奇妙的大自然-第27部分

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　　　　人类的生产生活总是随着科学技术的发展而变化，而且表现在场地、空间的变化上，从最初的陆地到海洋，从大气层进入地球轨道空间，直至外层空间，每前进一步，都在人类文明史上留下了不可磨灭的痕迹。太空，永远神秘莫测，既危机四伏，磁场、失重、太阳风暴等一系列考验让人类防不胜防，又*，空间站、外星人、太空育种等一个个谜团，深深吸引着人类的眼球。那么，人类为什么要让植物种子进行一次次“免费的太空旅行”？小小的植物种子，在太空中成为“匆匆过客”，带给人类什么启发？无疑，这是航天时代最为时髦的热点话题之一……

　　　　植物在地球上已经存活了亿万年，它的形态、生理和进化始终深受地球重力的影响。在漫长的植物进化史上，它始终没有离开地球这一生命的摇篮。植物的根有向地『性』，茎有负向地『性』，这都是地心引力在起作用。如果它们离开了地球，到没有地心引力的太空中去，是不是还会生存下去呢？会发生哪些变异呢？宇宙飞船诞生后，伴随着人类的“飞天梦”，“把植物种子送上太空”、“在太空种庄稼”等奇思妙想在科学家的心目中便萌生了：一天24小时的光照，也是植物生长最诱人的环境之一……

　　　　20世纪60年代初，苏联和美国的科学家开始把植物种子由卫星搭载上天，在返回地面的种子中发现其染『色』体畸变频率有较大幅度的增加。

　　　　1982年6月27日，美国“哥伦比亚号”航天飞机第四次升空，航天飞机上载有地球上3种普通的植物——松树、燕麦和绿豆。在太空度过了8天后，人们发现这3种植物都很难适应空间的失重情况，许多茎发生了变形，朝几个不同的方向扭曲生长，根也发生了混『乱』，有向土壤中长的，也有冒出土壤倒长的。不过，这些植物虽然看上去长得有些古怪，还是活得很顽强、健康的。经生物化学分析，这些植物的木质素生长并不受失重状态的影响，而且蛋白质增长数量很高。这一结果鼓舞人心。

　　　　1982年8月19日，苏联发『射』了一颗宇宙飞船，把3名宇航员送上了“礼炮7号”太空站，在太空中工作了7个昼夜。女宇航员萨维茨卡娅在“菜园”里栽上了葱头。其实，“菜园”就是不同形状的容器，盛有人造土壤，以及供给植物生长所需的水、阳光、空气的自动装置，并特意加上模拟地球引力场的磁力重力器。7天后，葱头上先后生出新芽、长出绿叶。这一实验证明，在太空中建立温室进行育种或种植植物是有可能的。

　　　　1987年以后，我国利用返回式卫星和神舟飞船，先后进行了10多次搭载，有1000多个品种的种子和生物材料上天。其中，粮食类有小麦、水稻、大豆、玉米、绿豆、豌豆、高粱等；蔬菜类有西红柿、辣椒、黄瓜、甜菜、茄子、萝卜等；经济作物有棉花、烟草等；花卉有万寿菊、鸡冠花、三『色』槿、龙葵、荷花、百合等；中草『药』材有黄芪、甘草；树木种子有油松、白皮松及石刁柏，还有草坪种子……

　　　　科学家经过一系列的太空实验发现：大豆在太空中根的方向会旋转180度，因而根失去了向地『性』；小麦太空开始的生长情况良好，发芽和生长速度都比在地球上快，但是后来没有抽穗，而且没有方向地散『乱』生长，最后都枯萎而亡。这是什么原因呢？科学家经过研究认为，这是由于失重导致的，植物的生长素不能汇集到茎的弯曲部位，使茎找不到正确的生长方向，只会杂『乱』无章地伸展，最后自行死亡。最后，科学家采用电刺激方法，终于使小麦在宇宙飞船上63天能够结穗，郁金香在飞船上绽出了花蕾……受此启发，科学家信心百倍地开始了“太空育种”工程。

