植物的化学“语言”

杨斧

在风和日丽的日子，当你独自一人步入山林原野，聆听着鸟儿的鸣唱，爽吸着花草的清香，观赏着蜂蝶的曼舞，尽享着感官带来的愉悦时，是否曾想过与周围默默无语的花草树木聊一聊自己的感受，抒发一下情怀？但生命机体的迥异，使这种臆想的交流只能在梦幻中实现。其实，对于那些没有发声器官，不能借助声波传送信息的植物来说，它们早已具备了独到的“语言”能力，而且信息的交流和传送也远远超出了自己种群的范围。植物的这种独到的“语言”，也就是化学元素的组合和在空间的扩散，具有极为丰富的表达能力。

花的邀请——“朋友快来”

人们喜欢与香花为伴，因为它们的气息能够使人心情愉悦，提神醒脑。但香花并非为人而开，而且“香”与“不香”也不过是人的感受而已。远在人类还没有在地球上出现时，有花植物的花朵开放时所散发出的气味，就已经和它们的钟情者结下了密不可分的关系，当然，这些钟情者绝大多数都是昆虫和其他小型传粉动物。

在中部美洲的热带丛林中，隐藏着一群颇为神奇的兰花兄弟——兰科盔兰属植物。由于它们花朵中的唇瓣有些像古代武士的头盔，因此被称为“盔兰”。但这种“头盔”却是倒置的，圆顶朝下，又好似一个吊在空中的小水桶，因此又有“水桶兰”的别称。这些盔兰都是附生植物，终生依附在高大树木的枝干上，远离地面，依仗着丛林中潮湿多雨的自然环境和昆虫的帮助，过着悠然自得的生活。

盔兰的花是光明的使者，当晨曦微露，它们就骤然开放了。随着花朵的绽开，一阵阵浓烈的香气伴着晨雾在丛林中飘逸。这时，平常隐而不露的一种雄性长舌花蜂像着了魔似地突然出现在盔兰花周围，有时一下就飞来十几只，有的甚至从几千米以外急速赶来。雄性长舌花蜂是最美丽的膜翅目蜂类之一，身体呈现蓝绿色，并闪烁着金属般的光泽，颇为苗条的身躯显得娇小可爱。

这些被盔蘭香气“邀请”来的雄蜂，围着唇瓣飞来飞去，并不时落在“桶”的上沿和外壁上，用刷子样的前腿收集上面的油性物质。与此同时，盔兰也开始由位于唇瓣上方的囊状物向唇瓣中滴注液体，在其水桶样的底部形成液池。其间不免有得意忘形的雄蜂滑落到唇瓣的液池中，被这种特殊液体浸湿了翅膀的长舌花蜂只能从液面上一个如壶嘴样的孔洞向外爬。这个犹如私人定制的孔洞刚好容下细瘦的蜂体。但在这只误入“水牢”的倒霉雄蜂即将重获自由时，不由自主地充当了盔兰的传粉“媒人”：如果这只雄蜂是初次“遇险”，在壶嘴样的孔洞中隐藏的蕊柱上的花粉块就会黏附在它的背上;当这只背负着花粉块的雄蜂在另一朵盔兰花上再次上演“液池惊魂”的一幕时，身上的花粉块就会被柱头穴接收，从而完成异花授粉的任务。当然盔兰并不亏待“媒人”，这些雄蜂从盔兰唇瓣上收获的油性物质中所含的挥发性油，被转化成了它们吸引雌蜂前来交配的性信息素。结果盔兰和长舌花蜂都从盔兰产生的气味中受益，保证了种群的繁衍。这是一个双赢的结局。

盔兰，又称“水桶兰”。随着花朵的绽开，阵阵浓烈的香气伴着晨雾在丛林中飘逸。

盔兰和长舌花蜂因气味而共同受益的自然现象，早在100多年以前就引起了博物学家的关注。达尔文在从特立尼达植物园主任克留格尔的报道中得知这一消息后，将其作为“虫媒花异花传粉”的典型事例之一，记载于《兰花的传粉》一书中。之后，科学家们的进一步研究揭示：盔兰使雄性长舌花蜂着迷的香气是由多种挥发性化学物质形成的，其中90%以上是2-N-甲胺基苯甲醛，其余的成分还有丁子香酚、香草醛和桉树脑等。

