松鼠对环保的贡献
自然界中有许许多多的动植物,它们既为这个世界增添了绚丽多姿的色彩,又使整个地球大家庭处于一种非常和谐的状态,其中相当一部分种类为我们的生存环境提供了良好而无偿的服务。就像我们大家熟知的绿色植物,每天都在勤奋地吐故纳新,为我们提供新鲜氧气,而很多动植物也为维护自然界的生态平衡做出了贡献。森林中的啄木鸟被誉为“森林医生”,就是因为它们不断地把侵入树干中的害虫消灭,从而保证了大树小树健康茁壮地成长。
很少有人认为松鼠对于森林的贡献会比得上啄木鸟。在大家的印象中,松鼠吃掉了松树、胡桃等等树种结下的果实,从表面上来看,应该把松鼠们“绳之以法”,从而确保树木的种子能够正常萌发,使森林不断壮大。但实际上,如果我们仔细地研究一下松鼠吃果实的整个过程,则会改变对松鼠的看法。
秋天来临的时候,森林中:果实累累,也是松鼠们最为忙碌的季节,它们不仅尽情地享受大自然的慷慨恩赐,而且还要采集很多的果实埋藏起来,作为储备食物,以免冬天食物缺乏时,弄得饥寒交迫。许多的资料表明,松鼠们并不能消耗掉自己:哩下的全部种子,相反,可能有一半以上始终埋在土里。这样的话,到了春天,土里的种子就要发芽,于是,森林中每年都会长出许多小树。科学家们估计,1只松鼠平均要储藏14000颗种子,有了这个数字,我们一定想象得出,松鼠对于森林的贡献有多大。如果说,啄木鸟是森林中的“医生”的话,那么,松鼠就是森林的“养父养母”。
除了松鼠之外,森林中的老鼠也有相似的行为,而一些吃果实的鸟,则会通过排粪把种子撒到各处,间接起到了播种的作用。令人奇怪的是,有些植物的种子,必须到鸟类的肠胃中去转上一圈,才能发芽生长哩!
现在我们应该清楚了,松鼠对于自然界森林的形成和壮大有着十分重要的作用,而森林的存在对于其他动物,对于我们人类,甚至对于整个地球,又是极其关键的。所以,我们把松鼠称为自然界中的环保专家。
青蛙对环保的贡献
青蛙是捕虫能手,是农业生产的好帮手。专家们对青蛙的食性进行分析后得知,青蛙几乎只吃动物性食物。青蛙的食物中,害虫占了80%,其中包括严重危害作物的蝼蛄、天牛、蚱蜢、金龟子、蛞蝓、步行虫、水稻螟、稻纵卷叶螟等。将青蛙用于稻田除虫,有很好的效果。江西省宜丰县的农业专家们曾做了一次“养蛙治虫”的对照实验。他们在一组早稻实验田内每亩放养400~800只青蛙,不施农药;在另一组早稻试验田内喷洒2次农药。将2组稻田进行对照发现,放养青蛙的稻田早稻枯心率低,且早稻产量高出9.2%。由此可见,“青蛙治虫”是增产节约、防止农药污染的可行办法。
鸟类
鸟类是大自然的重要组成部分,是一项十分宝贵的生物资源。它们刁仅将大自然点缀得分外美丽,使自然界更有生机,并给人以美的享受,而且还能产生生态效益和经济效益。特别是食虫、食鼠的鸟类,它们在农林业生产上的作用更为突出。如啄木鸟是着名的“森林医生”,白脸山雀、灰喜鹊、画眉等,一年四季守卫着森林、田野、庭院。主要在夜间活动、俗称猫头鹰的鹗类,以鼠类为食,是灭鼠能手,一个夏天可以捕食1000只田鼠。鸢、大鵟等以动物腐肉、秽物为食,在保持环境卫生上起着良好的作用,被称为“自然界的清道夫”。
二、动物带给我们的启示
几乎每一种动物都身怀绝技,它们是我们这个星球上出色拘“发明家”。
也许你会问,难道动物也会创造发明吗?是的。只要翻开人类科学技术发展的史册,你就会发现:在船只还没有出现之前,生物航海家——鱼类已经游弋于茫茫大海之中;鸽子在用自己的“罗盘”导航的时候,人类的定位仪还无影无踪;最早用灯光照明的不是人类,而是萤火虫;最早发明飞机的不是莱特兄弟俩,而是昆虫,因为早在3亿年之前,它们作为地球上第一批飞行家,已经升上了天空。
在动物的“创造发明”面前,人们赞叹不已,惊讶万分。于是,科学家们开始向动物“发明家”学习,创造发明新技术、新工艺和新设备。模仿生物的科学-一仿生学,在上个世纪60年代也就应运而生了。
蜜蜂是当之无愧的“建筑大师”。它们一昼夜就能用蜂蜡建造几千间“住宅”,而且都是清一色的六棱柱形房间,每间房间的体积都是0.25立方厘米,每间蜂房的墙壁,同时又是另外六间蜂房的墙壁,这样就构成了紧密相连的一大片蜂房。只要仔细观察一番,就能发现,每个房间的正面是一个平整的六角形进出口,背面是一种六角锥体,它六个三角形的侧面可以拼成三个相同的菱形。令人吃惊的是,由菱形面组成的角大小也是一样的:钝角都是109度28分,锐角都是70度32分。科学家们经过反复研究后确认,这样的建筑不仅能以最少的材料获得最大的居住空间,而且能以单薄的结构获得最大的强度。
人们仿效蜜蜂的建筑技艺,制成了工程蜂窝结构材料。这种材料重量轻,强度大,隔热和隔音性能好,现已广泛用于建筑物和飞机、火箭的制造。
乌龟壳、蛋壳、贝壳和花生壳等,都有弯曲的表面。它们虽然很薄,却能经受住较大的压力。例如,一个厚度只有2毫米的乌龟壳,即使用铁锤猛敲,也不容易砸碎。鸡蛋壳的厚度还不到l毫米,但要用手掌握碎它,也不太容易。从力学上分析,这种结构是很合理的,因为当它承受压力时,力量会向四周均匀扩散,所以十分牢固。
在采用这种结构的建筑物中,最有名的要数澳大利亚的悉尼歌剧院了。它的屋顶好像一堆奇特的贝壳,也像正待跨洋过海的帆船已经升起的风帆。在巨大的“贝壳”下,有宽敞的音乐厅、歌剧院、排练场、陈列厅、餐厅和休息厅等。整个建筑外形独特美观,成了世界有名的景点。我国北京车站大厅房顶采用的也是这种薄壳结构。这些结构既轻便坚固,又节省材料,而且中间没有柱子,不会挡住人们的视线。
在树林里,有时人们会听到“笃、笃、笃”的响声。如果你蹑手蹑脚,屏住呼吸走上前去,就会发现,这是森林“医生”啄木鸟在“工作”。啄木鸟长着一把天生的“手术刀”,这就是像钢凿一洋的嘴壳。它祖代相传,以食虫为生。当它停落在树干上时,就举起“手术刀”东敲敲、西啄啄,从敲击树干的声音中,得知害虫潜伏的部位,然后在树上啄一个小洞,直捣害虫的老巢。害虫虽然隐藏在树干深处,但一旦被啄木鸟发现,便休想逃命。
根据调查和研究,啄木鸟勤勤恳恳,从不贪懒,每天都要敲打树干500~600次。有人通过高速摄影测算出,啄木鸟啄树时的冲击速度,是每小时2080千米;当啄木鸟的头部从树上弹回来时,它减速的冲击力也大得惊人——约有1000个重力常数。要知道,一辆汽车如果以每小时56千米的速度,撞在一堵砖墙上,其力量才不过10个重力常数。可想而知,1000个重力常数,这是多么巨大的冲击力!奇怪的是,啄木鸟从来不会因此而得脑震荡,头颈也不会受到任何损伤。
为什么啄木鸟有这种奇特的本领?科学家们进行了细心的观察和研究,还对啄木鸟进行了手术解剖。结果发现,啄木鸟的头部是一种天然防震器。它的构造与众不同:脑子被细密而松软的骨骼包裹着;在脑子的外脑膜与脑髓之间,有一条狭窄的空隙,这样一来,通过流体传播的震动波,也许会得到减弱;头部有非常大而有力的肌肉系统,能起吸震和消震的作用。
