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                    《科學畫報》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    由中國科學社于1933年8月創刊,距今已有80年的歷史?!犊茖W畫報》在80年的辦刊歷程中,形成了通俗生動、圖文并茂地介紹最新科技知識,形式多樣地普及科學技術的特點,對提高廣大群眾的科學水平,啟發青年愛好科學、投身科學事業起了很大的作用,當今的不少著名學者、教授、科學家,青少年時代都曾受到它的熏陶和啟發。

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                    失語的植物

                    2021-06-11 13:08:00

                      看似沉默的植物也有其獨特的交流方式,但人類活動所造成的空氣污染正在摧毀植物奇特而芳香的語言。

                      會“說話”的植物

                      植物之間可以相互交談嗎?不要以為這只是無稽之談,植物彼此也能通過特殊的方式進行交流。如果你在森林中漫步并深呼吸,就可以聞到植物的“詞匯”——復雜的揮發性化學物質,如聞起來清新的-蒎烯等。植物能夠產生數千種類似的化學物質,它們相互結合就組成了植物獨有的“句子”。

                      然而,植物這種芬芳的語言正受到威脅。日益嚴重的空氣污染擾亂了植物散發的香味,將它們的信息變成了“胡言亂語”。這不僅影響了植物的生存能力,對傳粉昆蟲來說也是一個壞消息。當然,對我們人類來說也是如此,因為它會影響農作物的產量和我們喜歡的花的氣味,等等。

                      我們早就知道,傳粉昆蟲和害蟲可以通過植物釋放的獨特化學物質來區分它們。植物將揮發性化學物質釋放到空氣中,這一行為可以視為植物在“說話”,其他的植物“傾聽”然后做出反應。

                      到遭受害蟲攻擊時,許多植物會互相警告。例如,當番茄植株被地老虎侵害時,它會向空氣中釋放出揮發性化學物質,附近的其他番茄吸收這些物質之后,就相當于“聽到”了警告,然后會觸發自身的防御機制,釋放毒素來抵御饑餓的害蟲。有些植物會用類似的方法來召喚友好昆蟲的幫助。例如,當大豆被蚜蟲入侵時,它們會發出一種化學“防盜警報”,瓢蟲收到警報后會飛過來捕食蚜蟲,使大豆得以拯救。

                      “胡言亂語”的植物

                      科學家發現,空氣污染會破壞這些通信。在一項研究中,芬蘭東芬蘭大學的化學生態學家詹姆斯·布蘭德和他的同事將一些大黃蜂放入一個房間里,房間中裝有類似黑芥菜的紙花。它們分別向房間內注入了在干凈和污染的空氣中生長的真正黑芥菜花的香氣,大黃蜂的反應非常明確:它們會立即被未受污染的花香所吸引,而被污染的花香使它們漫無目的地嗡嗡亂飛。

                      在過去幾年中,臭氧和氮氧化物已成為讓植物“胡言亂語”的罪魁禍首。這些化學物質主要來自車輛和發電廠排放,臭氧和氮氧化物都能夠與植物釋放的揮發性化學物質發生反應,使混合物發生降解,從而改變植物的花香。例如,當橘子?!罢f”的一個“詞”單萜檸檬烯與臭氧混合時,會降解為多達1 200種不同的化合物。

                      這種降解能夠以驚人的速度發生。英國雷丁大學的生態學家羅比·格林及其同事將花卉產生的8種常見化合物暴露在柴油機廢氣中,在短短的1分鐘時間內,這8種化合物消失得無影無蹤,全部轉化為其他物質。

                      植物語言的清晰度不僅會受到空氣污染的干擾,其“響度”也會受到影響。植物的氣味在污染空氣中的傳播要困難得多。為了了解自工業時代以來發生了多少變化,美國弗吉尼亞大學的約瑟·弗恩特斯和他的同事制作了一個包含歷史空氣污染水平的計算機模型。據透露,曾經可以在數千米之外被捕獲的花香,現在只能傳播200米左右。

                      以利馬豆為例,當一株利馬豆被蜘蛛螨襲擊時,它會發出化學信號,促使附近的其他同伴產生更多含糖的花蜜,以吸引捕食螨蟲的昆蟲。如果空氣質量比較好,利馬豆很容易與相距70厘米的“鄰居”交流。但如果臭氧濃度達到8×10-8時,它們的警告就只能傳到20厘米遠的地方。

                      城市中的污染程度往往會更嚴重,氮氧化物可以將一些花香在空氣中徘徊的時間從18小時減少到僅僅5分鐘。城市中玫瑰的花香遠遠比不上農村地區的相同品種,必須靠近它們才能聞到。即便如此,你所聞到的香味也不完整,因為花朵揮發的很多化合物很快就被污染物破壞了。

                      花和昆蟲之間的錯誤溝通對于蜜蜂等傳粉昆蟲來說尤為重要。雖然還沒有人測量過它對蜜蜂數量的總體影響,但是格林發現,常見的揮發性月桂烯特別容易被柴油機廢氣破壞—— 這可能會導致蜜蜂迷路。他的團隊還發現,如果他們將月桂烯從鮮花的香氣中去除,只有37%的蜜蜂能夠識別這些花香。

                      拯救失語的植物

                      隨著植物的語言變得越來越混亂,它們對傳粉昆蟲和植物本身生存的影響,將會破壞整個生態系統的穩定,進而對自然界和商業作物產生嚴重影響。雖然我們正在努力減少柴油機廢氣等污染物的排放,但進展緩慢。好消息是,我們可以采取簡單而直接的步驟來幫助植物進行溝通:種植更多的植物來清除污染物。研究表明,植樹造林是一個特別好的選擇,因為大面積的樹木可以吸收大氣中的臭氧和二氧化氮。

                      為了改善城市中的空氣質量,許多城市也在賦予建筑更多的綠色,如建設垂直花園和生活墻等。例如,在英國倫敦維多利亞火車站附近,一面20米高的墻上種植了超過10000株植物。樹木甚至也被種植在建筑物中。 2014年,第一座森林摩天大樓在意大利米蘭竣工,它擁有800株樹和近20000株其他植物。我國南京正在建設的綠塔將擁有1100株樹以及數千種其他植物,柳州也在規劃建設一個森林城市。

                      當然,這些城市中的森林的溝通也會受到污染的影響,但它們將有助于減少污染物對其他植物的影響。更重要的是,隨著植物種植面積的增加和密度的增大,它們的“交談”會更加省力,不必再大聲“喊叫”。但是,還要注意城市中植物種類的選擇,有些植物(如橡樹、白楊樹)會產生大量有機分子,這些有機分子是臭氧的前體物,它們與骯臟的城市空氣混合時會使空氣質量變得更糟。

                      農村地區的空氣質量雖然通常比較好,但污染物對一些商業植物仍可能會產生不同程度的影響??茖W家提出了一個解決方案,就是在農田周圍種植更多的花,特別是矮牽?;?。這些花不僅可以清除破壞植物交流的污染物,還可以吸引傳粉昆蟲。很多花朵還會散發甜美的香味,聞起來讓人感到心曠神怡。這將是一個多贏的解決方案。

                    本文來自《科學畫報》

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