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植物改变世界:小麦的文明奇迹

时间:2023-11-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:在单子叶植物中,最高等的一类是禾本科植物。禾本科植物将生长点藏得比较低,一般生长点几乎贴于地面。水稻、小麦、玉米等禾本科植物对人类来说是重要的粮食作物。然而,人类食用的只是它们的种子部分。禾本科植物正是为了避免被吃掉,才将叶子的养分转移的。这样,禾本科植物就进化为了一种叶片坚硬、不易被消化、营养价值少、不适宜作为动物饲料的植物。

植物改变世界:小麦的文明奇迹

有一天,我们的祖先完成了人类历史上『最伟大』的发现。

由于发现了产生基因突变的『一粒小麦』,人类结束了狩猎生活,开始了农耕文明。

植物主要有树和草两种形态。那么,树和草谁是更高等的形态呢?植物的进化顺序是从苔藓植物、石松植物、蕨类植物、裸子植物再到被子植物,其中除了苔藓植物和石松植物外,其他三大类中都有木本植物。

远古时期的地球气候温暖,大气中二氧化碳浓度较高,这种环境非常有利于植物进行光合作用,因此,植株越高大的植物,光合作用就越强烈——为了支撑其巨大的植株,必须生出结实的枝干。

而植食性恐龙为了吃到高大的植物,也逐渐进化,拥有了长长的脖子。

但是,在恐龙时代宣告结束的白垩纪,情况发生了变化。此前原本一体的大陆分裂成几大板块,开始漂移。大陆裂开的地方变成了较浅的内海和湿地,大陆与大陆碰撞的地方则隆起形成了山脉。地壳变动形成了复杂的地形,同时又因为地形变化,气候也发生了巨大的改变。

于是,地球的环境从稳定期进入了变动期。

为了应对这种变化,草的形态发生了巨变。

在急剧变化的时代,下一秒将会发生什么,是完全未知的。在这种环境中,植物根本没有慢慢长大的时间,因此,植株矮小的草类迎来了繁盛期。

三角龙是生活于白垩纪时期的一种代表性恐龙。

一直以来,植食性恐龙大多长着长长的脖子,以高大树木的叶子为食。然而,三角龙的脖子却非常短,腿也不长,而且,三角龙的头是向下生长的,就像吃草的黄牛犀牛。也就是说,三角龙的进食对象不是树上的叶子,而是地面上的矮小草类。这也间接说明,一些植物在白垩纪时期发生了由树向草的进化。

单子叶植物就是伴随着植物由树向草的进化而繁茂起来的。

对植物来说,这种变化是巨大的,不亚于鱼类登陆后进化成两栖动物猿人进化成为人类。

我们在学校上自然课或生物课的时候,老师一定会教我们如何辨认双子叶植物与单子叶植物。

顾名思义,双子叶植物有两片子叶,而单子叶植物只有一片子叶。此外,在双子叶植物的茎的切面上可以看到环形的形成层,由导管和筛管组成,而单子叶植物没有形成层。单子叶植物虽然构造简单,但实际上,单子叶植物却更为高等。

单子叶植物拥有的一片子叶是由原来的两片子叶闭合而成的。茎要想长得粗壮,植物要想变得高大,就必须要有形成层这样坚韧的构造,而形成这些是需要花很长时间的。因此,为了快速生长,单子叶植物就舍弃了形成层。

另外,单子叶植物还有一些特征,比如具有平行的叶脉,根是须根等。双子叶植物有着结实的枝杈,以便支撑其长大后的巨大植株,而不会长大的单子叶植物为了节省时间,就采取了直线型的构造。

总之,单子叶植物为了提高生长速度,省略掉了多余的部分。单子叶植物就是一种速度至上的植物。

在单子叶植物中,最高等的一类是禾本科植物。

禾本科植物是在干燥的草原上繁盛起来的。

如果在树木茂盛的森林中,植物不计其数,是不会被吃光的,但是,在植物稀少的草原上,动物们为了求生,就会争夺有限的植物,从而会将植物食之殆尽。荒原上的动物们生存不易,而要保护自己免遭“灭顶之灾”,植物的生存就更加艰难了。

那么,草原上的植物该怎样保护自己呢?

