植物真的有「情感」嗎？科學家曾做了大量的實驗！
近年來，「植物也有情感」的論調越來越頻繁地出現在各種科普讀物上。植物真的有情感嗎?在浩瀚的植物王國中，什麼才是真正的秘密?
在「科學」的面具下
「植物也有情感」——如果這只是文學作品中採用的一種擬人手法，無可厚非；可如果作為一種知識傳播，我們就應該問一問了：這是真的嗎?
「抽搐」的捲心菜
早在1848年，德國著名學府萊比錫大學的物理學教授古斯塔夫·西奧多·費希納就提出—個觀點：「植物也有情感，就像人和動物一樣。想讓植物生長得更健康，就要經常和它聊天，對它付出關心和愛護。」不過，由於費希納教授所涉及的研究領域主要是心理物理學和哲學心理學，再加上他當時正處於大病初癒後恢復工作階段，所以他的這個觀點並沒有引起人們太多的注意。
最早對費希納的這個觀點引起注意的人之一是印度科學家賈加迪什·錢德拉·玻色，他在生物物理學領域的主要貢獻是利用物理方法給出了各種刺激會引發植物電傳導現象的實證，例如傷害和化學藥劑會對植物產生刺激。18世紀以來，公眾已經接受了如下事實：在動物特定的細胞和肌肉中存在電現象(電位差)。但是，關於在植物組織中也存在電現象的理論卻沒有被廣泛接受。玻色從1900年開始對植物進行相關試驗，他發明了一種可以測量植物組織的電位的高靈敏度儀器。玻色在儀器的幫助下發現，每一種植物，甚至植物的每一部分，似乎都擁有敏感的神經系統，在外界刺激下可發生細微的形狀變化(如彎曲、腫脹等)。他將這種變化稱之為「抽搐」，類似動物肌肉的抽搐。一次，英國著名劇作家喬治·蕭伯納造訪了玻色的實驗室。據說，在目睹捲心菜在被煮熟的過程中表現出來的強烈「抽搐」後，這位素食主義者的內心受到了極大的震動。玻色宣稱，植物在令人愉悅的音樂聲中生長更快，在嘈雜刺耳的雜訊中則生長緩慢。他說，植物既懂得感情，也能感知痛苦，這些結論是他通過分析比較植物在不同環境中的細胞膜電位波動得到的。玻色還說，一株在關心和愛護的感情照料下生長的植物所表現出來的「抽搐」，與那些承受痛苦折磨的植物是完全不同的。早就有人敘述過捕蠅草、茅膏菜、含羞草等植物引人注目的運動，而玻色稱他在藻類甚至菌類中也觀察到了類似的現象。他說：「這些記錄難道沒有告訴我們一些普遍且持久存在的物質的特性嗎?」
「驚恐」的喜林芋
玻色的實驗終結於此，可後來的一些研究者對玻色的結論斷章取義，藉助一些實驗表象，將「植物也有情感」理論推向了巔峰。自20世紀60年代以來，由於一些科學技術的運用弊大於利，對環境和人們的生活產生了負面影響，公眾對於一些科技成果產生了敵對態度，尤其是那些依靠科技的戰爭使人們轉而尋求新的方式來認識我們的宇宙。順應這種思潮，1973年，由美國記者湯普金斯和園丁伯德合著的《植物的秘密生活》出版。在該書中，作者把植物描述為擁有和人類等高等動物相同的精神屬性，包括害怕、愉悅、與其他生物進行交流，等等。該書極力推崇的一個實證是一名測謊專家在無意中開始的一系列試驗。