像盔兰和长舌花蜂这样植物和传粉昆虫因气味而结成的互利关系，在自然界中随处可见。在北半球温带地区，人们所钟情的香花很多都与蜜蜂结缘，而且这种关系早在2000多年以前就引起了哲人的关注。

紫罗兰是分布于欧洲地中海沿岸的十字花科植物，在春天开放的花朵具有怡人的香气，对当地的蜜蜂（意大利蜂）有很大的吸引力。公元前4世纪，古希腊思想家、科学家亚里士多德在其动物学著作中记载：蜜蜂每一次采蜜不是从一种植物的花飞到另一种植物的花上，而是只从一朵紫罗兰花飞向另一朵紫罗兰花，在它飞回蜂巢之前，绝不飞向其他种类的花。显然，这些释放出香气的紫罗兰花朵与蜜蜂之间有一种默契的关系。但限于当时的科学发展水平，亚里士多德并没有揭开其中的奥秘。

这些被盔兰香气“邀请”来的雄蜂，误入“水牢”，充当了盔兰的传粉“媒人”。

紫罗兰在春天开放的花朵具有怡人的香气，对当地的蜜蜂（意犬利蜂）有很大的吸引力。

18世纪爱尔兰人阿瑟斯·多布斯是第一个观察并明确描述了昆虫为花传粉及其在有花植物繁衍中具重要性的人。他一直潜心观察和研究蜜蜂的行为，证实了亚里士多德的观察结果：虽然蜜蜂与花的关系并不具有特异性，但工蜂的每一次外出工作，只去拜访同一种花。这种行为既保证了工蜂从花上所获得的物质纯净，也使花粉能在同一种植物的花之间有效传递。1821年胡贝尔证实了蜜蜂拜访花主要是被花的气味所吸引，由于几乎每一种花都有表明其个性的特殊气味，因此，聪明的蜜蜂一般不会“走错门”。

有花植物与传粉昆虫之间的协同演化关系，一直受到博物学爱好者和生态学家的关注。以往一些人多将花的色彩、花冠上的纹饰和花的形状视为吸引昆虫的主要因素，而气味则因我们人类嗅觉的局限性而被放在了次要的位置。随着生物化学和生态学的发展，人们已越来越多地认识到，由成千上万种挥发性化学物质产生的气味在有花植物异花传粉的过程中所具有的举足轻重的作用。这是人们认识植物和动物之间化学物质相互作用的一个重要进展。在自然界中不仅有令我们愉悦的紫罗兰、玫瑰、茉莉、桂花、水仙、百合、铃兰和众多兰科植物等组成的香花大军，也有像巨魔芋、大王花、豹皮花、臭菘、喜林芋、马兜铃等形形色色令我们反感的臭花，以及不计其数的能释放出人类嗅觉无法感知的挥发性化学物质的“异味花”和“无味花”。这些由花朵释放出的化学物质，是花在向传粉昆虫和其他小型动物喊话：“朋友们，快来吧！我这儿有你们需要的东西呢！”

假话高手——“我不骗你”

就像我们今天生活在充满不同波长的电磁波环境中一样，许多昆虫生活在充满着各种气味的环境里，而且这种环境已经延续了亿万年的时间。我们人类靠电磁波传递的信息相互联系、洞察世界，昆虫则是依靠由挥发性化学物质提供的信息进行觅食、寻偶、集群和避敌等活动。显然，昆虫在长期的演化过程中获得了辨别众多挥发性化学物质的能力，能根据花释放出的气味获得赴宴的邀请。但植物在演化过程中也变得更加聪明，许多依靠昆虫等媒介异花传粉的植物，为了节省为传粉昆虫提供美食所耗费的能量，“想出了”既能引来传粉的“媒人”，又不用“设宴款待”的利己的花招。其中，将自己伪装成传粉昆虫的异性个体，诱其前来交配的“骗局”就是其一。

