植物也有智慧
PLANET WISDOM
植物也有智慧?
汇报人:张瑜霁 王琳 金世 博
诚然,植物没有大脑。但实验证 明,它们能够交流,能够自我保 护,它们甚至有记忆!据此似乎 可以认为,植物也具有某种形式 的智慧…英国爱丁堡大学托尼•
特雷瓦瓦斯认为,长期以来,人 们过低估计了植物的智慧。植物 具有计算能力,不仅能够超前处 理未来发生的问题,即预见将会 出现的麻烦并作出避免这种麻烦 的决定,而且记得在它们身上曾 经发生的一切。
此外,一些实验证明,相邻植物能彼此感受到竞争 者根须的存在,因而会向另一个方向生长。植物的 这些行为是有意为之,可谓是对环境的有意适应。
植物还有类似人类的反射和直觉。当它们预感 到邻居有可能长得超过自己时,就会迅速生长超越 邻居。这意味着植物邻里之间达成一种妥协,以此 解决某些冲突。
0 4它们有学习
研究发现植物有知觉,能感受阳光、 声音、振颤、接触以及化学物质, 也能对水、温度与地心引力做出反 应。 植物对上述因素做出反应的
结果,一般是改变生长模式;这种 改变相当复杂和多变,也是人们几 乎无法想象的。
植物惊人的“规避”行为,就 是典型的对环境的一种反应和适应。 棕榈树有一个长在主根上的杆茎, 它恃此得以在土壤中挺立。但当邻 居争夺它的光线或营养供应时,它 会向阳面长出新的主根,将整体移 到阳光照射的地方,而处在阴影的 那部分则会死去。
目 录 CONTE
NTS
第一 章
第二 章
第三 章
第四 章
他们会骗人 他们能洞察骗局 他们能做出选择 他们有学习能力
0 1他们会骗人
他们会骗人
蜂兰的花朵
蜂兰的花朵,能够很好 地模拟某种非群居性的 雌性膜翅目昆虫的形态 (它们的外形很像蜜蜂 或者胡蜂,但不群居生 活)。不仅如此,除了 模拟雌性昆虫的外形, 兰花还模拟其膜翅花纹、 表皮(包括身体那种毛 绒感),甚至气味--一种 雌蜂寻求交配时会产生 的信息素。蜂兰可以说 做到了三重拟态,体形 和颜色(欺骗性形态)、 绒毛体表(欺骗性触感) 以及特殊气味(欺骗性 气味),一切都十分逼 真生动,雄蜂完全无力 分辨,于是飞向花儿, 有的甚至会在花上完成
捕蝇草
0 3 它们能做出
选择菟丝子“闻香识猎 物”源自我们以攀缘植物中与牵牛花同科的菟丝子为例。菟 丝子没有叶子和叶绿素,无法进行光合作用。因此, 为了汲取养分,菟丝子牢牢地控制住它周边的植物。 其方法是缠绕攀附在邻居身上,同时生出小的寄生 根,扎进宿主体内吸取液汁。但是菟丝子并不会饥 不择食。
宾夕法尼亚大学的生物学家孔苏埃洛。德莫赖斯 (Consuelode Moraes) 和她的团队在九年前已证明, 菟丝子有自己的偏好。研究人员在一株菟丝子边等 距种植西红柿和小麦,结果发现它十次中有九次选 择缠绕西红柿。 菟丝子如何发现西红柿的存在? 通过气味实验为证。 西红柿的香气比小麦更丰富,它比小麦多了两种香 味。此外,研究人员在小麦体内发现了一种芳香成 分,与西红柿气味产生的效应恰恰相反: 它赶跑了菟 丝子! 下一步有待发现菟丝子是通过哪些传感器闻出 气味。目前,研究人员只确认了其中一种芳香成分 的传感器。至于为什么菟丝子的这些传感器喜欢西
0 2他们能洞察
骗局
他们能洞察骗局
1
