別再說草木無情,揭祕植物不爲人知的智慧和情感

“去年今日此門中,人面桃花相映紅。

人面不知何處去,桃花依舊笑春風。“

在所有詩人的筆下,都會有對於物是人非的感慨,似乎只有人是有情的,植物被看做不變的風景,永恆而單調,只會讓人徒生對時間流逝的感慨。難道植物真的沒有感情嗎?

小森今天就帶大家一起走進超乎想象的植物世界,去了解它們的智慧和美麗心靈。

別再說草木無情,揭秘植物不為人知的智慧和情感

別再說草木無情,揭秘植物不為人知的智慧和情感

別再說草木無情,揭秘植物不為人知的智慧和情感

乍看之下,康沃爾錦葵(Lavatera cretica)不過是一株不起眼的雜草罷了。它的桃色花瓣和寬闊扁平的葉子一整天都會追隨著日光移動。然而,錦葵在夜間所做的行為將本不起眼的它推到了科學家的聚光燈之下。

在黎明來臨之前的幾個小時,它開始行動,將自己的葉子對準預測中太陽會升起的方位。錦葵似乎能記住前幾天日出的時間和方位,並以行動確保它在每天早晨能收集到儘量多的光能。

當科學家們試圖在實驗室裡通過改變光源位置而迷惑錦葵時,它們也輕易地掌握了新的光源方向。

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一株康沃爾錦葵

植物有記憶嗎?

說一株錦葵可以學到並記住日出的方位這意味著什麼?難道說植物有智慧的表現、能學習或者形成記憶?

記憶被認為是生物最基礎的認知活動,有些理論學家認為記憶是一個判斷生命體能否進行最基本思考活動的充要條件。記憶顯然是需要大腦的對吧?植物甚至連蟲子們的基本神經系統都沒有。

然而,差不多過去十年裡,這種記憶需要大腦的觀點被強有力地挑戰了。錦葵並不是個例。植物們不僅僅是有機的、被動的自動機器。我們現在知道它們可以感知、整合幾十種不同的環境變量信息,並根據這些知識指導自身具有靈活性的、適應性的行為。

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水金鳳

舉個很有趣的例子:植物也有親戚之間相互照顧的意識,它們可以辨認出附近的植物是否和它有親緣關係,從而相應地調整攝食策略。

北美水金鳳(Impatiens pallida)就是擁有這種策略的植物之一:當它和其他陌生植物生長在一起時,它傾向於將資源留給葉子而不是根——這明顯是為了在光能競爭中搶佔先機;可當它和親戚在一起生長的時候,這種行為就會消失,大家互相禮讓不爭不搶。

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擬南芥

植物也懂得趨利避害,對於敵人非常敏銳,它們有複雜而具針對性的防禦行為——用於應對識別出的特定捕食者。有一種小小的有花植物叫做擬南芥(Arabidopsis thaliana),它能探測到身上毛毛蟲咀嚼造成的振動,從而分泌出油和化學物來驅趕昆蟲。

植物也會分辨季節嗎?

植物有記憶或許不會讓你覺得非常驚訝,但它們的聰明不止於此,植物甚至可以運用記憶來進行預測和決策。

學習和記憶在植物身上都表現為什麼?一個處於爭論中心的例子是春化(vernalisation)。某些特定植物在春天開花前必須在寒冷中暴露一陣,這個過程就叫做春化。

這個所謂的“冬日記憶”會幫助植物分辨春季與秋季。春季是傳粉昆蟲(比如蜜蜂)忙碌的季節,而秋季則不是。如果植物在錯誤的時間開花,在繁衍上會產生災難性的後果。

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在生物學家們最喜愛的實驗植物——擬南芥裡,有一個叫做FLC的基因可以產出一種讓它的小白花不開放的化學物質。

然而,當這種植物暴露在漫長的冬天裡時,其他基因的某些副產品使其能夠測量出天氣已經冷了多久。隨著寒冷的持續,擬南芥會在越來越多的細胞中抑制或停止FLC。當春天到來,白晝日益增長,擬南芥就可以開花了。

植物有應激反應嗎?

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“植物記得。”在最近的一次電臺採訪中,行為生態學家莫尼卡•加利亞諾(Monica Gagliano)如此說道。

“它們清楚知道發生了什麼。”加利亞諾是西澳大學(University of Western Australia)的研究人員,她使用為動物開發的行為學習技術來研究植物。

她解釋說,如果植物給出的實驗結果換在別的生物上能讓我們相信它在學習和記憶,那我們就應該同樣得出植物擁有認知能力的結論。

一種被廣泛研究的學習行為是習慣化(habituation)——當生物暴露在一種意料之外的無害刺激(比如噪音、閃光)裡,生物會首先出現警惕反應,然後隨著時間的流逝慢慢習慣。

設想一下你進入一間有嗡嗡作響的冰箱的房間時的場景:最開始你會覺得煩心,但是隨後你多半會適應它,再過一會兒你可能根本不會意識到這事了。

真正的習慣化是針對特異刺激的,所以當一個不同的、可能有危險的刺激出現時,動物會被重新激起反應。

即使是在一間有嗡鳴的屋子裡,你很可能會被一聲巨響嚇到。這叫做去習慣化(dishabituation),它把真正的學習行為與疲勞之類的其他變化行為區分開來。

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含羞草

在2014年,加利亞諾和她的同事測驗了含羞草(Mimosa pudica)的學習能力。含羞草是一年生的草本植物,因為葉子會在遇見威脅時極速關閉作為防禦而得名。

當加利亞諾和她的同事把含羞草從高處扔下時(這是植物在演化歷史中從未遇見過的狀況),含羞草學到了這件事是無害的,它沒有做出閉合反應。

不過,在遭遇突如其來的搖晃時,它們還是會出現反應。此外,研究者們還發現含羞草的習慣化對周邊環境敏感。含羞草在低亮度環境裡學得更快——在低亮度環境裡,因為光的缺乏和因此產生的節能需要,含羞草閉合葉子所付出的代價更高。

植物也會學習嗎?

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但有沒有更復雜的學習行為呢?大多數動物也能夠進行條件學習或者聯想學習。這個過程中它們會發現兩種刺激通常伴隨出現,這也是你能訓練你家的狗在聽見口哨聲就跑過來的原因,因為狗把這種行為和好吃的食物或者主人的愛撫聯繫起來了。

在另一項2016年發佈的研究裡,加利亞諾和同事測試了豌豆(Pisum sativum)是否可以把空氣的流動與光照情況聯繫起來。他們把豌豆苗放在Y型迷宮底下,研究者會從Y字的一叉打入空氣——這也是更明亮的一叉。

接下來,植物被允許向Y型迷宮的任意一邊生長,用以測驗它們是否學到了這種關聯。實驗獲得肯定結果——植物們在情境關聯的方式下習得了條件反應,它們會向著有空氣和光的方向生長。

別再說草木無情,揭秘植物不為人知的智慧和情感

由此可見,植物享有動物所有的那種寶貴學習能力的證據越來越多。當下一次你偶然看見路邊一株在陽光下生長的錦葵時,不妨為它駐足,用全新的眼光看待它,感謝它為我們打開認識植物非凡認知能力的新窗口。

不要再覺得植物缺乏感情,歲歲年年人不同,年年歲歲的花也不盡相似,它們努力的學習著,適應著這個世界,才讓自己在最合適的季節綻放出最美的花朵。在小森看來,每一顆植物的世界,都值得我們駐足聆聽。


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