植物有大腦嗎?

大腦,是動物所特有的,自然界的動物和人類都有大腦,人類屬於高級動物,相比較於自然界動物而言,人類之所以成為主宰,根本原因是會思考。

顯然,我們今天的重點不是講動物的大腦,而是生活中我們或許從未注意的植物,要想完全瞭解植物,需要從植物的起源說起。

植物有大腦嗎?

上帝造人

據《聖經》記載,造物過程持續了七天,植物在第三天出現,身為萬物之尊的人類誕生在第六天。現今的科學發現表明,具備光合作用能力的細胞大約出現在三十五億年前,而最早的智人,則出現在二十萬年前。人類的演化在植物的演化歷程中看來只是短短一瞬,一眨眼就過去了。

植物有大腦嗎?

草履蟲結構圖

在五億年前,動植物開始進行分化的時候。最初的生物選擇了截然不同的道路,可以概括為:植物一樣的靜態生活和動物一樣的流浪生活。植物面對不能移動的事實,它需要從土壤、空氣、陽光中獲取所需的能量;而動物以其他動物或植物為食,演化出很強的移動能力(奔跑、飛翔、游泳等)。從這個角度定義,植物被定義為“自養”,可以自給自足;動物被定義為“異養”,即它們不能靠自己養活自己。

植物有大腦嗎?

裸藻結構圖

正是由於分化的不同,植物生理學的基本原理和動物不同,動物演化將生命機能集中到重要的幾個器官,比如大腦、肺和胃等等,但是植物容易被掠食,所以植物的各項機能並不與器官相關,它們呼吸不用肺,進食不用口,消化不用胃。因為這種非常特殊的生理特點,即使植株的大部分去掉它們也不會死亡

植物由重複的模塊構成:枝、幹、葉和根都是由簡單的小組件構成的組合體,互相依附但是獨立存在,所以如果植物的一部分被移除,它們不但可以重新長回去,而且會張的更好,這就是所謂的修剪復壯效應。

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植物的研究發現歸功於許多不懈研究的科學家,其中貢獻最大的當屬卡爾·尼爾森·林奈查爾斯·羅伯特·達爾文

卡爾·尼爾森·林奈(1707-1778),瑞典人,他有著多種身份,醫師、探險家、博物學家。他的主要興趣就是給所有植物分類,他有一本著作《自然系統》,我們所熟知的界、門、綱、目、屬、種的分類就是林奈首先提出的並被沿用至今。

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查爾斯·羅伯特·達爾文

查爾斯·羅伯特·達爾文(1809-1882),英國生物學家,進化論的奠基人。他的著作《物種起源》中提出了自然界的進化法則“物競天擇,適者生存”,這項法則成為了生物進化論的核心。他曾經乘坐貝格爾號艦作了歷時五年的環球航行,對動植物和地質結構等進行了大量的觀察和採集,在《植物的運動力量》中,達爾文做了數百次的實驗,描述了無數植物的運動,這些運動不在地上,而在根部,他稱其為“指揮中心”

植物沒有大腦,那它有其他感知實物的方式嗎?

答案是肯定的,植物不僅有人類的視覺、嗅覺、聽覺、味覺和觸覺,還有其他十五種感覺。

視覺

植物有視覺,按照我們的一貫思維,你肯定認為不可思議,視覺的定義為“看的能力,通過相應感官去感受視覺刺激的能力”,“感受到視覺刺激的感覺”以及“看的感覺和能力,感知光和發光物體的感覺”。由此看來,植物不僅有視覺,而且還發展的相當不錯。

植物可以感受光、利用光、分辨光的強度和質量。植物發展出這種能力,顯然是因為它們活動所需要的大部分能量都通過光合作用來製造。

植物是如何感受光的?在植物體內,有一系列的化學分子起著光感受器的作用,它們能夠接受和傳遞與光線來源和光線強度有關的信息。植物不僅能分辨光亮和陰影,還能通過感知光的波長得知光的質量,所以,向著太陽的植物生長的更加枝繁葉茂。

嗅覺

植物有嗅覺,我們討論的並不是像人類一樣的嗅覺感官,植物的感官並不集中在某一區域,我們只能用鼻子,而植物可以用整個身體來嗅,植物的嗅覺功能是分散的,好像有好多小鼻子分散在全身各處。植物的根部到葉片由數十億細胞構成,細胞的表面都有揮發性物質的接收器,它們會觸發信號傳遞鏈,將信息傳遞至整個植株有機體。這些細胞表面的接收器像鎖一樣,而氣味像鑰匙,每當有對應的氣味飄來,鎖就會打開,刺激植物內部傳遞嗅覺信息,植物會不斷接收周圍的環境信息,在植株之間交流或者與昆蟲交流。

