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《科学24小时》

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植物“也”犯困

2015-09-30 10:21:00

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对动物来说,睡眠是一生中不可或缺的活动。以人类为例,一生中有将近1/3的时间是在睡眠中度过的。如果睡眠不足,则会给健康带来很大的危害。那么,看似平静的植物也会睡觉吗?

 

所谓植物“犯困”,其实就是植物睡眠。这种奇妙的现象,在植物生理学中被称为“就眠运动”。这既是一种十分有趣的自然现象,也是科学家数十年来认真探索、深入研究,但至今仍未解决的科学之谜。

 

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似静非静

每逢晴朗的夜晚,皓月当空或是繁星闪烁之时,只要我们仔细观察,就能发现有些植物会发生奇妙的变化。比如人们常见的合欢树,它的由许多小羽片(生长在末级羽轴上的叶片)组合而成的叶子,此时就会折合关闭,如同被人们用手触摸过的含羞草一样耷拉下来,好像昏昏欲睡。然而在日间,这些小羽片既舒展又平坦,给人一种生机勃勃之感。同样的,花生的叶子从傍晚开始也会慢慢地向上关闭,这就明确地表示它要“睡觉”了。其实,会“睡觉”的植物还有很多,比如羊角豆、白屈菜、酢浆草等。

不仅植物的叶子有睡眠需求,娇嫩艳丽的花朵似乎更需要睡眠,比如生长在水面上的睡莲。每当旭日东升之时,它那美丽的花瓣就会缓慢地舒展开来,就像人们刚睡醒时在伸懒腰似的;而当夕阳西下之时,它便会闭拢花瓣,重新进入睡眠状态。正是由于它有这种“昼醒夜眠”的规律,人们才给它取了“睡莲”这一恰当的芳名。

另外,不同的花,睡眠姿态也是千差万别、形态迥异的。蒲公英在入睡时,所有的花瓣都会向上竖直闭合,看上去就好像一个黄色的“鸡毛帚”;胡萝卜花则会垂下来,如同一个正在打瞌睡的“小老头”……

那么,植物为何需要睡眠,就眠运动又会给它们自身带来什么好处呢?

最早发现植物就眠运动的是英国著名生物学家达尔文。为了揭开这个谜底,在最近几十年里,科研人员对此进行了难以计数的观察、研究、探索与实验。

 

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多方假设

科学家发现,虽然植物不能主动地整体移动,但植物体的各个部分却会进行各种运动,而且运动形式多种多样,运动机理也不尽相同。

最初,用以解释植物就眠运动,且被大家广泛认可的是“月光理论”。提出这一理论的科学家认为,叶子的就眠运动能使植物尽可能少地遭受月光带来的侵害。因为过多的月光照射,可能会干扰植物的光周期感官机能,进而影响植物对昼夜变化的适应。这种理论看似很有道理,可使人们困惑不解的是,为什么许多没有光周期现象的热带植物同样也会“犯困”呢?显然,对于这一普遍现象,“月光理论”是根本无法解释清楚的。

后来科学家又发现,有些植物的就眠运动并不受温度和光照的控制,而是由叶柄基部一些细胞膨胀压的变化引起的,比如三叶草、酢浆草和合欢树等。它们通过叶子在夜间的闭合,尽可能地减少热量散失和水分蒸发。尤其是合欢树,它的叶子不仅会在夜间闭合睡眠,当遭受到风暴侵袭时也会逐渐合拢,以防受到摧残。这种保护性的反应是对环境的一种适应。

虽然人们提出了一个又一个全新的观点,但是没有一种观点能够圆满地提供解释依据。正当人们感到困惑不解的时候,美国科学家斯瑞特在进行了一系列有趣的实验之后,提出了一种全新的解释。他利用一根灵敏的温度探针,在夜间对多种植物叶片的温度进行了测量。结果发现,呈水平方向(不进行就眠运动)的叶子的温度,总比呈垂直方向(进行就眠运动)的叶子的温度低1左右。斯瑞特据此认为,这仅仅只有1的微小温度差别,正是阻止或减缓叶子生长的重要因素。实验证明,在相同的环境中,叶片能够进行就眠运动的植物生长速度较快,而且具有更强的生命竞争力。

 

未解之谜

随着研究的不断深入,科研人员还发现了一个有关植物睡眠的有趣现象——植物竟然和人一样,也有午睡的习惯。植物午睡时间一般是在11:00-14:00。此时叶子关闭,光合作用明显降低。为什么会出现这种现象呢?科研人员认为,植物午睡主要是由干燥炎热的大气环境引起的。午睡是植物在长期生存过程中形成的一种抗衡干旱的本能反应,目的是为了减少水分散失,以便在不良的环境中更好地生存下来。

由此看来,植物的就眠运动,可能是由各方面因素共同作用而导致的。不过,究竟是哪些原因,人们至今还没有找到明确的答案。当然,植物并不具有像人类那样典型的睡眠行为,这只是它们进行代谢活动的一种方式。也许,当我们哪天能够破解其中的奥秘,就能拨动植物睡眠与否的杠杆了吧!

 

名词卡片

光周期现象植物的开花、结果、落叶及休眠,动物的繁殖、冬眠、迁徙和换毛换羽等,是对日照长短的规律性变化的反应,这被称为光周期现象。






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