這名測謊專家名叫巴克斯特，以開設測謊儀培訓班為職業。1966年2月的一天，巴克斯特突發奇想，將測謊儀連接到了他辦公室的觀賞植物喜林芋的葉片上，他想看看喜林芋葉片的表面電阻是否也同人類的皮膚電阻一樣，能隨著每次澆水發生變化。對人來說，測謊儀能記錄下受試者的不受控制的自主神經系統反應(主要是出汗)，這種反應常與說謊及其他情緒障礙有關，記錄的方法是測量兩個電極間皮膚電阻的變化。巴克斯特心想，如果植物葉片的水分蒸發增加，葉片上下層表面之間的電阻應該隨之下降，並能通過測謊儀記錄的曲線圖的變化反映出來。然而，當巴克斯特看到測謊儀記錄的曲線圖時，卻驚奇地發現，它和人在接受測試時因受到壓力引起情緒變化所產生的曲線圖非常相似。
在好奇心的驅使下，巴克斯特開始研究植物的其他反應。一次，他打算燒掉一株植物的一個葉片。他一邊在心裡盤算這件事情，一邊尋找火柴，他當時並沒有移動這株植物，甚至碰也沒碰它一下。然而，戲劇性的一幕發生了：曲線圖出現了劇烈的變化。在驚訝之餘，巴克斯特推斷，是自己想要燒掉葉片的想法通過某種途徑激起了植物的恐懼。為了證實這一觀點，巴克斯特開始反覆做實驗：在一株植物面前劃燃火柴，在心裡想「我要燒掉它」，或者僅僅只是裝作要燒掉它的樣子……結果他得到了兩種圖形：有反應的和沒反應的。在沒有進一步分析是否水在輸送過程中使植物某些部位的電阻產生了變化，或是否外界因素影響了測謊儀的指針的情況下，巴克斯特給出了他的結論：有反應的圖形是在他「想要燒掉植物」時產生的，而沒反應的圖形則是在他「假裝要燒掉植物」時產生的。
巴克斯特的「發現」最初也沒有引起科學界的注意。於是，巴克斯特又做了一個實驗，然後稱，如果在喜林芋的面前將豐年蝦投入沸水中煮死，就會使喜林芋產生電生理反應。換言之，在植物和其他生物之間存在交流，植物能對其他生物的變化產生反應。
1974年，隨著《植物的秘密生活》一書的暢銷，巴克斯特的理論廣為人知。1975年，霍洛維茲等三名科學家在著名科學雜誌《科學》上發表了一篇文章，闡述他們重複巴克斯特關於在喜林芋面前煮死豐年蝦的實驗及其結果。三位科學家對實驗條件做了一些改進，比如將植物置於不透光的房間內，接地以減小電阻；將植物沖洗乾淨以減少葉片的灰塵；五個注水容器中只有三個裡面裝有蝦，另外兩個裡面只裝水；通過螺旋管道將豐年蝦投入沸水中；用錄像監測煮蝦過程；使用高靈敏度儀器進行測量，等等。這次實驗—共使用了60隻豐年蝦，而之前巴克斯特的實驗只使用了13隻豐年蝦。從傳統實驗範例來看，三名科學家設計的實驗條件比巴克斯特的更規範。然而，他們的實驗並沒有取得和巴克斯特實驗相同的結果。事後，巴克斯特指責三位科學家在設置實驗基本條件時犯了錯誤，例如在實驗前沖洗了植物葉片，他認為這樣做會影響它們和科學家之間的關係。
流言終結者
美國探索頻道的《流言終結者》欄目播出了—檔節目，旨在用實驗證實或者駁斥巴克斯特的觀點。研究者將測謊儀連接在植物上，然後對植物及其周圍的物體施行實際傷害或想像中的傷害，結果有1／3的數據顯示植物有所反應。這令研究者感到驚訝，但他們很快發現他們自身在實驗室里的活動產生的振動影響了測謊儀的指針，於是他們離開試驗室，再重複做實驗，結果仍然有1／3的數據顯示植物有所反應。那麼，植物的反應究竟是實驗本身產生的，還是受外界影響產生的?研究者不能做出準確判斷。於是，他們使用腦電圖描記器來提高記錄的精確度，結果就觀測不到植物有任何反應了。接下來，研究者又使用機器將雞蛋推入沸水，也沒有觀察到雞蛋有任何反應(當然，有人認為這是因為雞蛋還不具備交流的能力)。這個實驗至少證明，巴克斯特的理論是經不起反覆驗證的。如果一項實驗不能被重複，也就不成其為科學。
