有的植物為什么會發(fā)光
通常來說能強烈發(fā)光的植物大多是某些低等的菌類植物(如細菌、真菌和藻類植物)。
有時某些高等植物綠色細胞里所含有的葉綠素等物質(zhì)也會發(fā)光,但我們必須用儀器才能檢測到,人的眼睛無法發(fā)現(xiàn)。
平時我們也會見到一段發(fā)朽的樹樁、木塊,能夠在黑暗中發(fā)出藍白色的熒光,這種熒光經(jīng)常在陰雨天表現(xiàn)更加明顯,干旱時熒光表現(xiàn)較為暗晦。
人們曾在江蘇丹陽市的某村子里的水田邊,發(fā)現(xiàn)一些柳樹樁能夠在夜晚閃爍著幽幽的淺藍熒光,剛開始發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象時人們大都覺得很奇怪,不知道為什么。
后來,生物學家們研究發(fā)現(xiàn),這些枯死的樹樁已被假蜜環(huán)菌所寄生,它能使木材腐爛,假蜜環(huán)菌的菌絲侵染了木材纖維以后,還分泌一些能分解木材的酶,這些酶可以將纖維素、木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為真菌能夠吸收的小分子物質(zhì),像葡萄糖、酚類等各種營養(yǎng)物。假蜜環(huán)菌的菌絲細胞得到這些食物后就開始不停地繁衍、長大,同時積累大量能夠用來產(chǎn)生熒光的物質(zhì)。這些帶熒光的物質(zhì)在熒光酶的催化作用下進行生物氧化,并把化學能轉(zhuǎn)化為光能,就是我們看到的這種生物光了。
長期生活、工作在海里的船員、海軍經(jīng)常會在天氣晴朗的夜晚看到海面上呈現(xiàn)一大片藍綠色或者乳白色的閃光,人們把這種現(xiàn)象叫做“漁火”。它并不是海底火山之類的簡單問題,而是海里藻類、細菌和某些海洋浮游生物大量聚在一起而形成的人們?nèi)庋勰芸吹降纳锕狻?/p>
它是一種高效率冷光,它的光能轉(zhuǎn)換率大于90%,而通常我們使用的白熾燈、日光燈的光能利用率相當?shù)汀_@種生物光的波譜成分十分柔和,適合于人的眼睛,沒有刺激作用,仿生工程師能夠通過研究以及模擬生物光制造節(jié)能煤和節(jié)能電源。
會發(fā)光的柳樹
若干年前,在我國江蘇省丹徒縣,就有不少人見到了會發(fā)光的柳樹。白天,這些在田邊的腐朽樹樁絲毫不引人注目,可是到了夜間,它們卻閃爍著神秘的淺藍色熒光,即使狂風驟雨、酷暑嚴寒也不會熄滅。一時間,人們對這一奇事眾說紛紜。經(jīng)過研究,專家終于解開疑團,原來會發(fā)光的不是柳樹本身,而是一種寄生在樹身上的真菌——假蜜環(huán)菌。
這種真菌在蘇、浙、皖一帶分布很普遍,專找一些樹樁安身,長得像棉絮一樣的白色菌絲體吮吸植物的養(yǎng)料,吃飽了就得意地閃著光茫。這種假蜜環(huán)菌為什么能發(fā)光呢?