以后,科学家又发现了一个更重要的原因,这就是啄木鸟的头部和它的“手术刀”,是一前一后作直线运动的,一点也没有侧向运动。
根据啄木鸟头的奇特构造和运动方式,有人设计了一种新型的安全帽和防撞盔。这种帽子正好套在人的头上,里层松软而外层坚固,帽子下部又有一个保护领圈,避免因突然而来的旋转运动所造成的脑损伤。经过实际试验,这样的帽子比一般的防护帽效果要好得多,可以说是真正的安全帽了。
三、电子线路中的动物
波涛汹涌的海面上,一架救生直升机在盘旋。奇怪的是,直升机的嘹望台上竟然空无一人。是了望员擅自离开了岗位吗?不,这位“嘹望员”正在目不转睛地眺望着海面呢,它是一只鸽子。突然,鸽子发现了目标,它用嘴啄着面前的仪器,于是飞机就按它指示的方位降落,很快就救起了一个遇难落水的人。
科学家发现,鸽子的远距离视力比人强得多。即使在800米外的海面上有个救生圈大小的物体,它也能看得清。原因很简单,鸽子是远视眼。试验表明,让它担任“嘹望员”确实比有经验的人更为出色。
经过训练的鸽子,还可以用来控制军用火箭,使之准确无误地击中目标——飞机、潜水艇或地面上的炮兵阵地。在这里,鸽子是怎么进行工作的呢?原来,火箭的头部装有跟踪目标的装置,它能将目标的物像传送到地面的一个荧光屏上,鸽子就站在这个荧光屏前。如果火箭准确地朝着目标飞行,屏上就不出现图像。但是只要火箭稍微一偏离目标,目标的物像便跃然屏上,这时,鸽子就会频频啄击这目标。鸽子的嘴上装有金属套,啄击时产生的电流送到了控制火箭的装置,于是,火箭重新回到正确的飞行方向上。顿时,屏上的目标图像便消失得无影无踪,鸽子也停止了啄击。为了提高可靠性,人们不是用一只鸽子,而是同时采用三只鸽子,使控制火箭的装置按多数鸽子的“意见”行事。
有人还试验让猫来控制空对空导弹。导弹外壳上的电子和电子光学装置,能直接把信号发送给猫的脑子,或者在猫眼前放上荧光屏,用电视机来接收目标的图像。一旦导弹的轨道偏离了目标,猫产生了条件反射,把这个偏差纠正了过来。试验表明,猫眼比红外线装置更敏感和可靠;在高温闪光的影响下,红外线装置常会使导弹偏离真正的目标,而猫眼却不受干扰。
上面的试验说明,在电子线路中可以直接用动物来进行控制。有人预料,这种线路将用于导弹中,这样的导弹不仅提高了对目标的分辨率,而且当目标运动时,也能自动改变航向,跟踪追击。这种线路还可以使无人驾驶的飞机,像有人在驾驶那样在蓝天中作机动飞行。
在大自然中,许多生物都是十分理想的自动控制系统。翱翔于蓝天的鸟儿、游弋于碧水中的鱼类和苍翠欲滴的植物,都是活的自动控制器。进一步研究这些生物,对于改进和研制新的自动控制系统,肯定是大有好处的。
以往,五彩缤纷的金鱼,只不过是一种供人观赏的鱼类。如今,有人设计了一种污染监测仪,活蹦乱跳的金鱼竟然充当了仪器的“探头”!当水中有毒物质的浓度上升时,如锌离子的含量达到每升7.6毫克时,金鱼便一反常态,变温文尔雅为焦灼不安了。这时,可用光电自动计数器进行测量,也可以把电极直接插在鱼身上,使自动记录器显示出呼吸率上升、心搏率下降等情况。这样,人们便可了解水质污染的情况了。
四、基因时代:果蝇的奉献
果蝇是一类极常见而又不被许多人认识的小昆虫,它们体长只有几毫米,大多数长着一双红眼睛、有双翅、触角有羽状芒,身体呈黄褐色,夏秋季节经常在腐烂的水果上光顾。这样一种小昆虫,广泛分布于世界各温带地区。
从20世纪70年代开始,果蝇越来越受到科学家们的关注和青睐,到了今天,人们很难说出哪个生物学领域不曾感受过果蝇影响。果蝇被科学家们称为上帝的礼物,它是遗传学上的重要的实验材料同时也是重要的实验模型。果蝇与人类在身体发育、神经退化、肿瘤形成等的调控机制,都有非常多相通处,许多人类的基因在果蝇身上也有,甚至功能可以互通。生物学家们在很多领域都在应用果蝇进行生命科学的探索和研究,果蝇已经成为并将继续作为生命科学各个领域中应用最广泛的研究材料之一。
1933年,美国遗传学家摩尔根因为用果蝇发现了白眼突变的性连锁遗传,并创立了染色体遗传理论而获得诺贝尔奖;1946年,摩尔根的学生、有“果蝇的突变大师”之称的米勒,因发现X射线辐射引起果蝇变异获诺贝尔奖;1995年,刘易斯、福尔哈德和威斯乔斯三位科学家,通过对果蝇基因突变现象的研究,发现了早期胚胎发育中基因控制遗传的机制。
长期以来,果蝇一直是科学家们的重要研究对象。因为果蝇个体小、繁殖快,能产生大量后代。它的生活史短,在室温下不到两周。又容易饲养,只要用几个小小的玻璃瓶,就可以饲养观察。在腐烂的水果上很容易得到它。
果蝇第一次被用作实验研究对象是在1901年,动物学家和遗传学家威廉·恩斯特·卡斯特首先对果蝇进行了遗传研究。1910年,美国哥伦比亚大学的摩尔根,开始在实验室内培育果蝇,并对它进行系统的研究。之后,很多遗传学家就开始用果蝇作研究,取得了大量遗传学方面的研究成果。
大约在1910年5月,在摩尔根的实验室中诞生了一只白眼雄果蝇。这是一个“重大的事件”,因为一般的果蝇通常眼睛都是红色的,而且果蝇那么小,要在瓶子中用肉眼注意到这个细小的变化,是不容易的,只有细心的研究者,才会有这样的“机遇”。这样一只不寻常的果蝇的发现,引发了重大的生物学发现,并由此取得了一系列的科学成就。
摩尔根如获至宝,他将果蝇带回家中,把它放在床边的一只瓶子中,白天再把它带回实验室,反复不停地观察着。不久,他让这只果蝇与另一只红眼雌果蝇进行交配,摩尔根注意到,下一代的1240只果蝇,全部是红眼的。摩尔根又从果蝇多次交配得到的后代中,挑选出一只白眼雌果蝇与一只正常的红眼雄果蝇交配,奇怪的现象发生了,后代的雄果蝇都是白眼的,而雌果蝇都是正常的红眼睛。
这是为什么呢?摩尔根认为,果蝇出现白眼,是基因突变的结果,而且这个突变的基因是位于X染色体上的,是隐性遗传的。他把这种遗传现象叫做性连锁,又称伴性遗传。
之后,摩尔根和他的学生们继续用果蝇进行实验,并创造了测量染色体上基因之间距离的方法。这样,摩尔根把一个特定的基因与一条特定的染色体联系起来,用实验证明了基因在染色体上。由此,他提出了“染色体遗传理论”,为现代遗传学的建立做出了重要贡献。
摩尔根和他的学生在十几年的果蝇研究中,不仅有许多重大的发现,也留下了许多动人的故事。其中有一个故事是,由于研究工作需要数量很多的果蝇,在实验的高峰期,人们在哥伦比亚大学旁边的地铁车站,常看见成群的学生提着装有果蝇的牛奶罐,他们要把果蝇带回家去,在餐桌上继续进行果蝇的统计。有个学生的孩子,当有人问到他爸爸是做什么工作时,他很得意地回答说:“我爸爸给哥伦比亚大学数苍蝇!”
