零距離科學:神奇的糊塗魔樹

零距離科學:神奇的糊塗魔樹
樹木可以透過光合作用將二氧化碳轉化為氧氣,我們可否用植樹解決地球的環境問題呢?

我們想讓你知道的是

樹木絕不是糊糊塗塗,它們有著鮮為人知的智慧。

文:吳家亮(香港中文大學通識教育基礎課程講師)
圖:香港電台

樹木對地球的重要性,相信大家都不會質疑。我們今天之所以能「在煩亂之中找找氧氣」,也是拜植物的光合作用所賜,把我們排出的無用之物——二氧化碳轉化為有用的氧氣。除此以外,樹木就是笨笨的長高再長高,等待我們把它砍下來,製造成傢俬、建築物料、紙張等。

「智慧」這詞從來跟樹木沾不上邊,它們沒腦袋,智商就是……零!但是,樹木是真糊塗還是假糊塗?它是「糊塗地闖天地」,還是精明地「往天飛,再去遁地」?就讓最新一集的《零距離科學》帶領我們一探究竟!

驚人的解難能力

彰顯智慧的其中一個途徑,是解難的能力。在科學研究中,迷宮是一個經常用作量度智慧的工具。譬如,我們把芝士放在迷宮的出口,然後把老鼠放在入口,看牠走錯多少次才找到出口,把芝士吃進口。那如果我們把樹木喜愛的氮化合物放在迷宮出口,把它的根部放在入口,它會走錯多少次才能成功解謎?

答案是零次!樹木的根雖然長得緩慢,但它絕對不是「迷著路行棋」,它一步都沒走錯,直達終點。為甚麼它可以這麼厲害?難道它有透視眼?當然不是,但它的感知系統也不遑多讓。植物的一條根毛已能探測超過二十種物理或化學訊號,例如是電場、磁場、化學分子。可是,一棵大樹有數以百萬計的根毛,它又沒有腦袋,那它怎麼調控根毛要往哪個方向生長?原來,這些根毛會互相溝通,互相配合,就像某些昆蟲般有著群體智慧(Swarm Intelligence),自成一個巨大智慧生命體!

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植物的根能以最短的路徑完成迷宮,找到放了氮化合物的出口。

自帶雨水

這個智慧生命體還有甚麼板斧?那就要關注一下它的水循環。樹木需要打開氣孔來吸入二氧化碳,繼而透過光合作用來製造養分。但它在吸收一顆二氧化碳分子的同時,會流失500顆水分子!因此,樹木需要源源不絕的水來補充流失的部分。例如,加州的一棵紅木每天就需要2000至3000升的水!

但是,樹木不懂移動,它要怎麼獲得水資源?它當然不會「傻著笑提問點算」,而是直接讓雨水淋在它頭頂!科學家曾比較空氣流經森林、農地、草地的濕度,他們發現流經森林的空氣最濕潤。從氣孔釋出的水分子會把空氣加濕,濕潤的空氣會凝結成雲,水滴太重時會降下成雨,雨水流進泥土裏,再重新被樹根吸收,形成一個完整的水循環。樹木自帶雨水的能力甚至能透過風的幫助,造福數百至數千公里之遙的土地。

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森林能自帶雨水,具有一完整的水循環。

獨樂樂不如眾樂樂

樹木確是一個大慈善家,除了造福大地,造福樹冠上的昆蟲、爬蟲、飛鳥,也造福了根部附近的菌類。光合作用所製造的碳水化合物,有大約20%會輸送至地下世界。

間中我們會看到樹底長出一些蘑菇,但那只是眼所能見的部分,它長在地下的菌絲纏繞著樹根,形成一個龐大的地下網絡。研究發現,每一米遁地的樹根會牽連著上千米的菌絲,菌絲幫助樹根大大增加接觸面積,不斷把磷和氮這些植物生長必要的化合物傳送給樹木。樹木則以碳水化合物作為回禮,達至互惠共生的關係。新近的研究發現,還有不少細菌也棲息於其中,確實的相互關係還待進一步了解。

因此,樹木深明共贏比獨贏更佳的道理,它沒有機關算盡地獨攬光合作用的成果,最終通過與菌類的合作「算出一片青天」「毋用計長短」才是精明啊!

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絲(紫色)能把樹根的接觸面積增加一千倍。

植物也有本體感覺

樹木的智慧還有最極致的體現——它具備本體感覺(Proprioception)。本體感覺(見〈零距離科學:神秘的『第六感』——沒了它,你站也站不穩〉一文)是人類最遲成熟的感覺,要到23歲才達至巔峰。它讓我們感知自己身體各部分的相對位置,讓我們蒙著眼也能把食物放進口裏。

科學家一開始認為樹木長得筆直是向光性使然,後來發現它還能感知自己是否垂直生長。它有一種平衡細胞(Statocytes),細胞內有著不少澱粉顆粒(Starch granule),沉在細胞底部。當植物不是垂直生長,澱粉顆粒的分布不均,便會激發植物重拾正軌。不過,原來調控機制不僅於此……

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植物有一種平衡細胞,內有不少澱粉顆粒,沉在細胞底部。植物能感知這些顆粒形成的斜度,從而調控垂直生長。

科學家曾以電腦模擬光及引力對植物生長的影響,發現植物會長得左搖右擺。但是,當科學家以實驗驗證時,卻有著截然不同的結果。當植物被水平放置在漆黑環境,它的平衡細胞很快就會發出訊號,促使植物90度轉向垂直生長。但是,當植物後來被不斷轉動,以至澱粉顆粒沒能沉下來,植物卻回歸水平狀態,向橫生長。科學家提出,植物除了受光和引力影響,還能感知自身的彎曲程度,繼而調整至垂直的狀態。這種感知就是所謂的本體感覺。

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植物在黑暗及旋轉的環境下,仍能感知自身的孤度,達至垂直生長的效果。

最後,讓我「隨心編,隨手寫結尾」,樹木絕不是糊糊塗塗,它們有著鮮為人知的智慧,盼望大家當一個環保的,愛樹木的你!

註:斜體部分取自林家謙《神奇的糊塗魔藥》歌詞。

《零距離科學》(節目網站)集合世界各地有趣的科學紀錄片,網羅與大眾息息相關的科學資訊,啟發觀眾的好奇心和求知慾,節目逢星期五晚9時30分在港台電視31播映。本集於5月14日播出。港台網站及流動程式RTHK Screen視像直播及提供節目重溫。

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責任編輯:Alvin
核稿編輯:Alex


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