《失敬,植物先生》一書共分為9章,作者斯特凡諾·曼庫索用擬人的手法講述了一系列關(guān)于植物的有趣案例。他從植物的記憶能力講起,一路講到了它們有別于人類的生存策略和生存方式。曼庫索認(rèn)為,植物非同一般的生存策略,可以為當(dāng)下人類的很多技術(shù)難題提供解決方案。在開創(chuàng)未來的路上,人類得向植物學(xué)習(xí)才行。
1.記憶能力
18世紀(jì),法國著名的生物進(jìn)化論科學(xué)家拉馬克就研究過植物的記憶能力,他的學(xué)生德方丹對含羞草進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。他把含羞草放在馬車后座上,讓車夫駕駛馬車環(huán)繞巴黎一周。雖然一開始含羞草們都因顛簸閉合了葉片,但它們很快就把自己的葉片都伸展開來了。德方丹認(rèn)為,含羞草形成了習(xí)慣。
具有智慧和記憶的神奇植物
植物沒有大腦,是怎么記住墜落的感覺的呢?研究發(fā)現(xiàn),在一些植物的細(xì)胞中,含有未經(jīng)編碼的DNA。含羞草之所以會記住墜落的感覺,也正是它們通過改變未經(jīng)編碼的DNA,記錄下環(huán)境變化的信息,這些信息讓含羞草做出相應(yīng)的反應(yīng)。
2.運(yùn)動(dòng)能力
植物沒有肌肉,它們也能運(yùn)動(dòng)。植物運(yùn)動(dòng)的法寶是“水的力量”。植物靠液態(tài)水或者氣態(tài)水的簡單輸送過程,來完成主動(dòng)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的液體濃度大于細(xì)胞外液體時(shí),水分就會進(jìn)入細(xì)胞,大量的液體就會對細(xì)胞壁產(chǎn)生壓力,從而讓植物體的形態(tài)發(fā)生變化,運(yùn)動(dòng)起來。通過控制自身細(xì)胞液的濃度,植物就可以完成各種復(fù)雜的動(dòng)作。
植物除了進(jìn)行主動(dòng)運(yùn)動(dòng)外,它們死亡的細(xì)胞也能進(jìn)行復(fù)雜而精妙的運(yùn)動(dòng),稱為被動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
3.模仿能力
勃奎拉藤是一種生活在南美洲南部的藤本植物,它被稱為植物里的變色龍。它的葉子一般情況下是卵圓形的,它可以以改變大小、形狀、顏色、朝向甚至靜脈的走向,模仿宿主植物的葉子。同一棵勃奎拉藤的藤蔓從一顆樹跨越到另一棵樹上時(shí),它的葉子也會發(fā)生變化。
科學(xué)家們認(rèn)為,勃奎拉藤是為了生存才發(fā)展出了模仿能力。作者大膽推測,勃奎拉藤很可能也擁有這種簡單的眼睛結(jié)構(gòu),來觀察周圍葉片的情況,再進(jìn)行模擬。
勃奎拉藤在短時(shí)間內(nèi)就可以完成對其他植物葉片的模仿,本是雜草的黑麥則花了數(shù)千年來模仿小麥的形態(tài),最終演化為了農(nóng)作物。
1.分散繁殖能力
植物不像動(dòng)物那樣,各個(gè)器官都進(jìn)行了精細(xì)的分化,它們沒有單一的器官來負(fù)責(zé)機(jī)體的某項(xiàng)主要功能,而是把機(jī)體功能分散到了各處。植物的繁殖功能也是分散的。切除了植物的生殖器官,大部分植物照樣能繁殖后代。這是因?yàn)?,大部分植物不僅可以用花和種子進(jìn)行有性繁殖,還能用根莖葉等營養(yǎng)器官進(jìn)行無性繁殖。
2.分散決策權(quán)
