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植物為啥“犯困”

發(fā)布時(shí)間:2023-11-19
植物“犯困”,即植物睡眠,在植物生理學(xué)中被稱為睡眠運(yùn)動(dòng),它既是一種有趣的自然現(xiàn)象,也是一個(gè)科學(xué)家們一百多年來(lái)積極探索的科學(xué)之謎。
每逢晴朗的夜晚,我們只要細(xì)心地觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn),一些植物已經(jīng)發(fā)生了奇妙的變化。比如常見(jiàn)的合歡樹(shù),它的葉子由許多小羽片組合而成,在白天舒展而又平坦,而一到夜幕降臨時(shí),那無(wú)數(shù)小羽片就成雙成對(duì)地折合關(guān)閉,就好像被手碰過(guò)的含羞草。
花生也是一種愛(ài)“犯困”的植物,它的葉子從傍晚開(kāi)始,便慢慢地向上關(guān)閉,表示要睡覺(jué)了。以上所舉僅是一些常見(jiàn)的例子,事實(shí)上,會(huì)睡覺(jué)的植物還有很多很多,如酢漿草、白屈菜、羊角豆等。
不僅植物的葉子有睡眠要求,嬌嫩艷麗的花朵似乎更需要睡眠。比如生長(zhǎng)在水面上的睡蓮花,每當(dāng)旭日東升之時(shí),它那美麗的花瓣就會(huì)慢慢舒展開(kāi)來(lái),似乎正從甜蜜的睡夢(mèng)中蘇醒過(guò)來(lái);而當(dāng)夕陽(yáng)西下時(shí),它便又閉攏花瓣,重新進(jìn)入睡眠狀態(tài)。
植物的睡眠運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)它本身帶來(lái)什么好處呢?為了揭開(kāi)這個(gè)謎底,在最近幾十年里,科學(xué)家們進(jìn)行了難以數(shù)計(jì)的研究與實(shí)驗(yàn)。
最早發(fā)現(xiàn)植物睡眠運(yùn)動(dòng)的人是英國(guó)著名的生物學(xué)家達(dá)爾文。一百多年前,他在研究植物生長(zhǎng)行為的過(guò)程中,曾對(duì)69種植物的夜間活動(dòng)進(jìn)行了長(zhǎng)期的觀察,發(fā)現(xiàn)一些積滿露水的葉片,因?yàn)槌惺艿剿榈闹亓慷\(yùn)動(dòng)不便,往往比其他能自由運(yùn)動(dòng)的葉片容易受傷。后來(lái)他又用人為的方法把葉片固定住,也得到了相類似的結(jié)果。達(dá)爾文雖然無(wú)法直接測(cè)量葉片的溫度,但他斷定,葉片的睡眠運(yùn)動(dòng)對(duì)植物生長(zhǎng)極有好處,也許主要是為了保護(hù)葉片抵御夜晚的寒冷。
達(dá)爾文的說(shuō)法似乎是有一定的道理。但卻沒(méi)有足夠的證據(jù),所以一直沒(méi)有引起人們的重視。20世紀(jì)60年代,隨著植物生理學(xué)的高速發(fā)展,科學(xué)家們開(kāi)始深入研究植物的睡眠運(yùn)動(dòng),并提出了不少的解釋理論。
最初,解釋植物睡眠運(yùn)動(dòng)最廣泛的理論是“月光理論”。提出這個(gè)論點(diǎn)的科學(xué)家認(rèn)為,葉子的睡眠運(yùn)動(dòng)能使植物盡可能少地遭受月光的侵害。因?yàn)檫^(guò)多的月光照射,可能干擾植物正常的光周期感官機(jī)制,損害植物對(duì)晝夜變化的適應(yīng)。然而,使人們感到迷惑不解的是,為什么許多沒(méi)有光周期現(xiàn)象的熱帶植物,同樣也會(huì)“犯困”?這一點(diǎn)用“月光理論”是無(wú)法解釋清楚的。
正當(dāng)他們感到困惑的時(shí)候,美國(guó)科學(xué)家恩瑞特在進(jìn)行了一系列有趣的實(shí)驗(yàn)后提出了一個(gè)新的解釋。他用一根靈敏的溫度探測(cè)針在夜間測(cè)量多種植物葉片的溫度,結(jié)果發(fā)現(xiàn),呈水平方向(不進(jìn)行睡眠運(yùn)動(dòng))的葉子溫度,總比垂直方向(進(jìn)行睡眠運(yùn)動(dòng))的葉子溫度要低1℃左右。恩瑞特認(rèn)為,正是這僅僅1℃微小溫度差異,已成為阻止或減緩葉子生長(zhǎng)的重要因素。因此,在相同的環(huán)境中,能進(jìn)行睡眠運(yùn)動(dòng)的植物生長(zhǎng)速度較快,與其他不能進(jìn)行睡眠運(yùn)動(dòng)的植物相比,它們具有更強(qiáng)的生存競(jìng)爭(zhēng)能力。
隨著研究的深入,科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有關(guān)植物睡眠的有意思的現(xiàn)象:植物竟能與人一樣也有午睡的習(xí)慣。植物午睡的時(shí)間,一般是在大約中午11時(shí)至下午2時(shí)之間,此時(shí),葉子的氣孔也關(guān)閉,光合作用明顯降低。為什么會(huì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象?科學(xué)家認(rèn)為,植物午睡主要是由于大氣環(huán)境的干燥炎熱引起的。午睡是植物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成的一種抗衡干旱的本能,為的是減少水分散失,以便在不良環(huán)境中生存下來(lái)。看來(lái),植物為啥“犯困”?說(shuō)道還真不少。
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