早在18世纪,科学家就在电鳗体内发现了电,后来,科学家在人体内发现了电。那么,植物体内是否也带电呢?
植物体内也带电
在印度的森林里有一种“电树”。当人们不小心碰到它的枝条时,会有触电的感觉,甚至会浑身发麻。这种树体内有硅元素,其原理与我们制造的硅太阳能电池类似,能将光能转换成电能。人们曾测量过电树的电压,发现它在一天的不同时间段产生的电压会有变化。中午阳光强,它的电压就高;傍晚太阳快要落山,它的电压随之降低;到了晚上,它就完全不放电了。
这种现象叫生物电现象,生物电现象是指生物的器官、组织和细胞在生命活动过程中产生电压和电压发生变化的现象。不止植物,人类、动物甚至细菌都有这种现象,比如我们体检时常做的心电图、脑电图、肌电图等,都是在检测我们体内的生物电。当然,我们的生物电远没有电树的电压变化那么大。
发现生物电以后,科学家们逐步揭开了含羞草为什么会“害羞”(即叶片闭合)、向日葵为什么总是朝向太阳、捕蝇草为什么能灵活地捕食昆虫的秘密。
既然植物是带电的,如果给它通电,两种电流的“碰撞”会产生什么现象呢?摄影师罗伯特·布尔特曼发现,当植物通上电流后,植物周围的空气分子会发生电离(在强电场作用下,分子失去电子变成离子的现象),在完全黑暗的条件下拍摄的照片上,可以看到电离气体像蓝色的烟雾一样环绕着叶子、花瓣和茎秆。
植物为什么会带电
从宏观上看,自然界是一个大电场,植物和大地紧密地联系在一起,因而被充了电。有关的研究证明,植物与大气之间的电位差越大,植物的生命活动就进行得越快。
从微观上看,植物的光合作用、养分吸收、生长发育等,都伴随着一系列电子传递和离子移动的过程。就拿光合作用来说,它实际上是光激发电子流动的过程。被激发的叶绿素分子犹如光电池,把光能变成电能,电能又通过电子载体转换为高能键并贮存起来。植物的细胞膜也很像电能转换装置,细胞膜在光和重力感应下产生的正电荷,会变成各种生理活动的指令。当细胞膜的正电荷吸引带负电的生长素时,会刺激植物的生长。
既然植物带电,那能不能将这些电提取出来使用呢?20世纪80年代,英国基德斯特市钟表匠埃希尔做了这样一个实验,他在柠檬中插入锌和铜电极,然后将电极与小型钟表发电机的电路连接在一起,结果钟表就像连接上电源一样,开始正常走动了。更令人惊讶的是,通过柠檬获得的电流竟然使钟表工作了5个月。
随着科技的进步,科学家们研发出来容量更大、寿命更长的植物电池。
电培植物让作物更高产
我们可以从植物身上“借走”电能,那能不能也“还给”它们一些电能呢?
美国研究人员尝试给植物通电,利用电技术诊断农作物病虫害。他们把针管状电极插入植物体,可以检测到不同大小的电流,根据电流的变化情况,可以诊断出病虫害的类型、病变部位和感染程度。当电流通过导线时,导线周围会辐射能量,还会在空气中产生自由基(可以杀菌的化学活性基团),辐射和自由基都能杀死空气中的细菌。实验表明,用直流电场处理过的小麦种子,黑穗病的发病率几乎为零,产量可增加10%。
后来,中国农学家们也开始试验电培作物。实验结果显示,电培的莴苣和黄瓜增产了40%。
在电力作用下,作物为什么更高产?科学家们对此做了一些猜想。在雷雨闪电的天气中,空气中的氧和氮会合成二氧化氮,二氧化氮遇水溶解成硝酸,硝酸在土壤里形成的硝酸盐是植物喜爱的氮肥。在电场作用下,土壤里氮肥的含量由此增加,因此让植物生长得更好。
还有一种说法是,在电力作用下,植物体内会产生更多的高能离子和化学性能非常活泼的功能基团,加速了植物体内的生化反应,比如光合作用和信号传递等,这让植物生长得更好,产量更高。