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    文摘报 2023年07月01日 星期六

    植物“力大无穷”的奥秘

    《 文摘报 》( 2023年07月01日   06 版)

        一棵橡树或松树可以将一块花岗岩巨石劈成两半,甚至长成参天大树。在“天下第一奇山”黄山,松树就是从坚硬的黄岗岩石里长出来的。

        在一段大型混凝土污水管道的垂直部分,种植一丛竹子。几年后,竹子长出了可爱的大肚皮。后来,肚皮越来越大,它把下水道10厘米厚的水泥墙给弄弯了,就好像坚固的水泥墙是泡沫塑料做的一样。

        其实,这种“大肚皮”的产生过程,是一种植物组织在密闭环境下的生长规律。植物组织在密闭环境中扩张的过程是指通过渗透和自吸吸水,以及通过细胞分裂导致整体增大的过程。本质上属于木本茎和根急剧增加周长的活动。

        自吸其实是水分子进入多孔胶体材料并使其膨胀的一个过程。水(H-O-H)是一种极性分子,其氧原子带负电荷,氧原子两侧有两个带正电荷的氢原子(H)。而当胶体材料含有外露的羟基基团(HO)时,即带有带负电荷的氧原子和带正电荷的氢原子时,就会像很多微小的磁铁一样,水分子渗透到这些聚合物中,粘附在相邻水分子的正极和负极上。这种水分子的流入和化学键(称为氢键)的凝结导致细胞壁及其内容物膨胀到原来大小的几倍。

        种子的自吸作用可能会产生每平方厘米2.3吨的压力。当种子吸收水分并膨胀时,导致种子外壳破裂的实际压力是惊人的。根据科学家们的研究,膨胀的种子产生的压力能达到正常大气压的1000倍。

        植物有如此大的能力,其中不乏惊人的破坏力,主要因为植物生长所产生的物理力和吸胀所产生的惊人压力。如果说有一种树非常适合捣蛋,那非“勒颈无花果树”莫属。不论它身处何方,它的强大根系蔓延在石块之间,都会逐渐将巨大的垂直墙壁变成碎石。根据植物学家的说法,勒颈无花果树很可能是导致中美洲古玛雅遗留建筑毁灭的主要植物;在18世纪和19世纪,英法两国在战略要地加勒比海岛屿上修建的密闭而结实的军事要塞,竟然也被勒颈无花果树摧毁。

        不过,虽然植物有这么巨大的破坏力量,但它们中的大多数实际上对自然环境是相当有益的。植物会帮助大自然产生更多有养分的土壤,还会为无数的动物物种提供栖息地。

        (大科技微信公众号 6.27)

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