从紫罗兰盛开的地中海沿岸地区直到欧洲的中部和西部，分布着30多种开花时没有诱人的香气、长相也颇为怪异的兰科眉兰属植物。虽然它们在春天开花时并没有为传粉者提供的美食，但仍能够得到一些特异传粉昆虫的迷恋，成为其忠诚的“媒人”。这其中到底有什么“默契”呢？

这个问题很早就引起了包括达尔文在内的博物学家和植物爱好者们的探究兴趣。经过细致观察，人们发现，这些兰花都有一个共同的特点：在外形上颇似蜂类等特异传粉昆虫的雌性个体，因此它们又被称为“雌蜂兰”。当雌蜂兰的花朵开放时，正值传粉昆虫开始活动的早期，由于种群繁衍的需要，一些早于雌性个体问世的雄性急于寻找雌性交配。这种动物的本能正中了眉兰的下怀，于是，纷纷释放出犹如雌蜂招引雄性的挥发性化学物质——性信息素的气味。在这种以假乱真的气味吸引下，一些涉世未深的雄蜂纷纷中招，落在颇似雌蜂身体的眉兰唇瓣上，企图交配。结果是上当的昆虫一次次败兴而去，聪明的眉兰则得到了受骗雄蜂提供的异花授粉机会。接收到异花花粉后，眉兰的花朵便鸣金收兵，不再发送虚假信息。当然，受骗的雄蜂最终还是会得到真爱，种群并不会因眉兰的花招而灭绝。

有人统计，在自然界中访花的蜂类中大约有8096的种类能够得到受益植物的美食答谢。而那些其余的传粉者中，许多也像长舌花蜂那样虽无美食果腹，却也从中得到了应有的物质回报。但在植物与昆虫的协同演化过程中，互利的天平总会出现某些倾斜，在许多兰科植物中都有类似于眉兰和传粉者那样，因虚假信息而导致的不平等关系，演化就在这种天平的不断晃动中进行。

兰科眉兰属植物外形上颇似蜂类等特异传粉昆虫的雌性个体，也被称为“雌蜂兰”。一些涉世未深的雄蜂纷纷中招.落在颇似雌蜂身体的眉兰属蕊上，企图交配。

拒敌门外——“别想吃我”

在地球的生物圈中，绿色植物是能利用太阳能将水和二氧化碳合成碳水化合物并释放出氧气的生物。因此，其他生物为了生存，都要從植物体上直接或间接获取能量。对于众多植食性动物来说，直接食用植物是获得能量的唯一方法。即便是形形色色为有花植物传送花粉的蝶类和蛾类等“花友”，它们在幼虫阶段也是吃植物的高手。亿万年过去了，这些没有神经系统和运动器官的绿色植物却依然引领着地球生物圈中的芸芸众生，而且演化发展出了几十万的物种大军。

那么，这些没有神经系统和运动器官的绿色植物是如何做到这一点的呢？主要原因是，它们具有发达的自身防卫系统，其中由门类繁多的次生代谢产物形成的化学武器就是最大的功臣。这些化学武器中有与入侵者短兵相接时的“杀伤性武器”——生物碱、甙类化合物和毒蛋白等有毒物质，也有能使对其身体垂涎的欲入侵者闻气丧胆，拒敌于门外的众多挥发性化学物质。它们似乎在说：“别想吃我！”

樟树是我国长江以南地区著名的乡土树种，在许多村寨旁都能见到树龄达到几百年以上的大樟树。樟树的寿命较长、树冠庞大、不易受病虫危害，因此备受产地民众喜爱，尤其是其木材富含芳香的挥发性化学物质，具有防虫、防腐等特点，自古就被视为珍贵用材树种。用樟木制作的衣箱、衣柜等具有天然的驱虫效果，在国际市场上都享有盛名。植物体含有芳香油也是樟树所在的大家庭——樟科植物的特征之一。在病虫对植物危害较严重的亚热带地区，樟科树种正是凭借着这种由众多挥发性化学物质组成的天然防线，让病虫害降到较低水平，而使自己的队伍不断发展壮大，成为亚热带常绿阔叶林的主要建群树种之一。

