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植物睡眠之谜

时间:2019-10-01    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

植物睡眠之谜

  

每逢晴朗的夜晚,我们只要细心观察周围的植物,就会发现一些植物已

发生了奇妙的变化。比如公园中常见的合欢树,它的叶子由许多小羽片组合

而成,在白天舒展而又平坦,可一到夜幕降临时,那无数小羽片就成对成对

地折合关闭,好像被手碰过的含羞草叶子,全部合拢起来,这就是植物睡眠

的典型现象。

有时候,我们在野外还可以看见一种开着紫色小花、长着三片小叶的红

三叶草,它们在白天有阳光时,每个叶柄上的三片小叶都舒展在空中,但到

了傍晚,三片小叶就闭合在一起,垂下头来准备睡觉。花生也是一种爱睡觉

的植物,它的叶子从傍晚开始,便慢慢地向上关闭,表示白天已经过去,它

要睡觉了。以上只是一些常见的例子,会睡觉的植物还有很多很多,如酢浆

草、白屈菜、含羞草、羊角豆……

不仅植物的叶子有睡眠要求,就连娇柔艳美的花朵也要睡眠。例如,在

水面上绽放的睡莲花,每当旭日东升之际,它那美丽的花瓣就慢慢舒展开来,

似乎刚从酣睡中苏醒,而当夕阳西下时,它又闭拢花瓣,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,才得此芳名“睡莲”。

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

瓣都向上坚起来闭合,看上去好像一个黄色的鸡毛帚。胡萝卜的花,则垂下

头来,像正在打瞌睡的小老头。更有趣的是,有些植物的花白天睡觉,夜晚

开放,如晚香玉的花,不但在晚上盛开,而且格外芳香,以此来引诱夜间活

动的蛾子来替它传授花粉。还有我们平时当蔬菜吃的瓠子,也是夜间开花,

白天睡觉,所以人们把它俗称为“夜开花”。

植物睡眠在植物生理学中被称为睡眠运动,它不仅是一种有趣的现象,

而且还是一个科学之谜。植物的睡眠运动会对植物本身带来什么好处呢?这

是科学家们最关心的问题。尤其最近几十年,他们围绕着睡眠运动的问题,

展开了广泛的讨论。

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。100 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长期

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

比其他能自由自在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,也得到相类似的结果。在当时,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

以抵御夜晚的寒冷。

达尔文的说法似乎有一定道理,可是它缺乏足够的实验证据,所以一直

没有引起人们的重视。直到本世纪的 60 年代,随着植物生理学的高速发展,

科学家们才开始深入研究植物的睡眠运动,并提出了不少解释它的理论。

起初,解释睡眠运动最流行的理论是“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量少遭受月光的侵害,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,损害植物对昼夜长短的适应。

然而,使人们感到迷惑不解的是,为什么许多没有光周期现象的热带植物,

同样也会出现睡眠运动,这一点用“月光理论”是无法解释的。

后来科学家们又发现,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。例如,合欢树、酢浆


草、红三叶草等,通过叶子在夜间的闭合,可以减少热量的散失和水分的蒸

腾,起到保温保湿的作用,尤其是合欢树,叶子不仅仅在夜晚会关闭睡眠,

在遭遇大风大雨袭击时,也会渐渐合拢,以防柔嫩的叶片受到暴风雨的摧残。

这种保护性的反应是对环境的一种适应,与含羞草很相似,只不过反应没有

含羞草那样灵敏。

随着研究的日益深入,各种理论观点一一被提了出来,但都不能圆满地

解释植物睡眠之谜。正当科学家们感到困惑的时候,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,在夜间测量多花菜豆叶片的温度,结果发现,呈水平方向(不进行睡眠

运动)的叶子温度,总比垂直方向(进行睡眠运动)的叶子温度要低 1℃左

右。恩瑞特认为,正是这仅仅 1℃的微小温度差异,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,与那些不能进行睡眠运动的植物相比,它们具有更强的生存竞争能力。

植物睡眠运动的本质正不断地被揭示。更有意思的是,科学家们发现,

植物不仅在夜晚睡眠,而且竟与人一般同样也有午睡的习惯。小麦、甘薯、

大豆、毛竹甚至树木,众多的植物都会午睡。

原来,植物的午睡是指中午大约 11 时至下午 2 时,叶子的气孔关闭,光

合作用明显降低这一现象。这是科学家们在用精密仪器测定叶子的光合作用

时观察出来的。科学家们认为,植物午睡主要是由于大气环境的干燥和炎热,

午睡是植物在长期进化过程中形成的一种抗御干旱的本能,为的是减少水分

散失,以利在不良环境下生存。

由于光合作用降低,午睡会使农作物减产,严重的可达三分之一,甚至

更多。为了提高农作物产量,科学家们把减轻甚至避免植物午睡,作为一个

重大课题来研究。

我国科研人员发现,用喷雾方法增加田间空气湿度,可以减轻小麦午睡

现象。实验结果是,小麦的穗重和粒重都明显增加,产量明显提高。可惜喷

雾减轻植物午睡的方法,目前在大面积耕地上应用还有不少困难。随着科学

技术的迅速发展,将来人们一定会创造出良好的环境,让植物中午也高效率

地工作,不再午睡。

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