果蝇的研究使摩尔根获得了极大的成功,有人这样评论他:“摩尔根的染色体理论代表着人类想象力的一大飞跃,堪与伽利略、牛顿齐名。”一些着名的科学家经常来到他的实验室,或是向他寻求果蝇,需要他的帮助,或是与他进行交流。例如,发现人的ABO血型的兰德斯泰纳,就希望摩尔根帮助他们从遗传学上加以论证。而另一位英国着名生物学家威廉·贝特森,是孟德尔遗传定律重新发现的主要支持者,但他一直不相信染色体遗传学说,当他有机会来到美国时,就亲自来到摩尔根的实验室,用他自己的话来说,就是要来“看看哥伦比亚的奇迹”,看过之后,他不再怀疑摩尔根的学说,转而成为一个坚定的支持者,他说:“我是为了对升起在西方的星,恭谨地奉献我的敬意而来到此地的。”
目前,科学家们几乎全部掌握了果蝇基因的奥秘。在果蝇全部的13000多个基因中,已经破译了97%的基因编码。通过研究发现,果蝇的基因中有61%与人类相同,特别是果蝇与人类使用同样的或是类似的基因控制生长发育,这对基因控制胚胎发育的遗传机制的认识,是极其重要的。除此以外,果蝇在其他一些方面的研究中,对于认识动物和人的神经活动、智力和行为等都有重要的价值。
果蝇曾经被认为仅仅是一种普通的昆虫,它的生命是短暂的,但它的生命活动却不简单。果蝇甚至具有多种多样的行为能力,它可以学习,不同个体之间有聪明与呆傻之分,有的还有“老年痴呆”的表现。在实验条件下甚至通过饮酒、吸毒也能表现出相应的行为。有人认为果蝇还能够睡眠,甚至做梦、唱歌等。关于人类睡眠的研究一直是一个重要的领域,科学家在对果蝇的研究中筛选到一个基因,发现这个基因与睡眠直接相关。通过在果蝇身上进行相应的基因研究,可以进一步扩展到小鼠和其他哺乳动物,甚至对人类睡眠的认识,都有极大的意义。
总之,果蝇在近一个世纪以来的生物学舞台上占有举足轻重的地位,在各个领域的广泛应用使其成为一种理想的模式生物,不论在已往、现在和将来,都将为人类探索生命科学的真谛做出不可磨灭的贡献。
五、人类健康与动物的关系
保持身体健康、防病治病、延缓衰老是人们的愿望。在长期的实践中,人们发现很多疾病可用各种各样的动物来治疗,例如古人早就知道用医蛭吸淤血,治疗肿毒疖疮等顽症。明代李时珍的《本草纲目》中记载的动物药材有461种。
我国的中医药历史源远流长,广泛使用的动物药材很多,例如牛黄、鹿茸、麝香、龟板等等。外形丑陋的蟾蜍的耳后腺可制成蟾酥,哈士蟆、海马、水蛭、蜈蚣、土鳖虫等,也都是有药用价值的宝贵资源。
在动物园中,我们见过梅花鹿或马鹿等动物,它们的头上常常长着形状各异的角。它们每年都换新角,生长中的鹿角在骨心外包有带茸毛的皮肤。我们称它为鹿茸。鹿茸可提高人体的活力,促进新陈代谢,特别是能增强大脑的机能,历代医书都把鹿茸称为“药中之上品”。此外,鹿肾、鹿血、鹿骨、鹿尾和鹿鞭等都可入药,真是“鹿身百宝”。但是,野生的梅花鹿已不足1000头,已成为国家一级保护动物。因此,要多产鹿茸和鹿肉,唯有发展人工养鹿。
麝是一种小型鹿类。麝香是雄麝的麝香腺分泌的一种物质,在中药中应用非常广泛,如“六神丸”、“麝香蟾酥丸”、“麝香膏”等均用它做原料。麝香有浓厚的香味,所以,它又是高级香水和香料的原料。(图片101)
海马是一种鱼类,因为它的头形像马,所以称为海马。它的繁殖方式很奇特,每当生殖期到来时,雄海马的腹部充血,皮褶愈合形成一个育儿袋,雌海马将成熟的卵产在雄海马的育儿袋中,卵就在里边孵化成小海马。小海马发育成熟后,雄海马就像不倒翁似的前俯后仰,一条条小海马就从育儿袋中被逐渐喷了出来。海马可供药用,素有“南马北参”之称,意思是海马与吉林人参齐名,有健身、强心、止痛和催产等功效。
哈士蟆是东北地区产的中国林蛙。干制的雌性林蛙整体称为哈士蟆,晒干的输卵管称为哈士蟆油,是中药里名贵的补品,用于补虚、退热。因为中药对它的需要量很大,近来已有不少地方进行人工养殖。
蝎子是蜘蛛的近亲。因为它会螫刺人,所以常遭人们的憎恶和厌弃。其实蝎子以小虫为食,它直接或间接地消灭了许多危害人类的小虫,它的功大于过。而且,蝎子可做中药,称为全蝎,去毒的尾部称为蝎梢。它们可治疗小儿惊风抽搐、大人半身不遂等10多种疾病。蝎毒还能治疗流行性乙型脑炎。
蜈蚣既是毒物又是宝物。它有毒螯和毒腺,会伤人,但它又是宝贵的动物药材之一,有抗肿瘤、止痉和抗惊厥等功效。
癌症是使人不寒而栗的恶疾,人们谈癌色变。为了减弱和终止癌症对人类的威胁,成千上万的科学家在各个领域中夜以继日地探索着,海洋药物资源是他们研究的热点。科学家们已用海洋生物制取了很多药物。杂色蛤的提取物对肺癌细胞的生长有抑制作用;从海绵动物体内提取的一种物质可治疗口腔癌和宫颈癌,对白血病也有疗效;从加勒比海的柳珊瑚和软珊瑚中也提取到了抗癌物质。科学家发现鲨鱼很少得癌症,似乎对癌有天然的免疫力,将一些病菌和癌细胞接种于鲨鱼体内,也不能使其患病和致癌。这些发现,导致了人们对鲨鱼研究的兴趣。近年来,已从双髻鲨体表分泌物中分离出一种超强抗癌药物,从深海鲨鱼的肝脏中得到有抗癌作用的角鲨烯,还发现鲨鱼的软骨中有抗肿瘤的活性成分。科学家还从牡蛎、蛤、鲍鱼、海蜗牛、乌贼等动物体中找到了许多抗病毒的物质,可以治疗多种疾病。
可以看出,长期以来,许多动物为人类的健康做出了无私的奉献,成了人类健康的忠诚卫士。
进入新世纪以来,人类对健康又有了崭新的认识。其基本的认知是,人类自身的健康离不开自然生态乃至动植物的健康。在人类生存的这个地球生物圈内,健康乃是一个交叉循环的概念。人与日月光华共出没,与动物植物齐呼吸,生命物质信息的交流与交换肯定是不可或缺的。大自然不健康,野生动物不健康,人类休想健康。
近年来,一个新兴的交叉学科——保护医学诞生,其核心理念是:健康涉及整个生命网;健康体系包含了包括人类在内的所有物种;生态过程联结物种之间的相互关系,约束所有的生命体系。人类活动导致的物种灭绝的速度提高到了人类出现前的100~1000倍。我们在失去大量动植物物种的时候,很可能有许多物种还没有被人类发现,而它们可能是有价值的新药物的来源。而且,所有的物种和自然环境构成了生态系统,其特点是具有服务功能,包括调节氧气和二氧化碳浓度、大气水分循环、净化饮用水、调节全球温度和降水量、形成土壤和保肥、植物授粉,以及提供食物和燃料等,因此人类的生存和发展离不开所有生命支撑的服务功能,而这种功能的丧失正是由于生物多样性的丧失引起的。
六、植物在环保中的重要作用
草坪是空气净化器
草坪又被人们称为草皮。它对于人类生存环境有着美化、维护和改善的良好作用,同时,绿茵茵的草坪,也具有较高的观赏价值和实用价值。
我国对利用草坪的研究有着悠久的历史。早在春秋时,《诗经》中就有对草地描述的佳句。公元前187~公元前157年张骞通西域,就带回一定数量的草坪草。那时的草坪只是宫廷园林中的小块草地。而到公元500年左右,人们开始注意各种庭园中的绿色草地——草坪。13世纪,草坪进入室外的运动场、娱乐、游玩和栖息地。18世纪,英国、德国、法国等国家先后都建立和普及了草坪。
草坪草都来源于天然牧场,它已广泛地应用于各种场所,渗入到人类的生活,成为现代文明社会不可分割的组成部分,草坪草的研究已成为一门新兴的学科。
人们通过研究证明,草坪能净化空气,消除病菌。如1公顷草坪地,每昼夜能释放氧气600公斤。它还具有很强的杀菌能力,一些有毒空气被草坪吸收后,可以陆续地转化为正常的代谢物。