用毒是一个好办法。要合成毒素,就必须要有养分充当毒素的原料。显然,在贫瘠的草原上,合成毒素并不是一件容易的事。另外,即使植物历尽千辛万苦成功地合成了毒素,动物们也会见招拆招,进化出相应的抵抗方法。

于是,禾本科植物的防护之法,就是在体内储存大量的硅元素。硅就是制造玻璃的原料。硅在土壤里含量丰富,并且不会被植物当作养分,所以硅元素在禾本科植物体内储存,能有效帮助植物增强刚性,提高植物的防虫抗病能力。再有,禾本科植物的叶子中有很多纤维物质,动物们吃下去后难以消化,因此,禾本科植物的叶子就不容易被吃光了。

有观点认为,禾本科植物开始在体内储存硅,是大约六百万年前的事。这对一些植食性动物来说是翻天覆地的大事。由于禾本科植物的这一进化特征,许多以这类植物为食的植食性动物就渐渐灭绝了。

不仅如此,禾本科植物还有与其他植物截然不同的特征。一般的植物在茎的顶端有一个生长点,随着新的细胞不断增加,植物会不断向上生长。一旦茎的顶端被吃掉,这个至关重要的生长点也就不存在了。禾本科植物将生长点藏得比较低,一般生长点几乎贴于地面。禾本科植物自始至终将生长点维持在植株的基部,同时将叶子推向高处。这样,不管动物们怎么吃,也只能吃掉叶子的前端,不会伤及生长点。

尽管如此,这种生长方式存在一个重大的问题。

如果是按照不断向上生长的方式,植物在进行细胞分裂的同时,可以随心所欲地发芽抽枝。但如果是长出来的叶子自下而上长高,叶子的数量就很难再增加了。于是,禾本科植物选择了不断增加自己生长点数量的方法,学名叫作分蘖。禾本科植物一般比较低矮,它的茎可以一点一点地长高,同时在地面附近繁衍枝杈。枝杈又会伸出新的枝杈,使地面附近的生长点不断增加,也使长高的叶子数量不断增多。因此,禾本科植物大多是在地面附近生出许多叶子的植株。

禾本科植物的招数还不止于此。

水稻、小麦、玉米等禾本科植物对人类来说是重要的粮食作物。然而,人类食用的只是它们的种子部分。禾本科植物的叶子比较坚硬,难以食用,但是可以用来烧火。其实,禾本科植物的叶子不宜食用不只是因为坚硬,还因为其所含养分稀少,即使费一番周折吃下去也意义不大。禾本科植物正是为了避免被吃掉,才将叶子的养分转移的。

也许会有人问,植物不是会通过光合作用合成养分吗?那禾本科植物制造出的养分储存在哪里呢?

禾本科植物将养分储存在地面附近的茎中,并且让叶子中的蛋白质含量降到最低,将养分转移,使之成为毫无营养价值的部分。这样,禾本科植物就进化为了一种叶片坚硬、不易被消化、营养价值少、不适宜作为动物饲料的植物。

但是,如果不吃禾本科植物,草原上的动物们就无法生存下去。它们又能想出什么好的办法来呢?

我们以牛为例,牛为了能顺利消化掉吃下去的禾本科植物,慢慢进化出了四个胃。这四个胃中,只有第四个胃是像人类的胃一样进行消化吸收的。那么,其余的三个胃又有什么功能呢?

第一个胃的容量非常大,可以将牛吃下去的草储存起来,还起着发酵槽的作用,让微生物分解草料产生养分。就像人类发酵大豆制成有营养的豆制品,发酵大米酿成酒一样,牛就是在胃里制作有营养的发酵食品的。

第二个胃可以将食物送回食道。牛可以将胃中半消化的食物再次送回口中咀嚼,这个过程叫作反刍。牛吃完东西后,睡觉的时候嘴也会动来动去,原因就在于此。

第三个胃可以调整食物的量,将食物送回前两个胃或者送往第四个胃。这样,动物可以将禾本科植物进行前期处理,将叶片软化,再通过微生物发酵产生养分。

不只是牛,羊、鹿、长颈鹿等都可以通过反刍过程来消化植物,它们被统称为反刍动物。

马虽然只有一个胃,但在其发达的盲肠中,微生物可以分解植物纤维,从而自行产生养分。兔子和马一样,也拥有发达的盲肠。

由此可见,植食性动物也是一个赛一个聪明,它们面对禾本科植物的进化,总能通过各种各样的方法,打败叶片坚硬、营养少的禾本科植物。

不过,禾本科植物的营养还是太少,仅以此为食的牛、马等动物却体形高大。这是什么原因呢?

