夏日的田原彩蝶翩跹、群芬斗妍、昆虫唧唧、百鸟鸣啭、万物向荣、馨香弥漫,真是难得的太平景象。然而科学家们发现在那貌似宁静之中,却进行着一场生存的酣战:各类植物都利用特殊的化学物质抵御敌方或吸引需要的盟友。事实上,对“植物相互影响”这门新兴学科(即研究植物如何利用化学分泌物影响其它植物)从事研究的科学家正不断发现这是一场相当复杂而高级的战争。
让我们试由植物的观点来看待世界。绝大多数其它生物为了避险或觅食可以跑、飞、游、爬,但植物通常却只能扎根于一处。并且由于只有植物才能利用太阳的能量来制造食物,而形形色色的其它生物,由细菌到人类,不是以植物为食便是以食植物者为食。这样,为了生存及兴旺,植物就进化了自助的能力,也装备了可畏的“武器军火”,包括刺、针及一系列防卫的化学分泌物。
在这些化学分泌物中有各种植物毒。例如欧洲夹竹桃树液的毒性竟是如此之烈,人吃下一片叶子就可致死。槲寄生有毒的浆果能毒死一头牛。还有许多其它原野土的常见植物,如飞燕草、茄科毒草、欧洲蕨及毛茛属植物等,毒性也都毫不逊色。
科学家们已经发现大多数植物能产生阻碍其它植物生长的化学剂和抵御一种或多种昆虫的杀虫剂。但实际上在田原莽丛中,一种植物并不需要杀死那些威胁它的生物。通常植物仅仅是通过削弱阻滞敌方来保护自己的。烟草可以产生尼古丁,这是一种有效的杀虫剂,只需它的一股蒸汽就能使蚜虫瘫痪。橡树、松树及许多其它植物叶子中含有丹宁酸。丹宁酸能引起噬其叶子的动物肠胃中的酶发生变化,这就使叶子难于消化。一只昆虫吃进的橡树叶子越多,消化系统吸收的营养就越少,于是进犯者便被削弱了。
有些植物能攻击饕餮者的中枢神经系统。前不久去世的康奈尔(Cornell)大学生态学科学家罗伯特 · H · 惠特克(Robert H. Whittaker)推测说,因其化学分泌物能使人晕头转向而闻名的大麻及某些毒蕈就是令食者中毒、影响其中枢神经的。这些毒剂可能已演化为这些植物令食草动物退避三舍的一种手段了。
但在田原中,一株植物所必须完成的绝不仅仅是杀死、威慑或击退敌方。要繁殖,它就必须有媒介的帮助。为了吸引这种同盟者,早在几百万年前,植物就开出色彩艳丽、千姿百态的花朵,发出沁人肺腑的芳香。现在科学家们逐步发现,许多植物散发的香气同雌性昆虫引诱雄性交配发出的传达信息的气味竟毫无二致。通过仿造出这种特定的气味,花朵就能招蜂引蝶,然后昆虫把花粉带到其它同类植株上,这就增加了植物繁殖的机会。
一俟经昆虫媒介授粉后,花瓣便凋谢了。在有些情况下则开始长出载有植物种子的果实。美味的果实引诱着鸟、兽及人们,故它们常被带走,远离母体,这样种子就不必同原株争夺肥料、日照及水分了。
假定果实是一颗浆果,它被鸟吞下,鸟飞走了,然后将不能消化的硬壳种子同一小撮鸟粪一起排出,鸟粪能帮助种子生长。
除了果核即种子外层硬壳之外,还有什么能保护种子呢?答案常常是某种植物毒,例如苹果、杏和桃的种子中发现的氰化物。种子迁移后必须遭险遇敌而大难不死方能成活,但前来劫掠的鸟兽不久也会懂得含毒的种子并非佳肴。
种子就是如此散落的,但在土壤中依然有新的危险在等着它。土壤中充满了细菌及真菌(即不能自己制造食物的植物状微生物),真菌以植物为食并使植物组织腐烂,若有机会当然也要吞食植物的种子。但许多植物的种子也含有强力的杀真菌剂,它能破坏周围真菌的细胞壁。土壤中的细菌对植物及其种子也是同等危险的,而植物也以牙还牙进化出能致细菌于死命的复杂的化学分泌物,其中有些已被人类采用作为抗生素。