生物學家研究發(fā)現(xiàn),假蜜環(huán)菌的菌絲侵染了木材纖維后,能分泌出一些分解木材的酶,這些酶可將纖維素、木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為真菌能夠吸收的小分子物質(zhì),如葡萄糖、酚類等。假蜜環(huán)菌的菌絲細胞得到這些食物后就開始不停地繁衍、長大,同時積累大量能夠產(chǎn)生熒光的物質(zhì)。這些帶熒光的物質(zhì)在熒光酶的催化作用下生物氧化,并把化學能轉(zhuǎn)化為光能,就成了我們所看到的生物光了。
閃著熒光的蘑菇
澳大利亞草原上生長著一種叫“星菊菌”的蘑菇也會發(fā)光。當它的孢子隨氣流漂泊時,閃著熒光的孢子就像一條變化莫測的彩帶,能照亮周圍大片地區(qū)。在巴西熱帶森林里,還生長著一種“鬼筆菌”。在夜幕降臨后,它就會發(fā)出一種綠寶石般的熒光令人目眩。
為什么蘑菇能發(fā)光呢?科學家最終從發(fā)光蘑菇的細胞組織中分離出熒光素和熒光酶,揭開了發(fā)光蘑菇的秘密。另外,研究人員還發(fā)現(xiàn)發(fā)光蘑菇的光亮度及持久性受環(huán)境溫度及水分的制約,同時也隨著蘑菇本身的營養(yǎng)條件及衰老狀態(tài)而變化。人們認為蘑菇之所以要發(fā)光,是利用這種方式吸引夜飛的昆蟲,以幫助孢子傳播。
神奇的“亮腳印”
100多年前,入侵新幾內(nèi)亞島的荷蘭遠征軍為防止土著人襲擊,在沿海處建立了一座城堡。一天晚上,烏云密布,風雨交加,一個荷蘭士兵前去海邊查看船只是否拴牢。這時,城堡上的人驚奇地發(fā)現(xiàn),他走過的沙灘上留下了一串可怕的亮腳印。
于是,大家懷疑他是魔鬼,或者會使用巫術(shù),就派人悄悄跟蹤他,可奉命去跟蹤的人也留下了同樣的亮腳印。以后,這種現(xiàn)象又陸續(xù)發(fā)生了幾次,人們才知道凡是風雨之夜,無論誰走在沙灘上都會發(fā)生同樣的情況。
究竟是什么在發(fā)光呢?直到20世紀80年代,人們才弄清楚原來是一種“甲藻”在作祟。甲藻是一種藻類植物,細胞內(nèi)含有熒光酶和熒光素,平時并無特別之處,一旦被觸動、受到刺激或氧氣十分充足時,便會產(chǎn)生光亮。風雨之夜,當甲藻被海浪沖上沙灘后,由于雨水的浸潤,沒有馬上死去,這時如果受到腳踩的刺激便會發(fā)光,亮腳印就是這樣產(chǎn)生的。
來自南非的“不夜城”
南非有一種叫做“不夜城”的蘆薈,到了晚上,就會有許多密密麻麻的小白光從植株身上閃出來。
“不夜城”能夠發(fā)光,和人為因素有關(guān)。由于這種植物對磷和鈣有特殊喜好,于是人們就在土壤中加入大量磷和鈣。“不夜城”吸收這兩種物質(zhì)后,植物葉面上那些角質(zhì)層上的白刺,就會在黑暗里發(fā)出光來。
山間的“燈籠樹”
我國江西井岡山地區(qū)還有一種會發(fā)光的“燈籠樹”,這種樹為常綠闊葉樹,跟“不夜城”發(fā)光的原理一樣,也是葉子里含有大量的磷。磷釋放出來后會與空氣中的氧氣結(jié)合成為磷火,磷火能放出一種沒有熱度,不能燃燒,但有光亮的冷光。白天看不見,但在晴朗無風的夜晚,這些冷光聚攏起來,仿佛懸掛在山間的一盞盞燈籠,所以人們叫它“燈籠樹”,當?shù)厝朔Q“鬼樹”。
被當作路燈的植物
非洲岡比亞南斯明草原上還有一種名叫“路燈草”的植物,可以說是發(fā)光植物中的佼佼者。別看它小,它所發(fā)出的光亮,甚至可以與路燈相媲美。路燈草的葉片表面有一層像銀霜一樣的晶珠,富含磷。每當夜幕降臨,這種草便閃閃發(fā)光,把周圍一切照得十分清晰,當?shù)鼐用癜堰@種小草移到家門口充當“路燈”。
如今,加州大學的生物學家正利用一種特殊的內(nèi)切割酶嫁接技術(shù)培育人工發(fā)光植物。他們把螢火蟲細胞核內(nèi)的發(fā)光基因“剪”下來,并用聯(lián)接酶將其“縫合”到一種作為移植媒介的細菌身上,經(jīng)過培養(yǎng)再讓它感染煙草植株。這些植物長成后,就成了一株株發(fā)光植物,夜晚降臨,它們會發(fā)出一片紫藍色的熒光。不過,這種藍光只能在儀器下看到。