草坪草密集交错,叶片上有很多绒毛和粘性分泌物,就像吸尘器一样,吸附着飘流粉尘和其他金属微粒物。绿色的草坪是一个既经济又理想的“净化器”。它可以把流经草坪的污染水净化得清澈见底。草坪就像绿色的地毯,其根部在土壤中纵横交错地编织着一幅网状图案与土壤紧密地结合,既能疏松土壤,又能防止土壤流失。(图片103)
绿色的草坪以其具备的吸热和蒸腾水分的作用,可以产生降温增温的效力,可以调节小气候。草坪是消除和减弱城市噪声污染的最好武器,又是十分廉价的除音设备,草坪以外型低矮、平整、色泽如一、线条起伏、图案新奇给人以美的享受,更不是能用几句话就说清楚的。
绿色的草坪在喧嚣的城街,以绿色毯状映衬着五彩缤纷的鲜花,不仅净化着环境,而且给人以美的享受,我们多希望这绿色的地毯加快延伸。
沙生植物不怕旱
最着名的一类沙生植物是仙人掌科植物,它们的叶子退化,可以减少水分蒸发,茎呈肉质可以饱含水分,茎含叶绿素可进行光合作用。
在墨西哥沙漠中,有一类巨型仙人掌,形如大树,如果切开它,里面尽是水,好像贮水桶一样,这是它抗旱存水的巧妙方法。
有的沙生植物靠深根吸地下水来抗旱,根深的程度往往惊人,如骆驼刺的根,可深入地下15米水源处吸水。骆驼刺生于我国西北沙漠里。
非洲撒哈拉大沙漠中,有一种叫“沙漠夹竹桃”的植物,它的叶片下面的气孔陷在一个深洞里,洞口有茸毛,防止水分蒸腾过快。它本身有一种笼罩树身的挥发油散出的蒸气,防止过度蒸腾。(图片104)
森林是绿色宝库
地球上郁郁葱葱的森林,是自然界巨大的绿色宝库。森林是我们人类的老家,人类的远祖——猿最初就是从这儿发展起来的。今天,森林仍然为我们无私地服务着。
从生态与环境角度来看,森林是地球之肺,是生态平衡的支柱。通过光合作用,森林维持了空气中二氧化碳和氧气的平衡。除此之外,森林还有许多其他功能。
森林能涵养水源、防止水土流失。据测算,林地和非林地相比,每亩(1亩=666.7平方米)能多蓄20立方米的水,10万亩森林蓄积的水,与一个库容量为200万立方米的中小型水库可蓄积的水相当。森林还是水分的“调度员”。在雨季,森林能使洪水径流分散,滞缓洪峰的出现;在枯水季节,森林则维持河水的正常流量。
森林能调节气候、防风固沙,大面积的森林可以改变太阳辐射和空气流通状况。森林里,巨大树冠和树身阻挡了大风,降低了风速。1公顷森林一年能蒸发8000吨水,使林区空气湿润,起到调节气候的作用。
森林又是消除污染、净化环境的能手。森林好像是天然的吸尘器,15亩的森林一年能吸收36吨烟尘。森林里许多树木是消除空气污染的能手,樟树、丁香、枫树、橡树、木槿、榆树、马尾松等都有很强的吸收二氧化硫、氯气等有毒有害气体的能力。松树等树木还能分泌杀菌素,杀死白喉、痢疾、结核病的病原微生物,起到净化环境的作用。
森林还是庞大的基因库,在生物圈中占据着重要的位置。在森林里,植物、动物、微生物种类繁多,物种极为丰富。据估计,地球上约有1000万~3000万个物种,而生存在热带、亚热带森林中的物种就有400万~800万个。
假如没有森林,地球上将会有450万个物种灭绝,洪水将泛滥,沙漠将不断扩大,人类的生存环境将会大大恶化。当前,制止滥伐森林、维护生态平衡是我们的首要任务。只有保护好森林,我们的地球家园才会变得越来越美好。(图片105)
森林是大自然的卫士,是生态平衡的支柱。它能维持空气中的二氧化碳和氧气平衡,还能清除空气中的有毒有害气体,因此被人们称为“地球之肺”。
大气中的氧气,对生物有着极其重要的作用。人可以许多天不吃不喝,却一刻也不能停止呼吸。在地球上,绝大多数的氧气是由森林中的绿色植物产生的。绿色植物在进行光合作用时,能吸入二氧化碳,呼出氧气。当然,绿色植物也要进行呼吸作用,不过在阳光的照射下,它的光合作用大约比呼吸作用大20倍。因此人们称绿色植物是氧气的“天然制造厂”。树木通过光合作用吸收大量的二氧化碳,同时释放出大量的氧气,这对全球生物的生存与气候的稳定,有着很大的影响。有人测算过,一株胸径33厘米的栗树有11万片叶子,其表面积为340平方米,一座森林有成千上万棵树,树叶的面积就非常巨大了。地球上的绿色植物每年要吸收4000亿吨的二氧化碳,释放2000亿吨的氧气。可以毫不夸张地说,没有了森林,人类和各种动物都无法生存下去。
森林对大气有很强的净化作用。森林中的植物能清除二氧化硫、氟化氢、氯气等有害气体。二氧化硫是分布广、危害大的有毒气体,当大气中二氧化硫浓度达到10ppm时,就会引起心悸、呼吸困难等症状。森林能吸收二氧化硫,并将它转化为树木体内氨基酸的组成成分。氟化氢也是对人体有害的气体,人如果吃了含氟量高的果品、粮食和蔬菜,就会中毒生病。许多种树木都能吸收大气中的氟化氢,每公顷银桦树能吸收11.8千克的氟.每公顷桑树能吸收4.3千克的氟,每公顷垂柳则吸收3.9千克的氟。
森林还被人们比作“天然的吸尘器”。假如把1亩森林的叶片全部展开,可铺满75亩的地面。由于叶片上绒毛多,叶片还能分泌黏液和油脂,因此森林能拦截、过滤、吸附空气中的各种污染物。科学家作过计算,每年每15亩松林可消除36吨烟尘,每平方米榆树叶可滞留3.39吨粉尘。当带有粉尘的气流经过森林地带时,由于茂密的枝叶减低了风速,空气中的大部分粉尘都会落下来。一场大雨后,粉尘被淋洗到地面,空气又变得洁净异常。树叶被雨水洗干净后,又恢复了滞尘能力,又可净化空气了。
森林真是“地球之肺”,没有它,一切生物都将难以呼吸,难以生存。
森林不仅能净化空气,也能净化废水。将大量废水引入森林,喷洒在树木身上,非但不会抑制树木生长,而且能促使树木成材。这是因为废水中往往含有大量的磷、钾、钙、镁等矿物质,它们是树木生长不可缺少的养料。森林中有些树木因土壤贫瘠,“营养不良”而生长缓慢,一经废水浇灌,它们便恢复长势。废水中的细菌和病毒在江河中会毒化水质,毒害鱼虾,传播疾病。然而当它们随着废水进入森林,却犹如处于四面楚歌的境地:它们被吸附于地表,土壤中有它们的天敌;许多树木能分泌大量的植物杀菌素,一旦有细菌和病毒闯入它们的领地,便会被就地歼灭;爬上枯草、树木的病原体,也逃脱不了紫外线和杀菌素的攻击。经几番“围剿”,废水中的细菌、病毒就被消灭得差不多了,这些水再从森林中流向江河湖泊或渗透到地下,就不会污染环境了。
利用废水灌溉森林,既净化了废水,废水中的养料又能被树木吸收,促进了树木的生长。用废水灌溉后,有的树木的生长速度甚至比常态下的快2~4倍。繁茂的森林在净化大气、滞留尘埃、消减噪声等方面起着更大的作用。
热带雨林是天然基因库
据专家考察证实,仅在南美洲热带雨林发现的植物就达1万种。如果继续破坏森林,这些植物中的大部分,等不到人们发现和利用,便会消失掉。而植物,不仅是我们的全部食物和半数药物的来源,而且还是净化空气、制造氧气的天然“氧吧”。当前,世界粮食生产主要依赖小麦、水稻和玉米,这些谷物很容易遭受新的病虫害的侵袭。为了战胜病虫害,就得经常利用现代谷物的野生亲缘,培育新的抗病害品种。随着热带雨林的大片消失,这种天然基因库也随之消失,并将在意想不到的范围内,导致世界谷物的匮乏。20世纪7Q年代,矮化病破坏了亚洲大部分水稻,为了培育能抗矮化病的水稻新品种,农业专家们在印度中部的热带雨林中寻找具有强抗性基因的野生稻种,结果仅找到了1种。如果当时一无所获,亚洲的水稻恐怕就不再有“身强体壮”的后代了!