要證實一種生物體(植物或動物)身上的確有感受行為發生，首先必須證明該生物體的全部或部分能對外界的某一刺激做出系統反應。問題是，如何才能鑒別這種反應?就大的刺激來說，信號的形狀、大小以及刺激與反應之間的時間間隔，都是很容易鑒別的；而對於小的刺激來說，重要的是如何把信號本身同「雜訊」區別開來，生物系統中的這種雜訊類似於收音機的靜電干擾。生物系統的雜訊有時確實非常強，如像多數動物的感受器官都能釋放像真正的信號那樣的電脈衝。但是，這些雜訊往往是無規則的，也難以分辨出它們對弱刺激的反應。為了區分信號和雜訊，通常要麼找出刺激開始後是否發生帶有固定延遲時間的脈衝，要麼用計算機技術來確定刺激過程中信號頻率的平均值是否高於無刺激的時候。
《植物的秘密生活》一書中用於支持「植物也有情感」理論的證據，既不能區分真正的反應信號和雜訊，也不能找出植物接收信號和做出反應的部位和結構，因此是經不起科學原理推敲的。大腦神經和感覺器官是感知能力的必需條件，人等高級動物擁有大腦神經和感覺器官，所以能體驗痛苦、愉悅等各種各樣的情感，而植物是由纖維素構成的，它們沒有大腦神經和感覺器官。雖然植物對物理和化學刺激也會產生反應，但沒有理由認為植物是有意識地做出了這些反應，進而認為它們是有認知能力的生物。植物的演化是自然選擇和人工選擇的結果，一些植物的適應能力很強，看上去充滿智慧，科學家稱它們擁有「植物智能」，但這僅僅是一種比喻而已。事實上，在植物王國找不到任何一種複雜程度能與昆蟲甚至蠕蟲的神經系統相近的解剖結構，更不可能找到能與高級靈長類動物的可以應付各種錯綜複雜事物的大腦皮層相提並論的解剖結構。
「智慧」的植物
含羞草的「運動」
一盆茂盛的含羞草被帶到實驗室，麻醉師輕輕觸碰含羞草的葉片，葉片很快便合攏並垂下。這時，麻醉師將這盆含羞草放在一個盛水的盤子中，並向水裡注入少量乙醚。乙醚通過花盆下的滲水孔滲透到含羞草根部的土壤中，被含羞草「喝」到了體內。一小時後，麻醉師再次觸碰含羞草葉片，甚至剪掉了一小塊葉片，含羞草這一次竟然紋絲不動。難道它和動物一樣，被乙醚麻醉了嗎?乙醚是一種麻醉劑，主要作用於中樞神經系統並引起全身麻醉，它引起的意識障礙與腦幹網狀結構上行激活系統抑制有關，而肌張力減弱則是抑制脊髓所致。身為植物的含羞草沒有腦幹和脊髓這些神經系統，它是怎樣被麻醉的呢?
含羞草在受到外界刺激如觸碰、溫度升高、風吹和搖晃時，葉片會迅速合攏並下垂，這種運動被稱之為「感震性運動」，其原理是葉枕的細胞失去膨壓。大多數植物的成熟植株的細胞液泡都很大，當液泡吸水膨大時，會將周圍的細胞質往細胞壁上推擠，在細胞壁上產生一種被稱之為「膨壓」的壓力，這時植物的葉片在脹鼓鼓的細胞的支撐下就會舒展開來。含羞草在受到干擾後，其莖上的葉枕因受到刺激而釋放出化學物質，其中包括鉀離子。由於鉀離子具有促使水分從液泡中迅速排出的作用，於是細胞失去膨壓而萎縮，葉片便迅速合攏下垂。那麼，乙醚「麻醉」了細胞的哪個部分呢?含羞草的細胞中含有一種肌動蛋白，肌動蛋白在動物的肌肉纖維里很常見，參與肌肉的伸縮運動。含羞草的肌動蛋白呈細密網狀結構，支撐著細胞。肌動蛋白中的磷酸在細胞失去膨壓時會發生脫落，致使肌動蛋白束散開，細胞內水分排出。而乙醚是一種可以不讓磷酸脫落的化合物，含羞草「喝」下乙醚後，其細胞不會發生變化，所以無論怎樣觸碰，它都紋絲不動。
