“吃”铜的草你见过吗？

中科院物理所 · 公众号 · 物理 · 2024-09-14 10:42

正文

在一些探险小说、恐怖电影或动画片中，我们经常会看到食人花，一旦有人或动物靠近它，便会被包裹起来，顷刻间变成一堆白骨。当然，关于食人花是否存在的问题还有待考究。今天要说的是确确实实存在的一种“吃”铜的植物，这种植物的根、茎、叶含铜量都很高，它还有一个很神奇的名字叫做“牙刷草”。

牙刷草不刷牙

在山间野外，有这样一种植物，身长一米左右，只在一侧开花，花开呈紫红色，因为其形状为狭长形锯齿状酷似牙刷，故俗称牙刷草。别误会，牙刷草可不是用来刷牙的，但它真正的用处可比刷牙大多了。你绝对想不到，它真正的用途其实是寻找铜矿，因此又名“铜草”。民间还流传着一句谚语：“牙刷草，开紫花，哪里有铜，哪里就有它”。

铜草

不畏“铜毒”的侦察兵

那么它是怎么被发现的呢？这就要从1951年秋说起。一位名叫谢学锦的地球化学家在安庆月山勘探时，偶然发现在废铜矿堆上长着一簇簇紫花，却不见其他花草。我们知道尽管铜是植物生长发育所必需的微量元素之一,但由于绝大多数植物对其具有敏感性,因此铜的吸收一旦超过正常量即可造成毒害。铜离子过量往往会造成植株生长缓慢或停止生长,甚至死亡。那么为什么独独这种紫花能不畏铜毒，傲然盛开呢？后来，经过几位科学家的讨论，谢学锦、徐邦粱二人将这种草的根、茎、叶烧成灰化验，发现它的根部含铜最高，为0.5%-3.0%。因为其含铜量高，又能作为铜矿向导，于是他们把这种植物取名铜草。即使是在勘查技术迅猛发展的今天，它也仍然是地质学家们寻找铜矿的重要标志，被誉为铜矿“侦察兵”。

山上有草，山下有矿

你可能会好奇，为什么铜草可以传递地下藏铜的信息呢？究其原因有两点。首先是土壤中的铜离子与铜矿之间的关系。因为有的土壤是矿石直接风化而成，有的则是通过地下水的流动，使溶解在水中的金属成分渗透到土壤中。所以当地下蕴藏着铜矿时，土壤中铜元素含量就高。那么第二点原因则是铜草对铜元素的“偏爱”。对于植物来说，它们的根深深地扎在土壤中，目的就是吸收土壤中的微量元素作为营养物质。而不同的植物对各种微量元素的偏爱和承受力则各不相同，当土壤中铜含量较高时，许多植物会因吸收过量的铜而中毒死亡；而这种牙刷草，却因为偏爱铜而在那里蓬勃生长。因此，当我们见到铜草时，就可以推测出地下蕴藏着铜矿的信息了。

治土炼铜

除了找矿外，利用铜草对铜元素的偏爱这一特性，我们还可以用其治理土壤铜污染或缺铜的问题，甚至还可以用来冶炼铜矿。科学家们研究发现，每千克铜草的根茎含铜1克，约为等量普通铜矿石的1/3，其根、茎、叶、花也可以用来炼铜。它不仅吸附能力强，而且生长速度快，便于大面积培养和收获，是一种植物改善铜污染土壤的好方法。如果把它利用成肥料，又可以解决另一些土壤缺铜的问题。

勤学善思，做有心人

谈到植物找矿，早在我国古代就有详细的记载。《荀子·劝学篇》中：“玉在山而草木润”，首次提出了山上赋存的矿物和周围植物生态有关的思想。晋张华《博物志》也说：“山，……有谷者生玉。”南北朝梁代有名的植物找矿著作——《地镜图》中就曾记载有“山上有葱，下有银；山上有薤，下有金；山上有姜，下有铜锡；山有宝玉，木旁枝皆下垂。”的论述。足见我们祖先惊人的观察力以及非凡的智慧。

如今，找矿手段变得多元化，我们还可以利用遥感找矿，其原理是植物体对重金属元素的富集，会干扰植物体本身对基本营养物的吸收和利用，影响其正常发育，使植物的色素含量、细胞结构和水含量等出现异常，进而导致植物群落的变化。当遥感图像的分辨率能够区分这些异常的时候，便可以重点研究这片异常区的土地，寻找矿产资源是否存在。

遥感找矿^[2]

树叶里的金子成分（中国科技网）

古今中外，植物找矿的例子比比皆是。五十年代中期，美国地质学家利用桉树作指示植物，在科罗拉多高原上发现5个大铀矿。赞比亚也曾发现一种蓝色的龙舌兰，也称“铜草”，也可指示找铜。澳大利亚的科学家也曾在一种桉树的叶子里发现了微量黄金，中国科技网对其报道时称之为“摇钱树”。它们颗粒非常小,只有头发丝直径的五分之一，科学家们利用先进的X射线成像技术才得以发现。生活中不缺乏美，而是缺少发现美的眼睛，用在此处也是同样的道理，这些发现是偶然也是必然，需要我们善于观察，勤于思考，做有心人，读万卷书，行万里路，如果运气不错说不定你也会发现“摇钱树”的！

参考文献

[1]王敏. 探矿向导——铜草[J]. 科学之友(A版), 2008(5): 54.

[2]马志飞. 地下矿藏的“侦察兵”——指示植物[J]. 生命世界, 2011(5): 48-52.

[3]叶水英. 植物探矿原理及其应用[J]. 农业与技术, 2014,34(9): 1+19.

撰稿：若鱼

美编：可然

来源：石头科普工作室

编辑：wnkwef

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