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植物为啥爱“犯困”

发布日期:2013-12-16 15:25:25

 植物“犯困”,即植物睡眠,在植物生理学中被称为睡眠运动。它既是一种有趣的自然现象,也是一个科学家们数十来积极探索却于今仍弄不出个所以然的科学之谜。

每逢晴朗的夜晚,我们只要细心观察就会发现,一些植物已经发生了奇妙的变化。比如常见的合欢树,它的叶子由许多小羽片组合而成,在白天舒展而又平坦,而一到夜幕降临时,那无数小羽片就成双成对地折合关闭,就好像被手碰过的含羞草。花生也是一种爱“犯困”的植物,它的叶子从傍晚开始,便慢慢地向上关闭,表示要睡觉了。以上所举仅是一些常见的例子,事实上,会睡觉的植物还有很多很多,如酢浆草、白屈菜、羊角豆等。

不仅植物的叶子有睡眠要求,娇嫩艳丽的花朵似乎更需要睡眠。比如生长在水面的睡莲花,每当旭日东升,那美丽的花瓣就会慢慢舒展开来,似乎正从甜蜜的睡梦中苏醒过来;而当夕阳西下时,它便闭拢花瓣重新进入睡眠状态。由于它这种“昼醒晚睡”的规律性特别明显,故而获得了“睡莲”的芳名。另外,各种各样的花儿,睡眠的姿态也各不相同:蒲公英在入睡时,所有的花瓣都向上竖起闭合,看上去像一个黄色的鸡毛帚;胡萝卜花则垂下来,恰似一个正在打瞌睡的小老头……

植物的睡眠运动会对它本身带来什么好处呢?为了揭开这个谜底,科学家们进行了难以数计的研究与实验。

最早发现植物睡眠运动的人是英国著名的生物学家达尔文。一百多年前,他在研究植物生长行为的过程中,曾对69种植物的夜间活动进行了观察,发现一些积满露水的叶片,因为承受到水珠的重量而运动不便,往往比其他能自由运动的叶片容易受伤。后来他又用人为的方法把叶片固定住,也得到了类似的结果。达尔文虽然无法直接测量叶片的温度,但他断定,叶片的睡眠运动对植物生长极有好处,也许主要是为了保护叶片,抵御夜晚的寒冷。

达尔文的说法似乎有一定的道理,但却没有足够的证据,所以一直没有引起人们的重视。20世纪60年代,随着植物生理学的快速发展,科学家们开始深入研究植物的睡眠运动,并提出了不少的解释。

最初,解释植物睡眠运动最广泛的理论是“月光理论”。提出这个论点的科学家认为,叶子的睡眠运动能使植物尽可能少地遭受月光的侵害。因为过多的月光照射,可能干扰植物正常的光周期感官机制,损害植物对昼夜变化的适应。然而,使人们迷惑不解的是,为什么许多没有光周期现象的热带植物同样也会“犯困”?这一点用“月光理论”是无法解释清楚的。

后来科学家又发现,有些植物的睡眠运动并不受温度和光强度的控制,而是由于叶柄基部中一些细胞的膨压变化引起的。如合欢树、酢浆草、红三叶草等,通过叶子在夜间的闭合,以减少热量的散失和水分的蒸发。尤其是合欢树,叶子不仅仅在夜间关闭、睡眠,当遭遇大风大雨时也会逐渐合拢,以防柔嫩的叶片受到摧残。这种保护性的反应是对环境的一种适应。

科学家们提出一个又一个观点,但是未能有一个圆满的解释。正当他们感到困惑的时候,美国科学家恩瑞特在进行了一系列有趣的实验后提出了一个新的解释。他用一根灵敏的温度探测针在夜间测量多种植物叶片的温度,结果发现,呈水平方向(不进行睡眠运动)的叶子的温度,总比垂直方向(进行睡眠运动)的叶子的温度要低1℃左右。恩瑞特认为,正是这仅仅1℃的微小差异,成为阻止或减缓叶子生长的重要因素。因此,在相同的环境中,能进行睡眠运动的植物生长速度较快,与其他不能进行睡眠运动的植物相比具有更强的生存竞争能力。

随着研究的深入,科学家还发现了一个有关植物睡眠的有意思的现象:植物竟能与人一样也有午睡的习惯。植物午睡的时间,大约在中午11时至下午2时。此时,叶子的气孔关闭,光合作用明显降低。为什么会出现这一种现象?科学家认为,植物午睡主要是由于大气环境的干燥、炎热引起的。午睡是植物在长期进化过程中形成的一种抗衡干旱的本能,为的是减少水分散失,以便在不良环境中生存下来。