温带雨林是被遗忘的绿色宝库
稍懂些地理知识的人都知道热带雨林,但热带雨林的孪生姐妹——温带雨林却鲜为人知。这也难怪,因为广泛分布在南美洲、东南亚、非洲的热带雨林,蕴藏着极为丰富的动植物种类,它们对维持全球的生态平衡起着举足轻重的作用。然而,热带雨林正面临着人类疯狂的吞噬,使仅存不到一半的热带雨林正以平均每年129.5平方千米的速度在消失。幸好不是所有的雨林都位于热带,还有许多宝贵的温带雨林,例如美国华盛顿奥林匹克半岛、阿拉斯加的东南部、加拿大温哥华岛的西海岸、澳大利亚的塔斯马尼亚以及南半球的智利,都分布着迷人的温带雨林。
温带雨林虽然也有热带雨林那高大的乔木、茂盛的灌木和品种繁多的附生植物,但由于温带雨林经历了冰川时期的生物物种的大动荡期,同热带雨林相比物种少得多,不过其生物总量比热带雨林多得多,树木既高大又结实。
雨林在人们心目中,通常意味着有充沛的降水量。热带雨林的年降水量均在2540毫米以上,达到这个降水量的温带雨林极少,但温带雨林也有得天独厚的优越地理条件:冬暖夏凉,冬季气温极少低于0℃,这无疑为动物的生存和繁衍提供了先决条件。
北美洲的温带雨林盛产珍稀的锡特卡云杉,奥林匹克雨林中则不乏罕见的铁杉、大叶槭树,还有道格拉斯的冷杉和西部的红松林,它们都是世界上珍贵的树种。在神秘的温带雨林中,有的树木高达91米,树径足有6米。在这些温带雨林里,许:多珍禽异兽如罗斯福大角鹿、黑熊、水獭、北美林跳鼠、美洲豹等,在这块神秘的园地和平相处、繁衍家族,它们以极其丰富多彩的生活方式描绘了一幅奇妙的自然生态环境图。
红树林
广西合浦县莫罗港,有一道1907年修建的堤围,它屹立在南海之浜,胝御着狂风巨浪的袭击。近百年来,堤围一直安然无恙,保护着堤围内3000多亩农田。人们在称赞堤围时,总要同时称赞堤外的1200亩红树林,是红树林作了堤围的最好屏障。
红树林是地球上唯一的热带海岸淹水常绿热带雨林,是一种独特的森林生态系统。树种中大部分属红树科植物,故通称红树林。红树林的种子外表似四季豆,垂挂在藤架上,在母树上发芽,长成幼苗。成熟后就自行脱落,掉到海水中,像轮船抛锚一样插入泥沙中,几小时内自然长成一株小树。有时幼苗遇上潮汐时,被海水漂走,待到海水退潮时,便在适宜的泥沙中扎根生长。冬去春来,年复一年,红树依靠这种奇特的方式,代代相传,逐渐形成了蔚为壮观的红树林。
海滩长期风浪大、盐分高、缺氧,而红树科植物对此十分适应,它们大都有发达的支柱根和众多的气根,纵横交错的根系与茂密的树冠一起,筑起了一道绿色的海上长城,抵御着热带海洋的狂风恶浪,保护了沿海堤围和大片的农田农舍,同时还改善了海岸和海滩的自然环境。
从我国广西北部湾至福建沿海,都分布着不同类型的红树林。红树林的根系不断淤积泥土,使海滩逐渐变为陆地。林内是鸟类、水生生物和微生物理想的栖息繁殖场所,它们一起组成了一个良好的生态系统。
红树本身还具有较高的经济价值。它木质细密,是家具、乐器和建筑的好材料;它的树皮富含单宁,可提取鞣酸制革或作染料;它的叶子可作绿肥、饲料;它的果实可以食用,不少种类还有药用价值。
我国有红树林约90万亩,占世界的7.6%。过去,由于盲目围海造田、修建海堤和盐田,加上环境污染,大片红树林被毁,导致海滩大量肥沃的土层被海浪和潮流冲刷带走,使生机勃勃的海滩逐渐变为贫瘠的沙滩。近海渔场也因失去提供饵料的基地而产量下降。最后导致整个海岸带的生态平衡遭到破坏。
保护红树林,也是在保护我们自己的家园。为此,国际上专门召开了红树林学术讨论会。我国红树林研究专家在1980年首次出席了第二届国际红树林学术会议。
银桦是净化空气的能手
美丽的银桦,是山龙眼科的常绿大乔木。它树姿优美,银灰色的叶,随风翻卷,银光熠熠,悦目可爱。银桦原产澳大利亚,我国在20世纪20年代开始引种,现在,银桦已成为南方不少城市的行道树和工厂区主要的绿化树种。
银桦树对城市里的烟尘和厂区的有害气体,有比较强的吸收和抵抗能力。生长在烟囱附近的银桦,虽受煤烟污染,树叶却未见病状。种在街道和公路两旁的银桦,其枝叶绒毛上吸附了粉尘、泥土,经雨水冲刷后,它们依然枝青叶绿。据测定,银桦对氟化氢和氯化氢抵抗性较强,有较高的吸收能力,每公顷银桦林能吸收氟化氢11.8千克,每一克银桦树叶能吸收氯化氢13.7毫克。银桦对二氧化硫抵抗性也较强,在二氧化硫浓度较高的硫酸车间盆栽3个月,仍能保持一定的树冠,新发枝叶多。在中型硫酸厂,排放二氧化硫污染源的下风处200米~500米范围内,一般树种很难存活,而银桦照样正常生长。银桦的“绝招”还不止这些,它甚至能抵抗有毒的氯气。试验表明,在化工厂氯气的排污口下风位10米~20米范围内,盆栽20天后的银桦苗木,仍保持绿色树冠,受害叶脱落较少。
可见,说银桦是“净化空气的能手”,一点也不夸张。银桦确实是城镇和工业区良好的绿化树种。
甘蔗是“环境卫士”
甘蔗是禾本科植物。它除了吸收土壤中的一些矿物质外,主要吸收大气中的二氧化碳。甘蔗每天吸收的二氧化碳比水稻多一倍以上,而且能吸收高浓度的二氧化碳。空气中的二氧化碳在正常情况下浓度只有300ppm左右,但甘蔗对二氧化碳吸收力强,利用率高,即使周围的二氧化碳浓度少于5ppm~10ppm,它也能吸收。而水稻在周围二氧化碳浓度少于50ppm时,就无法摄取了。盛夏季节,甘蔗甚至能“吃”下浓度高达几千ppm的二氧化碳。因为吸入量大,甘蔗除了吸收掉自己呼出的二氧化碳外,还能大量地吸收周围的二氧化碳来满足自身的需要,并且在产生所需的“食物”时,释放出氧气。
没有植物,地球就会充满令人窒息的二氧化碳,大气的含氧量也不会由原先的0.05%增长到现在的21%,地球也不司能变成一个生机勃勃的行星了。这其中就有能“大吃特吃”二氧化碳的甘蔗的功劳。
甘蔗对于一些有害于人体的气体,如氟化氢、氯气和氯化氢,也有较强的抵抗性。它还可以以造纸厂的废水为肥料,从而减少这些废水造成的环境污染,保护环境。
由此可见,甘蔗不仅是一种人们爱吃的水果,还是与环境污染作斗争的卫士。
绿化带能降低噪声
降低噪声的方法很多。一种便利的方法是种植树木,建立绿化带。并且,绿化带具有多种保护环境的功能,可说是一举多得。
据测定,在树木密集,同时地下草木丛生的情况下,4000赫兹的声波,每经过30米,强度就大约减少5分贝。住宅前如有7米~10米宽、2米高的树篱,约可降低噪声3~4分贝。
为什么绿化带能降低噪声呢?原因是声波在通过树木时,枝叶会发生微振,产生散射,或被枝叶吸收,因而强度减弱。
绿化带降低噪声虽然有一定效果,但不能期望过高。如要真正取得良好的效果,就应种植阔叶树,并使整个绿化带既要密又要宽。此外,绿化带是综合防治污染、保护生态环境的重要措施,大致有10种有益的功能:
1.吸收二氧化碳,放出氧气。每公顷阔叶林每天能吸收1吨二氧化碳,放出730千克氧气。
2.吸收有毒有害气体,净化大气。柑桔类果树吸收二氧化硫的能力可达干叶重的0.8%,杨树的吸收量更高达干叶重的6.12%。
3.驱菌和杀菌。许多树木如橙、柠檬、法国梧桐等,能分泌出杀菌力很强的挥发性灭菌素。
4.阻滞粉尘。叶面粗糙不平、绒毛多的埴物,以及可分泌油脂和粘性物质的植物,能吸附和滞留部分尘粒。如每公顷松树一年可滞尘34吨。
5.减弱和阻隔噪声。
6.净化污水。水流经过林带,内含的细菌、溶解物质会大量减少。
7.抗御、吸收放射性物质。某些地区树林背风面叶片上的放射性物质只有迎风面叶片上的1/4。