樟科树种正是凭借着这种由众多挥发性化学物质组成的天然防线，让病虫害降到较低水平。

阿魏的怪异气味来源于其所含挥发性化学物质中的含硫化合物。

在我国的亚热带地区，芸香科柑橘类树种也是因挥发性化学物质而受人喜爱的植物之一，虽然它们缺少高大的身躯，难在森林中驰骋，却以花、果实和枝叶具有的特殊香气而被广为栽培。柑橘类果实的香气不仅令人产生食欲，其中所含的柠檬烯、柠檬醛等主要挥发性化学物质，也是杀菌、驱虫的化学防御利器。其中，温州蜜橘精油中己检测出40多种挥发性化学成分。由于许多柑橘类果树经人类长期栽培呵护，茎叶中的化学防御物质己减少了不少，但在自然环境中大多数野生的芸香科植物都秉承祖训，在身体的各部分含有丰富的挥发油储备。当我们在山林原野中摘下一片野花椒或黄檗的叶片在亮光下观看，就能见到众多的透明油腺点，轻柔一下这片叶子，挥发性化学物质就会散出，让我们迟钝的嗅觉似乎灵敏了许多。虽然作为常用调味品的花椒的气味与柑橘的气味大不相同，但其驱虫的功能却有过之而无不及。当然，自然界中的植物多样性十分丰富，所含化学防卫物质的种类也层出不穷。与花吸引传粉者的气味变数类似，植物身体所发出的气味也是香、臭、怪……一应俱全。

在自然界中，许多长寿树种都像樟树这样，由于富含挥发性化学物质，活着时难得病虫困扰，死后身体仍祛病、驱虫，千年不腐。楠木、柚木、柏树、杉木、柳杉等被古人视为建筑、家具和棺木良材，都与其体内富含令害虫和“吃”木材的真菌畏惧的化学物质有关。

伞形科是身体富含挥发性化学物质的草本植物大家族，但由于属种的差异，所散发出的气味也有很大变化。在我们熟知的蔬菜中，胡萝卜、芹菜、香菜、茴香等虽然都出自伞形科，但因为气味的关系，让我们还没品尝就有所偏爱。作为药用植物和调味品的阿魏是一种具有怪异气味的伞形科植物，有人说它具有韭菜和洋葱混合的气味，有的书中说它具有强烈的蒜臭味，甚至还有人形容说这是魔鬼粪便的气味。化学成分分析表明，阿魏的怪异气味来源于其所含挥发性化学物质中的含硫化合物，与魔鬼不沾边，却是趋避植食性动物的化学防卫利器。像阿魏这样的怪味植物，我们并不多见，但一旦闻过它们散发的气味，往往印象深刻。在清代人撰写的海外见闻中，就有在非洲与一种奇臭的“粪木”相遇掩鼻而逃的趣闻。看来同样以鼻嗅味的食草兽类一定也会对这种散发臭气的树不感兴趣，甚至退避三舍。

我不好客——“离我远点”

当我们步入山林原野，往往感到周围的植物是那么和谐自然，不论是高大的树木还是弱小的花草，都各居其位，相互之间似乎没有冲突和争斗，只有那些以植物为食的动物和寄生在植物身上的菌类和病毒，才是敌对势力。但如果你多观察和思考，就会发现植物之间一些一时难以解释的不和谐现象。

红松是我国东北长白山、小兴安岭等山地的主要针叶树种，常形成大面积的森林。在草木葱茏的夏季，当我们进入红松林后就不难发现，与其他类型的森林相比，林中灌木和草本植物往往较为稀疏，即使在荫蔽程度较其他森林低的红松林中，也是如此。无独有偶，我国华北地区最常见的油松、侧柏等针叶树，似乎也有不愿与灌木和草本植物亲近的习惯。当我们进入北京松山的一片难得保存下来的天然油松林时就会发现，刚刚在杨树、桦树、椴树等组成的阔叶杂木林中见到的茂盛的草木，转眼不知了去向，只有少量的禾本科和菊科小草，成为松林中的“稀客”。这种林下难长草的现象在南方的杉木林和柳杉林下更明显。

