的化学变化,产生出抵抗害虫的物质。
更奇怪的是,美国华盛顿大学戴维·罗兹还发现,当柳树受到毛虫咬食时,不但受到咬食的柳树会产生抵抗物质,而且3米以外没有受到咬食的相邻的柳树也会产生抵抗物质。也就是说,植物还能互通情报,进行集体自卫!美国达特默思学院的伊恩·鲍得温也发现,糖槭树受到昆虫袭击时,不但受到袭击的树产生抵抗物质,而且还产生挥发性化学物质,通过空气向四处散发,像防虫警报一样,使周围的糖槭树也产生抵抗物质,做好自卫准备。罗兹和鲍得温报道了这样奇妙的植物集体自卫现象,他们也认为,这是植物特殊的自卫现象,植物能够进行自卫,能够为自卫而进行化学通讯。
然而,有的植物学家不同意植物能够自卫的说法。他们认为,自卫是有目的的反应,植物没有神经系统,没有意识,不可能产生自卫行为。他们还指出,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这种所谓的自卫能力。
植物有没有自卫能力?这一争论引起众多植物学家、生态学家的注意。使研究者们困惑不解的是,植物没有感觉神经,没有意识,它们是如何感知害虫的侵袭,又是如何调整体内化学反应,去合成一些对于自身生长代谢并无作用,却能使害虫不感接近的化学物质?它们又是怎样散发和接受化学警报,协调群体抵抗害虫的行为呢?只有弄清这些植物生理学机理,才能最终解开植物自卫之谜。