8.调节气候。林带和绿地可调节温度、湿度,促进空气对流。有行道时的马路比无行道树的马路,最高气温可低3℃左右。
9.防风固沙、保持水土,保护农田。
10.保护鸟类和动物,为它们提供栖息、活动的场所,提供食物。
七、人类生存的环境保障——植被
植被,尤其是森林植被具有较强的调节气候的功能,它们对环境中的光照、温度、水分等因子都有较大的影响,并可使其发生较大的变化。
首先是森林对光照的影响,由于树冠中生长着大量的叶片当树冠充满叶片时就会使树下或林下的光照条件发生较大的化。据测算,太阳光线照到森林表面时,有10%左右的直射光被林冠反射了,有60%~80%的光被林冠中叶片吸收了,只有10%~30%的光才能直射到林下。因此,一般在炎热的夏天,在大树下面或森林里就会感觉到比外面凉爽些,也就是俗话所说的“大树底下好乘凉”。这是由于树冠或林冠阻挡了阳光向下的直射,加上树冠层不断地吸热蒸腾,消耗了许多热量,使得夏季和白天树下或林下的空气温度较外面低。
植被对大气中的水分含量也具有较大的影响,这主要是由于植物的蒸腾作用造成的。植物的蒸腾作用是由于在强光照射条件下,叶片表面温度的增加,使大量叶内水分通过叶表面的气孔散发到叶片周围的空气中,达到吸收热量降低温度的作用。有关的研究结果表明,在植物生活中有99%的水分需要用于蒸腾作用。因此,要保证植物的正常生长,就必须有足够的水分供应。
一般情况下,一株玉米每天需要消耗2千克水,一生需要消耗200千克水。小麦等谷类作物,每生产1千克干物质需要消耗300~400千克水,即亩产1000千克干物质就需要消耗30万~40万千克水。而森林的蒸腾作用还要比一般的农田高出许多,一般温带森林生长期内平均日蒸腾量为每公顷4万千克,热带森林的蒸腾量比温带森林还要高2~3倍。
植物或植被将如此之多的水分带入大气中,对加强水分循环、改善气侯条件等均有极重要的价值。一般来讲,具有大面积茂盛森林的区域,其水分循环情况都较好,地下水通过植物根系的吸收,经过蒸腾散发到空气中,增加了大气中的水分含量,不仅提高了空气湿度,而且也促进了降水的形成,构成了良性的循环。
植被还能减弱风力、降低风速,特别是森林植被对风的影响更为明显。风是由空气的流动形成的,当气流遇到森林的阻挡时,在森林迎风面就会有空气积聚,形成一个高气压区域,在森林前面很广的范围内阻滞了气流的强度和速度,使该区域成为弱风区。同时,在森林的背风面,由于森林阻挡减小了风速,形成,了一个低气压区,不仅在林缘局部区域改变了风向,而且还在更大的范围内形成弱风区,从而起到减弱风力、降低风速的作用。因此,人工防护林的营造工作,已成为干旱和半干旱地区防风固沙的主要措施。
由此可见,植被特别是森林植被对局部地区气候条件的改善具有十分重要的意义,大力开展植树造林工作,是一件利国利民的大事。森林除了可改善人类生存环境的气候条件外,还可对人类造成的大气污染起到净化的作用。
森林中的植物在光合作用过程中吸收二氧化碳,释放出大量氧气,这本身就是对大气的净化。此外,森林还具有吸收粉尘和有毒气体,杀菌和减少噪声等作用。据统计,地球上每年的降尘量高达几百万吨,有的工业城市每平方公里降尘量就是500~1000吨。树木在降低灰尘上的作用表现在两个方面,一方面是降低风速,促使大颗粒灰尘的沉降;另一方面是树叶表面的凸凹构造及其毛绒、腊质等附属物,对飘浮粉尘有吸咐作用。据测定,绿地的减尘率可达30%~60%。
许多树木还具有吸收有毒气体的能力,可把浓度不大的有毒气体吸收掉,从而避免大气中有毒气体积累达到有害的程度。另外,树木也具有一定的灭菌作用,它一方面通过降低大气中的粉尘数量,减少有害菌的载体;另一方面也可分泌出一些杀菌素,消灭空气中的一些细菌、真菌及其他病原微生物。
现代的大城市除了大气污染外,噪声也是影响人们生活和工作、并对人体健康具有危害的一个因素。树木林带对噪声具有良好的消减作用,在街道两旁、广场、公共娱乐场所和工厂周围,营造不同结构的林带,是防止噪声的有效措施之一。
由此可见,植被不仅对人类环境的气候条件具有较强的调节功能,而且对人类的环境污染也有较大的净化能力;特别是对气候条件较差的地区和环境污染严重的城市,开展绿化造林,扩展绿地面积,将是改善人类生存环境,提高人类生活质量不可缺少的一项重要工程。
八、美化人类生活的使者——观赏植物
凡栽培或保留于公园、庭院、路旁、室内等处,用于美化环境、供人观赏的植物都统称为观赏植物,通常包括观赏树木、观赏花卉和草坪植物三大类。园林绿化观赏植物为人类的身心健康,提供了良好的生活和娱乐环境,对人类抒发对大自然的热爱之情,陶治人们的情操具有重要的意义。
中华民族素有爱花、赏花的天性,历代文人墨客都对我国的名花、秀木挥毫泼墨,留下了许多千古绝唱的诗篇和不朽的画卷。我国对观赏植物具有悠久的栽培历史和丰富的经验,被赞誉为“世界园林之母”。几千年来培育了许多名贵的观赏花卉和树木,使华夏大地香飘四季、万紫千红。(图片114)
除了赏花、赞花外,我国人民还将花与节气相联系,形成了始梅花,终楝花的二十四番花信风。特别是在江南地区,由于气候温暖湿润,名花种类繁多,一年四季月月有花盛开,选其各月代表者,还构成了十二月花令,“正月梅花凌寒开,二月杏花满枝头,三月桃花花烂漫,四月蔷薇满篱架,五月石榴红似火,六月荷花畔暑风,七月凤仙展奇葩,八月木犀香满院,九月菊花傲霜开,十月芙蓉孤自芳,十一月水仙凌波开,十二月蜡梅报春来”。一在我国民间谚语中也记录了花的物候知识,如“惊蛰之日桃始花”等。此外,各地群众还把花的物候用于预报农时,将观花与农业耕作活动相联系,运用起来及时准确。如在四川就有“菊花开遍山,豆麦赶快点”,在华北有“枣芽发,种棉花”等。
我国的名花种类繁多,其中较为重要的是被誉为七大名花的牡丹、梅花、月季、山茶、杜鹃、腊梅、菊花、兰花、水仙、荷花等。
花中之王牡丹国色天香,自古以来一直是吉祥、富贵、幸福、美好的象征。牡丹原产我国秦岭一带,早在1600多年前就已开始栽培观赏,到了唐代已是誉满九州的名贵花卉,大诗人李白曾有“名花倾国两相欢,长得君王带笑看”的赞美诗句。北宋时期,在洛阳种牡丹、赏牡丹蔚然成风;形成了“洛阳牡丹甲天下”,“春城无处不飞花”的景象。现在,牡丹共有300多个品种,以山东菏泽、河南洛阳、安徽亳县和北京等地栽培的品种较多。
梅花是春的使者,“一朵勿先报,百花皆后香;欲传春消息,不怕雪里藏”。梅花以那种凌霜傲雪、刚健挺拔的性格,而深受人们的喜爱,与松、竹并称“岁寒三友”,与兰、菊和竹同称为“四君子”。我国植梅历史悠久,现已有3000多年的历史。《诗经》中就有《标有梅》篇,隋唐之时咏梅之风极盛,到了宋代更是历史上植梅的鼎盛时期。现在梅花有4大类、230多个品种,以成都、杭州、武汉等地为栽培中心。
荷花,又叫莲花,花大而艳丽清香,自古以来极受人喜爱,常以“出污泥而不染,来赞美其崇高。荷花早在周代开始栽种,已有3000多年的栽培历史,目前有食用和观赏两大类。在观赏类中的并蒂莲、四面莲等品种最为珍贵,并蒂莲一直被作为爱情和美满婚姻的象征。荷花在我国栽培范围极广,全国各省区几乎均有分布,济南就以“四面荷花三面柳,一城山色半城湖”的荷花和泉水而闻名于世;湖南曾广植荷花而被称为“秋风万里芙蓉国”。