原来,植食性动物为了消化禾本科植物,必须要有特殊的内脏,例如牛的四个胃,或者马的发达的盲肠等。也正因为它们的消化系统发达,为了从没什么营养的禾本科植物中获取足够养分,它们就必须要吃大量的禾本科植物,才能满足日常所需。而要形成这种发达的内脏,就必须具备高大的体形。

有观点认为,人类是在草原上出现的。(www.xing528.com)

但是,人类不能像植食性动物那样食用叶片坚硬、营养价值低的禾本科植物。虽然人类会使用火,但禾本科植物的叶子太硬了,就算是用水煮、用火烧也无济于事。既然如此,种子是不是可以吃呢?

现在,我们人类的粮食包括小麦、水稻、玉米等谷物,这些都是禾本科植物的种子。只是,将禾本科植物的种子变为粮食并不是一件简单的事,因为野生植物的种子一旦成熟,就会撒得遍地都是。植物的种子太小了,要把小小的种子一粒一粒拾起来还真不容易。

种子掉落的性质叫作“脱粒性”。对以自身的力量播撒种子的野生植物来说,脱粒性是极其重要的性质。如果种子成熟后不掉落到地面,恐怕自然界中的植物早就“断子绝孙”了。所以,“种子不掉落”这一性质对植物来说是致命的缺陷。

然而进化过程中总会有意外发生。在极小的概率下,一些种子发生基因突变而不掉落,这种性质叫“非脱粒性”。在远古时代的某一天,我们祖先中的某个人偶然间发现了这种极其稀少的植株,于是,人类历史上最伟大的发现便诞生了。

人类的文明就始于“一粒小麦”。

我们的祖先将发现的这些完好地待在麦秆上的小麦种子小心地收集起来,在尝试了无数种方法后,终于发现把小麦种子碾成粉末便能当作粮食食用了。又是在无意间,人们发现在“非脱粒性”小麦种子掉落的地方,第二年又长出了新的麦芽。我们的祖先意识到,这些种子不仅能作为粮食,种到土地里还能长出新的植株。如果把种子取下来培育的话,或许可以增加这种麦子的数量,这样就可以确保稳定的粮食供应了。

这,就是农业的起源。

我们在畅想农业的起源时,自然会想知道农业究竟是在怎样的环境中发展起来的。是资源丰富的地方,还是资源匮乏的地方?

一般人肯定会认为,当然是接受大自然馈赠更多的地方农业更发达了。然而,事实却并非如此。

在自然资源丰富的地方,即使农业不发达,人类也完全能生存下去。比如,在亚热带的一些岛屿上,人们就算不拼命劳动,也能靠着数量众多的树木果实和海鱼解决温饱问题。从事农业生产是重体力劳动。如果不用务农也能生活,当然是再好不过了。因此,自然资源丰富的地方很难发展农业。

而自然资源匮乏的地方则不同。虽然从事农业生产是重体力劳动,但通过务农,人们可以在没有食物的地方制造食物。只要能获得食物,劳动就不苦。农业的投资回报率在资源匮乏的地区急剧增加。

农业是怎样开始的呢?

人类的起源、进化之谜至今仍未完全解开,但可以推测,人类的进化是在草原上完成的。一般认为,人类起源于非洲大陆东部

由于地壳运动,非洲大陆分裂为东西两部分,形成了被称作东非大裂谷的巨大地堑,湿润的赤道西风被东非大裂谷所阻挡。在赤道西风无法抵达的东非大裂谷东部,气候干燥,茂密的森林逐渐演变成了草原。就在这片草原上,我们的祖先——森林中的类人猿——开始了向人类的进化。

草原上食物稀少,人类在如此严峻的环境中艰难地生活,并最终进化成功。走出草原的人类克服了逆境,足迹遍布各式各样的环境。

然而,世事无常。约2万年前到1万年前,地球的气候突然向着寒冷干燥转变,分散在各地的人们为了寻求更适宜的生活场所而聚集到河流附近。面对环境的挑战,许多人掌握了生存之道——农业。

在农业的发祥地美索不达米亚,其实最初发展起来的是以饲养家畜为主的畜牧业。如果能够饲养牛、羊等狩猎对象,人类就可以随时吃到肉了。而且,如果能够充分利用这个机会学会挤奶,人类就不用杀掉动物也能摄取营养了。

