植物电和植物的生命活动
产生和维持植物电的必要条件是能量供应;到今天为止,研究者还没能从一株死的植物或一块死的组织中找到植物电。
如将一株植物放在抽真空的密闭罩内,把一个电极放在叶片上,另一个电极放在根的基部,接好线路,这时所测得的电位大约是30毫伏。然后抽气,当气压下降到10~15毫米水银柱高时,电位便消失了。这是因为,在近于真空的情况下,植物停止呼吸,能量的供应也就中断。就是在动作电流传导的路上,也必须有生理上的完整组织。假使跟它开个玩笑,中途用冰水或麻醉剂麻醉,或用火熨伤,便会“断电”。而那时只要用一张在导电溶液中浸过的滤纸,将“断路”的两端连接起来,动作电流便又能在纸桥上通过。
由此可见,植物电是与植物的生命活动紧密地联系在一起的。科学家正开始利用这种关系来解释植物的某些生命活动。
以前,人们是以细胞渗透压的差异、水分子的内聚力以及叶片蒸腾时向上的一股吸吮力等,来解释植物体内水份和矿物质的吸收和输送的。可是,这个理论解释不了为什么根部水分反而能从细胞汁浓度大的根细胞压向浓度小的导管;也不能解释为什么导管中的水是从下向上送,而筛管中的却能从上向下送。后来发现,根的表面和内部间有一电位差,根内部带负电,根外部带正电。根部原生质内有时存在着很大的电场,甚至达500伏特/厘米,而水分子在溶液中实际是以带正电的形式(H3 O+)存在的,所以水以及溶解在水中的矿物质能被吸收到根的内部,压向中央的导管。又发现茎下部的电性要比上部的“负一些”,因此水分子在筛管中能从上向下运输;至于水在导管中的向上运输是由于受到了叶片蒸腾和根部压力所造成的更强的向上的力(见图3)。
图3 植物体内水分和矿物质的运输
A—在木质部向上输送,在韧皮部则向下输送;B—植物根;C—根的横切面;D—根部运输路线的放大图;⊕—代表带正电的水分子,沿着电场从根表面进入木质部
绿色植物的光合作用过程,是在所谓叶绿素分子的参与下进行的。叶绿素分子好比生产的机器,整齐地“安装”在叶绿粒的厂房里,大约2,500个分子构成一组。每个叶绿素分子又可被看成一架巧妙的无线电接收器和发射器,能够接收太阳光的电磁波,并把它们变成波长长一些的电磁波,发射给邻近的分子。这样传递下去,直到最后一个分子。它利用了这种电磁波将原料水分解,加上碳酸气,经过十几套“把戏”便产生了葡萄糖。这里又可以看到电在起作用,电同电磁波连系在一起充作了生产葡萄糖的“燃料”。
植物体内还有许多生理过程如再生、愈伤以及生长发育等过程,也无不与植物电联系在一起。