味覺

植物和動物一樣,嗅覺和味覺是緊密相聯的。土壤是植物味覺的第一來源,因為那裡是植物獲取營養最多的地方,植物探測土壤裡微量化學成分時,根系表現出的味覺可比動物的靈敏多了。植物一直試圖尋找美味的營養元素,比如硝酸鹽、磷酸鹽和鉀,即使有限的含量也可以使它們精確定位。植物告訴我們,礦物鹽集中的方向會長出更多的根系,直至所有礦物鹽都被吸收。

觸覺

在植物界,觸覺和聽覺緊密相關,它們都利用了一種被稱作“機械敏感通道”的小型傳感器來實現。這種傳感器數量不多,但在表皮細胞裡分佈很廣,它們會直接與外部環境接觸。當植物觸碰到物體或者感受到傳來的震動,這些小接收器會被激活,接收信息。

植物有大腦嗎?

還有一個問題,植物會注意到自己被觸碰了嗎?看看含羞草就知道了 ,這種植物一旦被觸碰,就會收縮葉子,彷彿害羞了一樣。這個閉合動作在幾秒內被激活,但並非任何觸碰都能激發這種反應,例如葉片不會因為浸在水中或被風吹動就閉合,而是需要真的被觸碰到,所以這是植物的真實行為,但目的令人費解,看起來是比較明顯的防禦策略。含羞草不僅演化出極為敏銳的觸覺,而且能分辨不同類型的觸覺刺激,甚至會改變行為以及如果意識到這種觸碰無實質威脅,葉子會重新張開。

聽覺

到這裡,雖然前幾個植物擁有的感覺我們都知道了,但心中會有疑問,植物這麼厲害,可以聽見我們說話嗎?其實前面已經說到了,植物界的觸覺和聽覺都利用了一種被稱作“機械敏感通道”的小型傳感器來實現,所以植物不需要演化出耳朵或者其他的專門聽覺器官,就可以聽得很清楚。意大利一位葡萄種植者和實驗室合作,給他的葡萄播放音樂長達五年,結果聽了音樂的葡萄不但長得很好,而且成熟更早,在口感、色澤和多酚的含量上都比沒聽音樂的更出眾。植物可以聽到聲音,那麼可以發出聲音嗎?2012年在意大利進行的一項研究發現,

植物根部可以製造聲音,但其發聲原理尚未探明。

植物有大腦嗎?

除此之外,植物還可以精確測量土壤的溫度、確定水源的方向、感知重力和磁場,辨識和測量空氣或者土壤中的許多化學素質。

植物智能

看了這麼多植物擁有人類的感覺,那麼植物是智能的嗎?結合人工智能來說,對於植物,我們可以給定只能一個相對寬鬆的定義:“智能就是解決問題的能力”,動物和人類有大腦,所以是智能的,植物沒有大腦就不是智能的嗎?

達爾文認為植物的根部是做決定和發出指令的部位。根尖部分有人們普遍承認的以下功能:指揮植物地下部分的生長,在土壤裡探索水、氧氣和營養物質。根尖位於根部最尖端,其尺寸因植物種類而有所不同,從幾微米到幾毫米不等,通常是白色。

植物有大腦嗎?

毛茛植物的根來的橫切面的光顯微圖。中心是維管束,包括木質部紅色和韌皮部粉紅色組織,它們分別在植物周圍運輸水和碳水化合物。大部分的根被皮質吸收,由含有澱粉粒棕色的薄壁細胞組成,儲存能量

根尖是根部的關鍵位置,有著很強的感覺能力,這個部位還存在密集的電信號活動。每株植物都有上百萬個根尖,每個根尖都在持續地探測環境的各項指標,如重力、溼度、電場、光、壓力、化學梯度、有毒物質等。因此,根尖的需求根本不是什麼下意識的反應所能響應的,事實上,每個根尖都是真實的“數據處理中心”,但不單獨工作,而是和組成根系的上百萬個同胞合作。

最近的研究充分表明植物是有知覺的,它們可以交流、睡眠、記憶甚至操縱其它物種,無論如何,可以用“智能”來描述它們。

植物,沒你想的那麼簡單!


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