菊花,也叫秋菊,原多为黄色,因此又叫黄花。在唐代开始有白菊,宋代出现紫菊。现在的菊花已有单色、混色等多种花色,形成复杂多样的品种、变型。菊花素有“菊残犹有傲霜枝”的倔强性格,以及非到“点苍苔白露冷”的时候,决不开花的“无畏”品质,被誉为“花中英雄”。但随着栽培和育种工作的发展,目前菊花已进入长期开放的花卉之列,在人们尽情观赏了秋菊佳色之后,还可在春节、端阳、国庆等节日上观赏到各色各样的名菊佳品。
水仙清秀淡雅,娟丽多姿,历来都是诗人、画家的笔下主题。“得水能仙与天奇,寒香寂寞动冰肌”,“有谁见罗袜尘生,凌波步稳,背人羞态云铢轻,娉娉袅袅,晕娇黄玉色轻明”等诗句把水仙描化成高雅清逸、秀丽芬芳、超凡脱俗的“凌波仙子”。水仙原产我国浙闽沿海沼泽地带,现福建漳州、上海崇明、浙江舟山等地都有栽培。
腊梅是与梅花亲缘关系相差较大的植物种类,但可与梅花一样凌霜傲雪,在寒冬腊月,迎风怒放,不过其花期较梅花早些。当傲雪的菊花早已枯萎,秀丽的梅花尚未吐蕊之时,腊梅便冒寒开放,枝头缀满黄花,散发出幽雅的芳香。可谓“花处见晴雪,花里闻香风”。我国栽培腊梅已有几百年的历史了,现在北京以南各地园林和庭园中均有广泛种植,以河南鄢陵最为着名。
这些名贵花卉种类,不仅对我国园林观赏绿化、美化和香化具有重要的意义,而且有些种类或品种还传到国外,如梅花、月季、山茶、腊梅、菊花等,成为世界性园林观赏的重点花卉种类。此外,我国还有200多种较为重要的露地栽培花卉和温室栽培花卉。在野生植物类群中也有数量庞大的、观赏价值较高的野生花卉种类。
除了观赏花卉外,我国还有600多种较为重要的观赏树木,其中比较着名的就有银杏、水杉、雪松、金钱松、侧柏、园柏等,特别是雪松和金钱松,园林观赏价值极高,与南洋杉、日本金松和美国巨杉(世界爷)并称为世界5大庭园观赏树种。
银杏和水杉都是我国古老珍稀的孑遗树种,银杏在我国有3000多年栽培历史,广植于寺庙殿前,且寿命极长,现在国内各地千年以上的古树数量极多,并多繁盛生长、结实。水杉虽然被发现得较晚,但由于其姿态优美、叶色秀丽,加上其适应性强,生长迅速等特点,现已被广泛引种到世界各地,用于庭园观赏。
侧柏和桧柏都是我国应用最普遍的园林树木,自古以来即多栽植于庭园、寺庙和陵墓等处,是我国名山大川常见的古树之一,如陕西黄陵轩辕庙的八景之一“轩辕柏”,山东泰山岱庙的“汉柏”,苏州冯异祠的“清、奇、古、怪”四株古桧和山东泰安孔庙的古桧等,都是千年以上的侧柏或桧柏古树。
草坪也是园林观赏绿化中不可分割的重要组成部分,直到现在,人们还经常用“绿草茵茵,芳草萋萋”来形容和赞颂草地的美景。中国的园林造景一向重视利用草坪,特别是在帝王将相的亭台楼阁修建上,几乎“亭亭有花,阁阁有草”。但随着社会的发展,城市现代化进程的不断加快,草坪已从名门贵族的庭园之中,逐步进入公园、游乐场、运动场等公共绿地之内,成为现代化城市建设的标志之一。
总之,现代社会的观赏植物已成为美化人类生存空间的使者,不仅对人类生存环境的绿化、美化起了巨大的作用,而且在保护和改善人类生存环境方面也有重要的价值。
九、维护人类身体建康的基础——天然药物
随着人类生活水平的不断提高,对维护人类健康的药物需求将有大幅度的增加。在人类对合成药物的毒、副作用有了充分认识和“回归大自然”思潮的影响下,对取自动、植物的天然药物将会更加青睐,并将由此进一步推动天然药物资源的开发工作。
在人类历史的发展长河中,都经历过天然药物利用阶段,并由此总结出传统的药物学知识。中国是传统医药发展最早和保存最好的国家,自有文字以来,就有药物学方面的知识记载,而《本草纲目》更是我国医药学知识的宝库。经过几千年的发展,我国的传统医药学逐步趋向于形成完整的应用体系,是当前世界上起源最早、发展最完善、保存最好的民族传统医药学宝库,并对中华民族的繁衍生息起到了十分重要的作用。
在中国除了传统的中医药外,其他少数民族如藏、蒙、维、傣等民族,在长期的生活实践中也都积累了自己特有的药物种类和用药习惯,形成了不同的民族医药学知识。此外,世界上还有许多国家和民族,如埃及、印度、希腊、古罗马、阿拉伯等,也都有较完善的传统医药学知识和较悠久的天然药物开发利用历史。
从中药材品种的来源上看,主要由植物、动物和矿物三类构成。据我国中药资源普查结果,目前全国中药资源12807种,其中植物类药物11146种,占87.03%;动物类药物1581种,占12.34%;矿物类药物80种,占0.63%。由此可见,我国的天然药物资源十分丰富,可利用的种类已达万种以上。
从传统中药的应用上看,我国的传统药物可分为解表、泻下、清热、化湿、利水渗湿、祛风湿、温里、安神、平肝熄风、理气、理血、补益、消导、止咳化痰、收敛、驱虫等不同类型。并且在具体应用上,还需要在中医药学理论指导下,各种药物配合使用,以充分发挥不同药物的药性和功效,形成一个功能整体。
我国的中药资源不仅种类繁多,应用范围较广,而且贮量也较大。据统计,我国的野生药用动、植物总贮量可达数百亿公斤,年收购量达7亿公斤(包括家植和家养品种)。贮量之大,利用量之多可谓世界之首。但我国人口众多,人均药材占有量仅在0.6公斤左右,又远低于世界的平均水平。
这一状况导致了某些药材品种的紧缺,已开始严重影响中药方剂和成药制品的质量和疗效。此外,随着人民生活水平的不断提高,以及世界各国人民对天然药物的逐步信赖,使天然药物(包括保健类药物)需求量也不断增加。因此,在我国天然药物资源的开发利用过程中,也存在着开发利用与保护更新并举的必要。
据统计,目前我国有485种常用中药、民间药、民族药和药用原料植物,需要进行引种栽培或就地保护。一些名贵的药材或药用原料植物已成为国家重点保护的珍稀濒危植物,如人参、银杏、刺五加、三七、雪莲、杜仲、黄芪、黄连、黄柏、天麻、平贝等。在药用动物中,属于重点保护的种类所占比例更大,其中较为主要的药材品种就有虎骨、鹿茸、麝香、犀角、羚羊角、熊胆、穿山甲、蛤蟆油、蟾酥、乌梢蛇、金线白花蛇等。
为了保护我国濒危状态的名贵药材品种,必须在开发和保护更新方面做进一步的深入研究。首先,对现处于濒危状态的药材品种进行就地保护和迁地保护,严格控制或者禁止对已处于濒危状态的药材品种的利用;同时还应加强对濒危药材替代品的开发研究。一方面保证中药及其制品的疗效,另一方面还可增加新的药物资源。
十、菌类在自然界中的重要性
一分为二看细菌
俗话说:“病从口入。”这指的是有害细菌进入人体,就会引起疾病,告诫人们要注意饮食卫生。饭菜变馊,牛奶变质,都是细菌造成的。因此,细菌给人们留下了极坏的印象。
其实,细菌种类很多,有的是“捣蛋鬼”,有的则是“造福者”。目前,人们认识的细菌,已达1400种之多。
细菌是一类生命力极强、分布广泛的生物,岩石、土壤、水体、空气以及生物体中都能找到它的踪迹,可谓“无处不在、无孔不入”。
土壤里生活的细菌占土壤中微生物总数的70%~90%,它们能将动物、植物残骸分解成能被植物直接利用的营养物质;生活在岩石上的细菌,能将岩石腐蚀、分解成矿物养分,供植物吸收利用。这些细菌是自然界生物链中的重要环节,如果缺了它们,地球上真要“尸骨如山”了。
细菌可谓“功过”参半。有些细菌专以其他生物活体,如动物、植物等为“营”,因此,有的会给人体以及动物、植物带来危害,有的却是不可缺少的。