除细菌及真菌外,种子还面临另一道巨大的凶险,即长成的植物及树木。例如,秀美的胡桃树可由其在地下蔓延的根须散发出胡桃醌,即一种已证明能抑制西红柿、土豆、苹果树及苜蓿生长的植物毒。它并非是一种普遍有效的毒剂,如某些豆类就能奇妙地在含有胡桃醌的土壤中安然无恙。植物学家们注意到当桉树最初移植美国时,没有几种植物能在其下面侥幸活命,因为桉树叶能滴出对许多种植物有毒的化学分泌物。但在它原生长地澳大利亚,植物则已适应了桉树,能在其枝叶下相安无事。
在美国西南部,春日温煦的空气中常飘着一股甜丝丝的荆棘丛和鼠尾草的气味,殊不知这竟是一场化学战的味道。荆棘丛和鼠尾草的叶子散发出极易挥发的萜烯气,扼制附近所有可能会破土而出同其争夺土壤中水分及肥料的种子生长。研究人员还发现,在大旱季节或当土壤中的养分如磷酸盐十分缺乏时,这些植物就变本加厉增多了其萜烯分泌物,以保住地盘并将竞争者及食草动物拒出一定距离之外,因为那种气味亦能将昆虫及动物驱退。
时而野火会漫山遍野地燃烧起来,将鼠尾草及荆棘丛散发蒸汽的叶子焚尽燃光;这时周围土壤中长期埋藏的其它植物种子便被解放,立即开始萌芽。
研究植物相互影响的先驱者埃尔罗伊,赖斯(Elroy Rice)最近由诺曼(Norman)俄克拉荷马大学退休了。他研究了火或其它强力将土地烧焦、夷平后可能会发生的情况,断定某些植物会相继称雄。首先是野草,它的化学物质能抑制大多数竞争者的生长。二年之内,草原青草或其它禾本科植物蔓延开来,散发出抑制性化学分泌物,扼制并取代了野草。另一项研究表明在四十年内,青草也终将在植物世界之王——树木面前退却,俯首称臣。生长缓慢的树木渐渐遮蔽了其它植物生存所必需的阳光,终究会使竞争者相形见绌。而且像桃、苹果及柠檬树等向土壤里注入化学抑制剂的效力竟是如此之强,以至它们的同宗同族在同一地盘都无立足之地。
随着科学家们对植物生存秘密的深入探索,他们发现在绿色丛林中协作同抗争是同等重要的,即使丛林中的庞然大物也是如此。西雅图(Seattle)华盛顿大学的动物学家兼化学家戴维L · 罗兹(David L · Rhoades)进行的研究表明:当柳树及红桤木遭到结网毛虫及天幕毛虫的侵袭时,它们可释放出一种化学物质警告几码之内的所有同类树木进行备战。这些树则通过改变其内部化学性质作出响应,向叶子及组织中注入更多的单宁酸以抵御饥饿毛虫的进犯。另外,还有些树木能产生昆虫生长的激素来干扰破坏这些天敌的繁殖周期。
在美国欧文(Irvine)加利福尼亚大学,彼得R · 阿特萨特(Peter R · Atsatt)教授正在研究“防御性地依赖植物集团”。若干世纪以来农民们一直采用单一耕作的方法种植农作物,即在田间仅栽培土豆、小麦或其它单一作物。这并非耕作最有效的方法。在大自然中,不同植物是联合生长的,这似乎增强了化学抵抗力并使它们能相互隐蔽以对付食草动物且能分享各种养分。
长期以来种植者们一直相信:某些植物喜欢盘根错节地栽植在一起,而它则不喜欢这样。现在科学家们正寻求答案解释为什么人们长期抱有的某些看法是正确的。金盏花确实能分泌出化学物质杀死人们称之为线虫的土壤里微小的虫状寄生菌。黄瓜也的确可散发出植物毒抑制附近杂草生长,并像土豆、西红柿和胡萝卜一样,它也具有强效的化学毒剂,能杀死土壤中许多细菌及真菌。
绿色的丛林,一方面并不像我们曾经想象的那般宁静,同时又包含了不同物种的协作共存。各类植物通过其防御系统及联盟的平衡达到生存及繁茂。自几十亿年前从地球上生命起源后即如此。科学家们开始逐步懂得在种种生存斗争中,大自然实施的生态平衡比人们鲁莽地大规模使用灭绝性杀虫剂及其它有诸多弊端的方法破坏平衡要优越得多。
[Reader Digest,1983年6月]