核桃树的寿命长，树冠庞大，大型羽状复叶婆娑可人，是农村常见的果树。但这种受人喜爱的树也有怪脾气：性格“孤僻”，不喜欢与其他草木为伍，“核桃树下难长草”，自古以来就是广为流传的农谚。

松树和核桃树都没有四肢，也不会说话，它们是通过什么途径去排斥其他植物的昵？聪明的古人很早就开始了思索。公元1世纪，古罗马博物学家普林尼在《博物志》中写道：核桃树的树荫是令人忧郁的，它会损害种植在其附近的植物，甚至会使身临其境的人感到头晕;松树的树荫下也不太平，能杀死许多种杂草。普林尼推测：“树荫”对于身居其下的植物，不仅仅具有对阳光的遮蔽作用，或许还包含了某些物质的影响？但这些影响物质到底是什么成分，它們又是如何起作用的呢？对此，普林尼他们还不清楚。

在我国古代，人们很早就观察到许多植物之间互不相容的现象，称其为“相克”，并在种地时尽量避免“相克”植物相遇，以免减产或绝收。例如，明代的《农圃六书》记载：“芝麻叶上泻下雨露最苦，草木沾之必萎，凡嘉花果之旁，勿种芝麻。”

现代以来，科学家已对植物问的这种互相排斥现象进行了大量研究，研究发现，不论是松树、柏树、杉木、核桃树还是芝麻，都是植物间“化学战争”的发动者，尽管它们所使用的主要战争武器——“异株克生”化学物质各不相同，但战争的目的却不约而同，都是为了确保自己拥有一定的生存空间和生活必须物质的充足供应，清理和驱除那些影响自己生活质量的植物。这些被视为具有“异株克生”作用的化学物质，有些对相克植物的种子具有直接杀死的毒性，有些挥发性化学物质可以抑制不受欢迎的植物种子萌发。这种现象与《西游记》中为了防止妖怪加害唐僧，孙悟空在师傅周围用金箍棒画圈的做法有些相似。施放克生化学物质的植物在警告那些竞争者：“这是我的地盘，离我远点！”

核桃树“性格孤僻”，不喜欢与其他草木为伍所以有“核桃树下难长草”的谚语。

独脚金是一类玄参科半寄生性杂草，对水稻、高粱等禾本科作物危害极大，它破译了克生化学物质的“密码”，把“离我远点”翻译为“我就在你身边”。

但自然界中生物的演化是复杂纷纭的，一些凭借化学武器欲克“他人”的植物，也会遇到“道高一尺，魔高一丈”的困境，甚至聪明反被聪明误，自己释放的排斥其他植物的警告信息，反而暴露了自己的身份和位置，被敌对者利用，使自己受害，甚至家破人亡。

独脚金是一类玄参科半寄生性杂草，在热带、亚热带农田中对水稻、高粱等禾本科作物危害极大，它们不仅侵占作物的生存空间，而且将吸器（吸根）深入寄主作物根中，狂吸水分和营养物质，致其枯萎死亡。这类杂草最大特点是平时隐而不露，只等作物萌发后旺盛生长时，才成群结伙出现在作物身旁，简直神出鬼没，让农民们无所适从，因此被称为“女巫草”。直到20世纪70年代，科学家才破解了这种恶性寄生杂草的诡秘行踪。原来独脚金的种子是根据水稻、高粱等作物根部释放的挥发性克生化合物，发现寄主位置迅速萌发的。目前，科学家们的研究已经证实，包括我国西北荒漠上的珍贵药用植物肉苁蓉在内的许多寄生植物的种子，都是靠破解了寄主根部释放的克生化学物质的“密码”，把“离我远点”翻译为“我就在你身边”，有的放矢地萌生吸器，成功寄生的。这一发现，对于消除农田寄生杂草，人工培育药用价值高的寄生植物，都有重要意义。