值得一提的是，如果將含羞草和測量電流的儀器連接在一起，那麼含羞草在產生感震性運動時會發出微弱的電流信號，這是因為植物細胞中的液體會隨著帶電離子的運動而穿透細胞膜，在細胞膜兩側形成電位差(即膜電位)。如果儀器捕捉到這個信號，給人的感覺就好像是植物對外界產生了反應。其實，植物開花時的花梗運動、乾渴的根系在雨中吸水，以及植物受到天敵的侵害等，都會產生電流活動，如果將其歸結為植物的意識和情感，就大錯特錯了。
菟絲子的「嗅覺」
菟絲子是一種寄生植物，其根和葉都退化了，只含有極少量的葉綠素，不能自己進行光合作用。菟絲子細長的莖是一種爬藤狀構造，用來攀附在其他植物上。當菟絲子的籽苗破土而出並找到宿主時，它便從莖上生長出一種吸器，刺入宿主植物的維管系。這時，菟絲子的根完成了使命，很快枯死。之後菟絲子就依靠吸取宿主的養分為生，如果吸取到足夠的營養，它每天能長12厘米，它甚至還能吸附在自己的莖上，形成對宿主的重重疊疊的包圍。由於菟絲子吸取了宿主的大量養分，抑制了宿主的生長，草本植物一旦遇上菟絲子，幾乎就是死路一條，就連多年生的木本植物在菟絲子的纏繞下也會出現落葉、落果、頂枝枯死、葉面縮小、開花延遲或不開花等營養不良癥狀。
不過，強大的菟絲子也有一個致命弱點，就是在籽苗出土後它必須儘快找到宿主，否則它活不過—個月就會死亡。儘管種子散落的地方不同，但菟絲子准能找到自己喜歡的宿主。它是如何做到的呢?有科學家認為，是宿主周圍的光線和水分引導菟絲子的籽苗往宿主方向生長。但也有科學家認為，菟絲子是依靠「嗅覺」尋找到宿主的。研究者做了以下的實驗：他們提取番茄植株的氣味，注入一個橡膠管子中，然後將橡膠管和一株真正的番茄一同種入土壤中，同時還在真正的番茄植株上加了一個玻璃罩子，以隔離其散發出來的氣味。然後，研究者將菟絲子的籽苗種在橡膠管和番茄植株之間，看菟絲子如何選擇。剛開始時，菟絲子似乎有些猶豫，晃動著不知道該選哪邊，但很快它就做出了決定：伸向溢滿番茄味道的橡膠管。菟絲子是怎樣「聞」到宿主的味道的呢?原來，番茄釋放出的揮發性化學物質通過空氣散播，菟絲子接收到這種信號，以此確定宿主植物的方向。研究者還做了一個實驗：讓菟絲子在它喜歡的宿主番茄和非宿主小麥之間進行選擇，結果「食客」選擇了前者。進一步的實驗證明，對菟絲子的吸引來自宿主植物釋放出的許多種化合物，而小麥之類的非宿主植物釋放出的是單一且充滿驅逐信號的化合物。
煙草的「化學武器」
番茄釋放的「歡迎味道」惹來寄生植物的追蹤，這種自找麻煩的事情在自然界雖不多見，但在沒有園丁除草的野外，大多數植物的確會使用它們自身的「化學武器」來抵禦天敵的侵害。
在美國猶他州的沙漠里，乾旱、高溫和雷電常引起大火。大火過後，煙霧中的化學物質喚醒了沉睡中的野生煙草類植物——它們是在灰燼中最早長出的植物種類之一。飢餓的昆蟲接踵而至，貪婪地啃食多汁柔軟的嫩葉。然而，這場盛宴沒過多久便停止了，蟲子們紛紛倉皇逃走。難道是植物進行反攻並取得了勝利嗎?研究者對煙草植物葉子的成分進行檢驗，結果發現每片葉子中含有5～10毫克尼古丁，相當於8～10支香煙中尼古丁的含量。當蟲子們大嚼煙草植物葉片時，葉片中便迅速充滿尼古丁，使這頓大餐對蟲子們來說成為劇毒的一餐，它們被麻痹了，肌肉緊縮以致呼吸都快停止了，心跳也變得不規則。等到稍微恢復知覺後，蟲子們便逃之夭夭。