　　　　迄今，虽然世界上只有美国、俄罗斯、中国3个国家成功地进行了航天器搭载太空育种，但是已经培育出了一批新的突变类型和具有优良『性』状的新品种。如：水稻种子经卫星搭载，获得了植株高、分孽力强、穗型大籽粒饱满和生育期短的『性』状变异，可以增产20％，蛋白质含量增加8％～20％，氨基酸总含量提高53％；太空小麦培育出矮杆、早熟、抗倒伏、抗病害、蛋白质含量高的丰产类型；太空青椒枝叶粗壮，果大肉厚，免疫力强，比普通青椒增产20％～30％，所含维生素c提高20％，病情指数减轻55％；太空黄瓜，藤壮瓜多，瓜体奇大，单果重850～1100克，抗病力强，瓜肉非常清凉爽口、汁多肉嫩；太空番茄长势更加喜人，株高茎粗，果穗增多，比地球上的番茄增产15％以上，最高可增产23。3％；太空玉米能结出6～7个“棒子”，可长出5种颜『色』，而且味道也比普通玉米更好；太空搭载的鸡冠花、麦秆菊、蜀葵、矮牵牛等，都具有开花多、花『色』变异、花期长等特点，万寿菊的花期竟然延长到6个月以上；游览太空的大蒜能长到近半斤重，萝卜的幼苗让害虫避而远之，本来无法杂交的籼稻和粳稻经太空之旅后，也能杂交结合……

　　　　太空就这么神奇，让植物的种子经历辐『射』、重力、磁场等复杂的太空环境的“修炼”，最后重新回到“尘世”播种，长出的苗就会更壮、开出的花就会更香、结出的果就会更大，这就是植物种子“太空之旅”带给人类的启示和福音！

　　　　【小档案】

　　　　太空育种，就是将普通种子送往太空，使其在太空的独特环境下变异。遨游太空的种子要经过连续几年的筛选鉴定，其中的优系再经过考验和农作物品种审定委员会的审定，必须是遗传『性』稳定、综合『性』状好的种子。人类利用卫星和飞船等太空飞行器将植物种子带上太空后，通过特有的太空环境条件，如宇宙『射』线、微重力、高真空、弱地磁场等因素对植物的诱变作用产生各种基因变异，再返回地面选育出植物的新品种。当然，不是所有植物种子经过“太空育种”就能有益，有的是适得其反，如：有的太空种子发芽率明显降低。即便是同一种作物，不同的品种，搭载同一航天器，其结果也不相同，这在一定程度上反映了太空环境的复杂『性』和太空育种的局限『性』。可见，太空育种之路还是非常漫长、艰难的，需要人类进一步『摸』索研究。

第一百四十一章　点燃生命的火花——植物与生物电（）　
小问号

　　　　生物电对今天的读者来说并不陌生，我们都知道从原始的单细胞生物到高等的动物、植物，都可以测量出它们体内不同程度地带有电。我们还知道，第一个发现生物电的是意大利科学家加尔瓦尼，随后人类才逐步开始对这一奇特的生物电现象有了不懈的研究，并获得成果。那么，人类是怎样发现植物中的生物电的？它对人类产生了哪些启示？

　　　　人类发现植物体内有电流活动现象的过程，虽然没有加尔瓦尼的那个青蛙实验有名，但是也非常有趣。著名生物学家达尔文就曾对一种名叫捕蝇的食虫植物着『迷』一时，称它是“世界上最奇妙的植物”。有一天，达尔文在观察捕蝇草时发现，这种植物的捕食夹上长着6根绒『毛』，只要昆虫稍微触动它，绒『毛』就会像触电一样敏感，立即产生了捕捉昆虫的动作。达尔文想，难道这种捕蝇草体内也能产生电流，会不会体内有了电脉冲信号能够从绒『毛』传递到捕食夹上的运动细胞，才指挥它产生运动来快速闭合，以夹住昆虫？达尔文百思不解。

　　　　后来，达尔文把这一想法写信告诉英国著名的医学生理学家伯当·桑德松教授，希望得到他的帮助。这位治学严谨的生理学家通过实验证实了达尔文的推测：捕蝇草体内确实有电流，它的绒『毛』一旦受到刺激会立即产生电脉冲信号，从而发出捕食命令。