呼叫骑士——“快来救我”

琳达是一位美国园艺学和植物生理学专家，她经常在自家的花园里侍弄植物并进行自然观察。4月的一天，在阳光明媚的前院，她发现自己珍爱的月季花即将绽放的花蕾和花葶上爬满了蚜虫，本欲用手持喷水器将这些贪婪的小虫冲掉，但由于别的事急于处理，就暂时放弃了对这些植物汁液嗜食者的惩罚。第二天，当她担心受虐的月季而急匆匆赶去救援时，一幅意想不到的画面出现在眼前：一些瓢虫和草蛉正在月季花丛上活动，再看花蕾和花葶上面，蚜虫已经全军覆没，而月季花蕾仍那么娇嫩可爱，似乎没受什么损伤。她立刻醒悟到，是这些食肉昆虫享用了一顿美餐，解救了月季花。那么瓢虫和草蛉是如何得知美食信息的呢？汇集在自己大脑中的知识和信息库告诉她，这是月季受到攻击时发出的求救信号——“快来救我”请来了救兵。

在20世纪80年代，荷兰科学家发现，玉米叶受到毛虫啃食时，能向毛虫的天敌寄生蜂发送求救信息——挥发性化学物质。30年后，科学家的许多观察和研究已经充分说明：许多植物，包括观赏品种和蔬菜，在受到植食性昆虫和其他食草动物攻击时，都会散发出特殊的气体信号。在长期的生物演化过程中，肉食性和拟寄生性昆虫中的一些种类已经感悟到：这些空气中散布的挥发性化学物质意味着有为自己或即将出生的宝宝准备的美食供应，于是迅速赶去聚餐或将产卵器刺入毛虫体内产下自己的后代。在天敌活跃期，这类气体往往是植物发送出的唯一化学信息。当这些植食性昆虫不再危害时（不是逃走就是被吃掉），这类挥发性化合物就停止发送。在出现这类奇特的现象时还会发生更多令人惊奇的事，例如，處于受害植物下风位置的植物，可能也感受到了这种信号，赶紧合成化学防御物质，静候食草动物将要对自己发动的攻击。因此，这位女科学家告诉园丁们：不要见到虫害就急于喷洒农药，这样不但会对环境造成污染，也会杀害害虫的天敌，甚至伤害到你要保护的植物。

一些瓢虫和草蛉正在月季花丛上活动，花蕾和花葶上面的蚜虫已经全军覆没，显然这些食肉昆虫享受了一顿美餐。

科学家发现，玉米叶受到毛虫啃食时，能向毛虫的天敌寄生蜂发送求救信息。

在非洲广袤的稀树草原上，金合欢是主要的树种，这类灌木或小乔木，树冠如伞，枝繁叶茂，长颈鹿等食草动物不用垂头费力就可以在金合欢树冠上饱餐一顿。但无法逃脱的金合欢树也绝不甘心坐以待毙，为了种群的利益，遭到啃食的植株会向周围释放出特殊的挥发性化学物质，使同伴们感知危险将至，于是赶快合成令食草动物口味不爽的丹宁等化学物质。遇到这种金合欢树的集体抗争，长颈鹿也只好自认倒霉，再去寻找新的适口食物。

生物防治是一种既环保又有利于人类健康的科学思想和手段。虽然几百年前人们已经在利用蚂蚁来消灭果园的害虫：利用苏云金芽孢杆菌制作生物农药消灭害虫也早己不是什么新闻。但近些年来对植物向害虫天敌发送求救性化学物质的研究成果，无疑使生物防治提高到了新的水平。看来“快来救我”不仅是受害植物的呼声，也是地球生态环境向全人类发出的强音。我们应该清醒地意识到：认识自然才能有效地保护自然！

在非洲广袤的稀树草原上，金合欢是主要的树种.遭到啃食的植株会向周围释放出特殊的挥发性化学物质.使同伴们感知危险将至，于是赶快合成令食草动物口昧不爽的丹宁等化学物质。