然而，這場戰爭還沒有結束。太陽落山後，煙草植物最大的天敵從地底下冒了出來——煙草天蛾，它們彷彿是專為損害煙草植物而生的。煙草天蛾在地面晾乾翅膀，喝下一些露水，然後便開始在煙草植物上產下大量的卵。煙草天蛾成蟲對煙葉不感興趣，但它們的幼蟲卻以此為美食。不到一周，天蛾幼蟲孵化出來，它們每天吃掉的葉子超過其自身的重量。奇怪的是，它們非但不為煙葉中的尼古丁所害，反而非常享受這頓大餐。受到攻擊的煙草這時不得不啟動後備的求救計劃——一股比一整個星期都沒清洗過的煙缸的味道更難聞的味道從煙草植物的葉片飄散出來。很快，援軍——喜食天蛾幼蟲的大眼長蝽——便應招而來，正是植物發出的氣味讓它們知道了哪裡能找到獵物。天蛾幼蟲很快便成為大眼長蝽的腹中之物。
野生煙草以毒素、警報呼叫和貼身保鏢三大武器抵禦昆蟲的侵害，這種通過釋放化學物質自衛或求救的能力在很多種植物身上都能找到。一些植物在受到動物傷害後還會釋放強烈的化學信息為身邊的同類報警。植物使用和接受化學信息已成為現代植物化學研究的重要對象。但是，需要指出的是，這並非植物通過神經系統進行的情感交流，也不帶有動物之間傳遞信息的任何特徵。
食蟲植物的「智慧」
在植物王國中，最「智慧」的植物當屬食蟲植物。所謂食蟲植物，是指那些通過誘捕並消化小動物或原生動物來補充自身所需部分營養的植物。最廣為人知的食蟲植物有豬籠草、瓶子草、捕蠅草、芽膏菜和狸藻等。
食蟲植物最令人著迷的部位是它們多姿多彩的捕蟲器，實際上那是它們特有的變態葉。豬籠草的捕蟲器是葉子在延長的卷鬚上部擴大而成的—個瓶狀體，瓶口有半開的蓋子，在瓶口附近還長著用來引誘昆蟲的蜜腺。一旦昆蟲爬上瓶口，就很容易在光滑的瓶壁上踩滑，失足跌入裝著消化液的瓶子。茅膏菜的捕蟲器呈湯匙形或球形，表面長有腺毛，腺毛的頂端能分泌黏液。當小蟲觸動葉片上的腺毛時，其他腺毛同時捲曲，將其團團包住。捕蠅草是將整片葉子合攏起來捕捉蟲子的，其葉片以中脈為界分為左右兩半，可以像貝殼一樣隨意開合。當昆蟲爬到葉片上時，葉片迅速閉合，葉緣的刺毛交錯絞合，把昆蟲活活地關在中間。生活在水中的狸藻的捕蟲器也很有特色，在其羽狀複葉小裂片的基部生有很多球狀小囊，平時呈半癟狀，有一個可以開合的口，周圍有觸毛。當水蚤碰到這些觸毛後，小囊就像吸塵器一樣將其吸進去，囊口隨即關閉，切斷了水蚤的退路。狸藻是世界上動作最快的食蟲植物，其捕蟲囊開合一次只需要1／15000秒。不僅種子植物中有食蟲植物，在真菌等低等植物中也有食蟲植物，如少孢節叢孢菌，它以菌絲形成菌網，表面分泌黏液粘住線蟲，然後用菌絲侵入線蟲體內，吸食線蟲的營養。食蟲真菌有50多種，主要以捕食線蟲、輪蟲、纖毛蟲、草履蟲、變形蟲等原生動物為生。
食蟲植物表現出的「智慧」很容易讓人誤以為它們擁有思考能力。其實，達爾文早在lg75年就撰文討論過食蟲植物的特質，闡明它們豐富的變異是自然選擇的結果。
科學是無止境的，未來我們或許能通過更先進的科技手段發現植物更多的秘密，但那必定要經歷一個嚴謹的過程，畢竟作為地球上最高等的生物，我們不能褻瀆了大自然賦予的最珍貴的能力。
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