對于單個(gè)人和動(dòng)物來說,大腦是決策中樞,什么決定都是大腦下的。而一個(gè)植物個(gè)體則不同,它把決策權(quán)下放給了身體的各個(gè)部分,進(jìn)行集體決策。
以植物的根系為例。根系是植物最重要的部分之一,其中根尖是根系的先遣部隊(duì),它們不斷伸向四面八方。在無數(shù)的根尖會根據(jù)收集到的信息,哪里更容易獲得水分和營養(yǎng)物質(zhì),來集體決策根系生長的方向。
3.在合作上另辟蹊徑
植物無法通過自己的力量移動(dòng)到別處,所以它們選擇和動(dòng)物進(jìn)行合作。表面上看,植物和動(dòng)物合作是平等互利的,但植物卻在其中占了主導(dǎo)地位。昆蟲之所以會采蜜幫植物的花朵授粉,是因?yàn)榛鄣拇嬖??;壑胁粌H僅有糖分,還有其他數(shù)百種化學(xué)成分,一些物質(zhì)能夠控制動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng),調(diào)節(jié)神經(jīng)應(yīng)激性,進(jìn)而控制動(dòng)物的行為。
人類一般不直接采食花蜜,但也無法逃脫植物的掌控。有的植物向人類提供糧食,來換取人類對植物的精心照顧和大量培育。還有的植物比如辣椒,則用痛感來操控人類。
1.建筑學(xué)向植物學(xué)習(xí)
1851年倫敦的第一屆世界博覽會,離開幕式只有幾個(gè)月的時(shí)間了,博覽會的展館還沒有著落。有四位英國專家為倫敦世界博覽會解了圍,他們想到了亞馬遜王蓮。模仿王蓮,英國人在四個(gè)月內(nèi)建造好了水晶宮。水晶宮的結(jié)構(gòu)很簡單,由鋼材和玻璃兩部分組成。建筑拱形的玻璃屋頂明亮輝煌,里側(cè)由類似于王蓮葉脈的網(wǎng)格狀鋼架支撐,結(jié)構(gòu)輕巧,還能包容許多樹木。而在世界博覽會結(jié)束之后,水晶宮很容易就被拆除,鋼材和玻璃可以另作他用,非常環(huán)保。
2.人們向植物學(xué)習(xí)淡水資源的獲取
仙人掌從空氣中獲取水分。它表面布滿了刺,這其實(shí)是仙人掌的葉狀枝可以吸收空氣中的水分。當(dāng)夜晚溫度降低時(shí),空氣中的水蒸氣就會凝結(jié)成小水珠,儲存在仙人掌的莖中。非洲納米比亞沙漠中的百歲蘭,也可以靠葉片從空氣中獲取水分。
納米比亞沙漠中的百歲蘭
受仙人掌和百歲蘭的啟發(fā),意大利建筑師阿圖羅·維托里在處于沙漠地帶的埃塞俄比亞鄉(xiāng)村地區(qū),建造了大量的瓦爾卡水塔,采用冷凝技術(shù)收集空氣中的淡水。
3.仿生機(jī)器人領(lǐng)域帶來的啟示
主流機(jī)器人的結(jié)構(gòu)一般是模仿人的,有一個(gè)中央處理器,來模仿人類的大腦。而科學(xué)家們正在研制具有分散決策能力的植物機(jī)器人,在艱苦的環(huán)境中完成任務(wù)。和傳統(tǒng)機(jī)器人相比,它們結(jié)構(gòu)簡單,省去了每一個(gè)機(jī)器人都安裝一個(gè)中央處理器的環(huán)節(jié),降低了造價(jià),可以在較為廣闊的區(qū)域大規(guī)模鋪展開來。比如,用來處理放射性物質(zhì)或化學(xué)污染物質(zhì)、探測地雷、勘探礦藏、改良土壤的植物機(jī)器人。
作者所在的實(shí)驗(yàn)室則在研制一種要送往火星的植物機(jī)器人。成千上萬個(gè)這樣的機(jī)器人被送上火星,它們就會像植物的根一樣伸展到火星各處,探索火星的每一個(gè)角落。
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