在当今社会,以饲养家畜为主的畜牧业在欧美国家依然非常发达。人类不能将禾本科植物的茎和叶作为粮食,所以就让植食性动物去吃禾本科植物,然后再把动物当作食物。

非脱粒性小麦的发现,开启了人类的农业之路。

禾本科植物的种子主要储存的是碳水化合物,更适宜用作人类的粮食。禾本科植物的种子含有大量碳水化合物是有原因的。

种子含有的碳水化合物最初是为了产生让种子发芽的能量而储存的养分。除了碳水化合物之外,种子还含有蛋白质、脂类等营养物质。蛋白质是构成植物体的营养物质。脂类与碳水化合物一样,都是为发芽而储存的能源,只是与碳水化合物相比,脂类能够产生的能量更多。玉米油含有大量的脂类,其原料玉米的产量很高。芝麻油菜籽等同样可以用来榨油,小小的种子里蕴含着神奇的发芽的能量。

大多数植物的种子里不仅含有碳水化合物,还含有蛋白质和脂类。但是,禾本科植物的种子里蛋白质和脂类含量很少,基本上都是碳水化合物。这是为什么呢?

蛋白质是构成植物体的基本物质,所以不仅对种子本身,对于母株来说也是极为重要的养分。另外,虽然脂类释放的能量很多,但相应地,形成脂类也需要消耗很多能量。也就是说,要让种子储存蛋白质和脂类,母株必须有更多的养分余量。

但在资源紧缺的草原上生存的禾本科植物却没有那么多养分余量,因此,禾本科植物被迫形成了一种非常简单的“生活方式”:将通过光合作用获得的碳水化合物原封不动地储存在种子中,生根发芽时就把这些碳水化合物作为能量来源。

还有一个原因是,禾本科植物在草原上不需要与大型植物竞争而奋力生长。长得越高大,就越容易成为被动物吃掉的目标。所以,禾本科植物的种子也没有必要储存蛋白质或者能量大的脂类。

就这样,禾本科植物的种子积累了丰富的碳水化合物。也正是这碳水化合物,成了对人类至关重要的粮食。

禾本科植物含有碳水化合物。在唾液中酶的作用下,碳水化合物一经咀嚼就会变成糖。对人类来说,糖有着极具诱惑力的甜味,这种甜味给人们带来了陶醉感和幸福感。就这样,谷物征服了人类。

农业是一种可以稳定获得粮食的方法,但需要付出艰苦的劳动。也就是说,人类要持续地获取粮食,就必须要劳动。不论一个人多么强壮,多么伟大,在粮食面前,人人平等。

农业所带来的,不单单是粮食。

人类的胃大小是固定的,所以人类的食量是有限度的。虽然人的饭量有大小之分,但不管是食欲多么旺盛的人,只要吃饱了,就再也吃不下去了。如果在狩猎时代,一个人就算捕获了一只大猎物,他自己也吃不完,即使想利欲熏心地独占,结果也只能是让猎物腐烂掉。既然如此,倒不如在猎物多的时候分一些给其他人,其他人捕得多的时候再分给自己一些。在没有冰箱的古代,食物无法保存,大家一起分享更合理,也更能稳定而持续地保持食物供给。

种子也是一样。

种子不仅可以食用,还可以保存下来一部分,这样就为第二年的农耕留下了资本。

在遇到良好的发育条件之前,植物用种子来静待时机。换言之,种子就像一粒时间胶囊,不会立刻腐烂,而是在一段时间内一直休眠,不腐地生存下去。

种子这样的特点正好符合人类的需求。

植物的种子一时吃不完,可以保证来年的收成。由于种子易于保存,即使拥有的量多一些,处理起来也不会太麻烦。多余的种子意味着可以分享,可以换取一些生活用品。多出来的种子让人类意识到了一个概念——财富。也就是说,种子并不只是单纯的粮食,种子还是财产,是可以分配的财富。

最后,财富出现。

胃能容纳的量有限,通过农业得到的财富却是无限的。

农业越发展,人们就越能获得财富,越能增强实力。财富越多,人们就越追求财富,经营农业。

开弓没有回头箭。

虽然发展农业需要付出繁重的劳动,但一旦了解了农业,人类就再也无法选择不务农而悠闲度日了。可以说,已然没有人可以停止这个进程了。

通过发展农业,人口增加,村落相继建成,村落集中起来就会形成国家。拥有财富的人与没有财富的人之间产生了贫富差距,为了追求财富,人们开始争斗。

就这样,从一粒小麦开始,由于农业的魔力,人类开始渐渐地摆脱蛮荒,成为真正意义上的人类。

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