　　　　其实，许多植物都是含有生物电的。如：北美洲的电竹，人畜都不敢靠近，一旦不小心碰到它，就会全身麻木，甚至被击倒。向日葵金黄『色』的脸庞总是朝着太阳微笑，也与生物电现象有着一定关系。受植物生物电的启示，一些科学家和科学爱好者，相继有了一些新的发现和新的研究成果。1981年，英国一位钟表匠托尼·埃希尔用一个柠檬做成了生物电池。他在柠檬里『插』上两个电极，一个是锌制的，另一个是铜制的，再用导线把两个电极与一个小型钟表电动机连接起来，钟表居然开始走动了。更为神奇的是，一个小小柠檬做成的生物电池，让一块钟表准时地走了5个月。可见，植物体内蕴藏着多大的电能！美国美学家伊利莎白·格洛丝和他的同事，在对植物生物电现象进行深入研究中，还发明了一种新的“叶绿体电池”。他们在植物的叶片中分离出来叶绿体，再把它涂在微型的过滤薄膜上，用此薄膜把两种溶『液』隔开。这两种溶『液』，一种含有能放电子的化学物质，另一种则含有电子受体。在阳光的作用下，一种溶『液』中的电子通过叶绿体进入另一种受体溶『液』时能形成电流。人们推测，这个实验一旦走出实验室，进入实用阶段，对解决人类的能源危机或许能够开辟新的道路，从而展现出更加诱人的生物电开发前景。

　　　　【小档案】

　　　　科学家通过扫描电镜发现，人体细胞的微观世界是由细胞膜、细胞质和细胞核三个部分构成的，平均直径只有10～30微米，构造极为复杂。细胞膜上布满了小孔，通过膜上的小孔，细胞与周围的『液』体环境直接沟通，并产生了生物电。人类也正是依靠这些生物电才充满了活力。所以，人体就是一座日夜不停的电波发『射』台。以大脑为例，100多亿个神经细胞，每个细胞都是一台小小的“发电机”，这拥有100亿台“发电机”的大脑，夜以继日地向外发『射』电脉冲。如果把这些电脉冲收集起来，足可以点亮一个8瓦的灯泡呢。因此，有人又说是生物电点燃了“生命火花”。

第一百四十二章　撩起动植物数学天赋的神秘面纱——生物与数学之谜（）　
小问号

　　　　在大自然中，人之所以能够被称为“万物之灵”，主要原因是人类会劳动、能创造，既有形象思维能力，又有逻辑思维能力，把需要学习和掌握的知识系统地分为语文、数学、美术、音乐、体育等，并对这些知识进行传承、研究和深化。可是，令人类想不到的是，一些动植物也具有特殊的数学天赋。想一想，动植物有哪些数学才能，对人类有什么启发？或者说，对造福人类有什么样的作用？

　　　　在大自然中，生物与玄奥的数学有着不解之谜。

　　　　动物王国中的“数学家”很多。蜜蜂在昆虫界非常普通，但是它的蜂窝具有非同一般的数学研究价值：蜂窝的每一个蜂房都是规则的六角柱状体，蜂房的一端是平整的六角形开口，另一端则是由三个相同菱形组成的底盘，而且这个底盘的所有钝角为109°28′，而所有锐角都是70°32′。这样精确的“建筑”，没有“数学天赋”无论如何也是无法完成的。这种结构对人类最大的启迪就是我们前面介绍的“蜂窝建筑”。

　　　　丹顶鹤是我国人民非常熟悉的鸟类，从古到今，有许多人写诗作画来讴歌它。它在迁飞时，虽然是成群结队，但是在天空总是排成“人”字形。“人”字形的角度是110°，更精确地计算还发现，丹顶鹤飞行所组成的“人”字形夹角的一半——即每边与鹤群前进方向的夹角为54°44′8″，而科学家研究金刚石结晶体的角度正好也是54°44′8″！受此启发，科学家发现，这种数学夹角具有超强的稳定『性』和坚固『性』。

　　　　猫是一种十分讨人喜爱的小动物。冬天，猫睡觉时总是把身体抱成一个球形。这是为什么呢？科学家发现，球形使身体的表面积最小，从而散发的热量也最少。瞧，猫的生存智慧是多么出类拔萃。

　　　　珊瑚虫在海洋生物中并不是那种知名度很高的动物。我们除了知道珊瑚给人类在材料上带来的发明外，对它的数学才能知之甚少。珊瑚虫能够在自己的身上记下“日历”，一天“画”出一条斑纹。有一年，古生物学家发现3亿5千万年前的珊瑚虫每年“画”出的是400条。天文学家受此启发，研究发现，那时的地球一天仅21。9小时，一年不是365天，而是400天呀！反过来看，珊瑚虫用无声的语言，佐证了这一古代天文现象。