捕蝇草是一种原产美国的食虫植物,它完美地诠释了“植物具有洞察 力”。它的叶端长有一个“血盆大口”似的捕虫夹:两瓣裂片通过叶脉 连在一起,边上还镶满了长长的“牙齿”。一有苍蝇停留在上面,捕 蝇草就会以迅雷般的速度关闭捕虫夹,囚住猎物。但若是试着将一 滴与昆虫等重的水滴到捕虫夹中,捕蝇草却不会有任何反应。它是 怎么分辨的?靠自己的“感觉毛”。每一瓣裂片的表面上竖着3~5根 “感觉毛”。要使“感觉毛”受到刺激,必须要将其压迫至弯曲。然而, 正如五年前美国生物物理学家所发现的那样,仅靠一滴水是无法办 到的。即使水滴正好落在“感觉毛”上,它也只会沿着“感觉毛”流淌, 而不能使之弯曲。再者,就算水滴奇迹般地压弯了“感觉毛”,它还 得立马再来一次。因为压倒一根“感觉毛”不足以激活捕虫夹。必须 在20秒内完成两次!这对于露珠、雨水、风或者灰尘来说是不可能 的,只有在“血盆大口”中移动得猎物才能触引发。幸好如此。因为 一个捕虫器用过三次后就将报废,因此每一次使用都必须用在刀刃 上。yin
显然,这对其自身能量来说是种浪费。于是, 两年前莫妮卡·加利亚诺有了一个想法: 能否 让含羞草明白移动它的花盆没有危险?为了 得出答案,这位西澳大利亚大学的研究人员 设计了一个系统,能够每隔5秒抬起50盆含 羞草。借助该装置,她注意到只需要移动五 六次,某些含羞草就不再有合拢。 而历经60次上下之后,所有含羞草都不再有 反应了。说明它们累了? 不是的。再一次受 到触碰时,它们的小叶又闭拢了。相反,如
能力
含羞草的学习能 力
这一点至少在含羞草身上已得到证实。这种 产自热带的植物有此命名并非偶然。它在受 到触碰时会将构成其复叶的小叶闭合。这招 对于吓唬不习惯此类突然动作的草食昆虫非 常有效。但即便只是其身处的花盆被稍微移 动,含羞草也会有同样的反应。这很正常: 以它的视角.任何环境变化都是威胁。一有风 吹草动,它就赶紧合拢小叶。
含羞草和它的叶 片
含羞草的叶片
植物到底有无智慧? 不确定。 与动物相比,尤其与人类相比,植物实在称不上机灵。菟丝子可能 没有经过思考就在小麦和西红柿之间做出选择因为这种寄生植物厌 恶小麦的气味。至于捕蝇草,它的反应只是单纯的反射作用而已。 当然, 它们能够学习,但是这种学习是非常基本的。我们可以让像含羞草 这样的植物适应并接受某些感觉,但是没法像训练狗那样利用奖赏 机制训练植物。再者,没有证据说明植物有自我意识甚至能够想象 它们的邻居在想什么——当然,这类事情很难求证。不过,我们可 以把植物的行为与高精机器人的人工智能类比,与机器人一样,它 们凭借一系列对应光、温度、温度、压力等的传感器,通过对环境 信息的大批量解读来实现自身的运作。这让它们能够积极调整从而 适应各种情况。例如,当一株植物处在另一株的阴影中时,它会更 快地生长以摆脱不利局面。它们也能够一次处理多个信号,例如重 力的指向和植物器官(枝、根、叶) 在空间中的位置。当植物为生长 而寻找阳光时,或者相反要到土壤深层寻找矿盐时,这是很有用的。 这无疑是植物在地球成功生存的关键因素之一。
菟丝子
菟丝子实验
菟丝子的 选择
早在1990年,英国研究人员就发现菟丝子 没有光合作用,但它盘绕宿主植物,用枝 芽刺进宿主体内吸收养分和水分。这种寄 生植物先预算宿主能产生多少能量,据此 决定入侵(寄生)程度。如果宿主枝大叶肥 能量多,菟丝子就会多盘绕宿主几圈,长 出较多枝桠吸取营养;如果宿主树体较小, 菟丝子就会少盘绕几圈,避免自己的能量 过多浪费。这种数学计算类似动物计算何 时该进食、何时该运动。