细菌个体很小,直径只有0.3~2微米,但它们的繁殖速度却快得惊人,在适当的条件下,每15~20分钟即裂殖一次,一个菌体一天就能产生出241万个新个体!没有像植物一样的维管束系统。不过,它们具有真正的细胞核和固定的细胞壁。(图片119)
切莫谈菌色变——共生真菌
提到微生物,尤其是与“菌”字沾边的微生物,人们自然就会想到“疾病”。事实上,自然界中许多种“菌”,却是有益而无害的。
豆科植物的根上就有一种特殊的真菌,它可以将空气中的氮固定到体内,成为豆科植物的氮肥供应者。其实,不光豆科植物,许多林木都与真菌有这种互惠互利的关系,这种关系叫共生,具有共生真菌的植物根系叫菌根。
菌根对植物具有多方面的综合作用。它既不同于一般的有机肥料,也不同于植物激素和生长调节剂,而是通过菌与植物两个生物体之间在长期共同进化过程中形成的固有的共生特性,综合调控植物的代谢活动,增强植物免疫力和抗逆性,提高植物对土壤养分的利用率,改善植物体内养分状况,提高土壤活性,改良土壤理化性质,从而保证其成活与茁壮成长。
目前,已知的菌根类型主要有7类,外生菌根是其中之一,也是目前人们认识、研究和利用最多的一类;另外还有一类菌根——内生菌根,也是重要的菌根类型,如Va菌根。世界上90%的显花植物的根都会形成内生菌根Va,超过形成其他类型菌根的植物总数。因此,Va菌根具有更广阔的发展前景。
地球“清洁夫”——腐生真菌
营腐生生活的真菌叫腐生真菌。腐生真菌体内具备一种水解酸,具有极强的水解作用,是食物链中的分解者,既可以分解糖类、淀粉和纤维素等碳水化合物,又能分解蛋白质和脂肪等大分子有机化合物。腐生真菌以动植物残骸为生,它们与细菌一道,将动植物残骸分解成简单的化合物,因此,又被称为地球上的“清洁工”。
腐生真菌数量多,在土壤中,每百克就含有几千甚至几十万个。腐生真菌多为好氧性的,主要分布在土壤表层。水体和大气真菌种类繁多,水生真菌有:鞭毛菌、接合菌、单毛菌、节水霉、水绵和水霉等;大气真菌主要是真菌菌丝的碎片和孢子,如枝孢、子囊孢予等,以及能够在40℃以上和-10℃以下生长繁殖的嗜热真菌、喜冷真菌。
十一、你知道生物多样性对我们有哪些价值吗
对于人类来说,生物多样性具有直接使用价值、间接使用价值和潜在使用价值。
直接价值生物为人类提供了食物、纤维、建筑和家具材料、药物及其他工业原料。单就药物来说,发展中国家人口的80%依赖植物或动物提供的传统药物,以保证基本的健康,西方医药中使用的药物有40%含有最初在野生植物中发现的物质。例如,据近期的调查,中医使用的植物药材达1万种以上。
生物多样性还有美学价值,可以陶冶人们的情操,美化人们的生活。如果大干世界里没有色彩纷呈的植物和神态各异的动物,人们的旅游和休憩也就索然寡味了。正是雄伟秀丽的名山大川与五颜六色的花鸟鱼虫相配合,才构成令人赏心悦目、流连忘返的美景。另外,生物多样性还能激发人们文学艺术创作的灵感。
间接使用价值间接使用价值是指生物多样性具有重要的生态功能。无论哪一种生态系统,野生生物都是其中不可缺少的组成成分。在生态系统中,野生生物之间具有相互依存和相互制约的关系,它们共同维系着生态系统的结构和功能。野生生物一旦减少了,生态系统的稳定性就要遭到破坏,人类的生存环境也就要受到影响。
潜在使用价值野生生物种类繁多,人类对它们已经做过比较充分研究的只是极少数,大量野生生物的使用价值目前还不清楚。但是可以肯定,这些野生生物具有巨大的潜在使用价值。一种野生生物一旦从地球上消失就无法再生,它的各种潜在使用价值也就不复存在了。因此,对于目前尚不清楚其潜在使用价值的野生生物,同样应当珍惜和保护。
造物主的鬼斧神工,是用平衡维系我们这个地球的存在与演进的。平衡,这两个很普通的字眼,却主宰着宇宙间的万事万物。
人的身体机能失去平衡,就要得病甚至死亡:
一个地方的生态失去平衡,别的地方也会品尝苦果;
整个生态失去平衡,人类整体的生存环境就会恶化……
人们已逐渐认识到,人类并不是地球的主宰,野生动物和一样,都是生物链中的一环,都有着生存的权利。对野生动物的残忍,就是对生命的漠视,保护野生动物,就是保护我们的生态环境,保护人类自己。所以,关爱野生动物,弘扬人的善心,是在更深层次的意义上体现出人类关怀自己的生存与发展,改善动物处境的同时,也完善了人类。
十二、一荣俱荣,一枯俱枯
人类错误地自命为地球的主人,他们忘记了大地是他们的母亲,这个母亲还孕育了他们的兄弟姐妹们即种类繁多、形态各异的动物、植物和微生物,它们和人类一起,构成了一个生物大家庭或说生物联合王国。
生存环境具有互为因果的复杂的关系。就生物界或者说生物圈来说,无论是天上飞的、地上走的,还是看似无知无识的一草一木,都有着相生相克的影响。尤为明显的是,从局部来看,它们甚至是一荣俱荣,一枯俱枯,同生死,共存亡;若从全局来看,只要时间充分,事态的发展将证明它们无例外遵循的是牵一发而动全身的同一个道理。
一篇题为《生存之链》的文章中所列举的两个实例,就非常生动地表明了这种状况:
“在太阳冉冉升起的次日早晨,你也许面对着一个物种几乎消失殆尽的世界。今天,如此之多的生物正处在需要人们作出艰苦努力才能拯救它们的危险境地。
我们这个星球交织着巨大的生存之链,生物物种的名单上不仅包括4500种哺乳动物和4万种其他脊椎动物,还包括多达25万种植物以及至少数百万种无脊椎动物(其中绝大多数是昆虫)。处于灭绝边缘的生物有99%,是由于人类的活动破坏了它们的家园。生存之链环环相扣,相生相克,一旦一个环节出现故障,就会形成连锁反应。
一种称为渡渡的鸟类曾栖息在印度洋毛里求斯岛上。1510年,第一批欧洲人登上这片岛屿后,到处捕杀,不久,渡渡鸟便绝种了。数百年来,岛上居民并未感到缺少这种鸟类有何异样。但是,最近有报告表明,该岛一种平均生长期为几百年的珍贵树种正在消失。原因是其带有硬壳的种子,若无渡渡鸟嗉囊的磨蚀软化就不能正常发芽。
1904年,开挖巴拿马运河灌水后,几十平方英里的灌木林与世隔绝,形成一块孤岛。由于狮、虎及鹰等大型猛兽猛禽因地方狭小而不能容身,致使野猪、浣熊、猴子和鼠类数量大增。它们将鸟巢、鸟蛋、雏鸟一扫而光,18种鸟类在这个最后的避难所中迅速绝迹。
生物学家已知的粗略数字是,某一物种的灭绝,通过连锁反应,会导致其他10~30种物种的沦亡。据估计,到80年代末,人类很可能不得不每隔一小时就要同一种生物相惜别;而至2000年,将会有生物种类的五分之一过早地埋葬在地球上。”
文中“一种平均生长期为几百年的珍贵树种”,所说的就是大颅榄树。
原来,在1681年最后一只渡渡鸟被残杀后,奇怪的是,渡渡鸟喜欢栖息的大颅榄树就像患了不孕症,不见发芽生苗,以致丛林日渐稀疏,风光不再。20世纪80年代,这一毛里求斯特产的树种竟然只剩下可数的13株了。
对其现象一直深感迷惑和焦虑的科学家终于在1981年有了突破。
这一年,美国生态学家坦普尔来到了毛里求斯,他通过测定大颅榄树的年轮后发现,所有大颅榄树的树龄都在300年以上,即恰恰是渡渡鸟灭绝300周年之前。他进而注意到渡渡鸟遗骸中有大颅榄树的果实,由此他推断大颅榄树的果实必须经过渡渡鸟的嗉囊,坚硬的果壳被消化磨损,在种子排出体外时才能破壳而生根发芽。于是科学家实验以吐绶鸡取代渡渡鸟来吃大颅榄树的果实,获得了成功,破解了谜团,大颅榄树终于绝处逢生,暂时躲避了灭绝的命运。
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