　　　　……

　　　　植物世界的数学明星也大有“人”在。

　　　　有的植物按照数学规律来塑造自身体形，以适应阳光、空气、土壤和重力。如：甜菜从野生祖先的平摊形叶簇转变为漏斗叶簇，它的上部大部分叶片是垂直的，而下部分叶片又是接近水平的，这种几何状态有助于提高植株和群体更好的吸引阳光，对植物生长和繁育都十分有益。

　　　　有的植物对几何学好像很有“研究”，深知其中道理和妙用。纤细且中空的麦秆，直径虽小，却能支撑起比它重几十倍的麦穗和长叶。物理学家研究发现，按力学原理，中空茎秆与同样粗的实心茎秆相比，其支撑力是相等的。可见，麦秆以消耗最少的材料获得最大坚固『性』的结构，现代社会的产物——空心水泥电线杆，无疑是向它学习的成果。鱼尾葵、蒲葵和油棕等叶面，呈“之”字折扇状结构，也具有较大的张力，能够承受外界较大的压力，因此增强了它的柔韧『性』，不会被暴风雨所撕裂或折断。

　　　　有的植物知道运用黄金分割律，以保持体形的美妙和坚固。在我们的生活中，黄金数无处不在，建筑、艺术品、日常用品在设计上都喜欢用到它，因为它让我们感到美与和谐。可是，植物竟然懂得这些，你说奇不奇？玉米是我们非常熟悉的一种庄稼，它的气生根增加了茎的稳固『性』，可是，科学家研究发现，玉米的果穗一般都长在茎的中下部，而这一位置正好符合黄金分割的比例。这一结穗的位置，对于一棵玉米来说，十分重要，它有助于抗倒伏，增强了抵御风雨的能力。那疏影横斜、傲雪怒放的腊梅和银装素裹的梨花都是五瓣花朵，也包含着“黄金分割”这一著名的数学规律。

　　　　有的植物绿叶和花的外形轮廓符合数学公式，这成为植物界一大奇观。著名数学家笛卡尔曾研究了一簇花瓣和叶形曲线，发现它是一个较为复杂的高次方程，并给它起了一个富有诗情画意的“茉莉花瓣”的名称，即现代数学的“笛卡尔叶线”或“叶形线”。科学家在研究中还发现，向日葵的小花和以后形成的瘦果在花盘中的排列，蔷薇花、莲花、菠萝果实的分块，梨树不断抽出的新枝，以及冬小麦的不断分蘖，都和一个奇特的数列——著名的斐波那契数列相吻合：1，2，3，5，8，13，21，34，55，89……其中，从3开始，后面每一个数字都是它前面两个数字之和。植物对斐波那契数好像非常着『迷』，许多植物的叶片、花瓣等不是随意分布的，常见的花瓣数有：鸢尾花、百合花是3枚（看上去6枚，实际上是两套3枚），飞燕草是8枚，瓜叶菊是13枚，向日葵的花瓣有的是21枚，有的是34枚，雏菊的花瓣有的是34、55或89枚。嘿，多么奇妙，多么不可思议！

　　　　植物多种多样，姿态万千，它们的果、花、叶、茎更是异彩纷呈，可是只要透过繁茂的枝叶，我们不难发现，这方熟悉又陌生的绿『色』世界里，既包含着美妙的生物美，又藏匿着神奇的数学奇景！可见，绿『色』世界是多么令人神往，揭示它们的规律，发现其中的奥秘，对美化家园、造福人类具有诱人的前景。

　　　　【小档案】

　　　　斐波那契（1170～1240）是中世纪意大利数学家，他不是在数花瓣数目，而是在解一道关于兔子繁殖问题时，得出了这个数列。先假定一雄一雌一对刚出生的兔子在长到一个月大小时开始交配，第二月结束时雌兔子产下另一对兔子，过了一个月后它们也开始繁殖，如此繁衍下去。每只雌兔在开始繁殖时每月都产下一对兔子，假定没有兔子死亡，在一年后总共会有多少对兔子？在一月底，最初的一对兔子交配，但是还只有1对兔子；在二月底，雌兔产下一对兔子，共有2对兔子；在三月底，最老的雌兔产下第二对兔子，共有3对兔子；在四月底，最老的雌兔产下第三对兔子，两个月前生的雌兔产下一对兔子，共有5对兔子……据此推算下去，兔子对数分别是：1，1，2，3，5，8，13，21，34，55，89，144……可见，从第3个数目开始，每个数目都是前面两个数目之和。这就是著名的斐波那契数列。
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