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《科学大众》

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创办于1937年,是我国创刊最早、影响最大的科普刊物之一。现由江苏省科技厅主管、江苏省科协主办。70多...

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植物如何睡觉 它们也会打瞌睡吗

2013-02-27 19:43:45

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▲睡莲

 

/ 李 梅

夏日的傍晚,如果我们漫步于莲花池畔,就会留意到白天还笑脸迎人的睡莲,此时已经闭合花瓣、掩面酣睡了。待到第二天旭日东升之际,它又会自睡梦中慢慢“苏醒”,重新绽开妩媚笑颜,周而复始。睡莲的名字也由此习性而来。

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花生

 

其实,植物和人一样,也有“睡觉”的需求(当然动物也需要)。除了我们熟知的睡莲,像花生、大豆、含羞草、红花苜蓿等植物,也会在清晨日出时舒展叶片,随夜幕降临而闭合叶片“入睡”;蒲公英则在日落时关闭花瓣“入睡”,待日出东方再醒来缓缓展开花瓣。植物的这种叶片或花瓣昼开夜合的运动称作植物的“睡眠运动”或“感夜运动”。

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▲红花苜蓿

 

植物为什么要睡觉

在达尔文的经典著作《植物的运动》一书中,解释了豆科植物要睡眠的原因。豆科植物为了保护身体免受夜间低温的侵袭,要采用闭上叶片睡眠的方法。现在,科学家通过显微镜观察已经了解到,植物叶片的“睡眠运动”是由叶柄上一种叫做“运动细胞”的特殊细胞膨胀或收缩引起的。运动细胞吸水胀大后叶片即张开,运动细胞排出水分缩小后叶子就闭合。花瓣和叶片在夜间闭合,可减少热量散失和水分蒸发,有利于保温保湿。

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▲含羞草

 

植物失眠“很受伤”

如果设法不让植物睡觉,后果又如何呢?如今,科学家已经合成了可以阻碍植物“睡觉”的物质。他们将这种物质作用于一株豆科植物上,结果由于它的叶片一直张开,植株患上了“失眠症”而无法入睡,两周后就完全枯萎了。这一实验也证明了“睡眠运动”是植物生存不可或缺的生命现象。

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▲红花酢浆草

 

控制植物“生物钟”的神秘物质

植物的睡眠现象自古就激起了人们的好奇心。据记载,早在公元前4 世纪,亚历山大大帝就曾命令部下查清植物睡眠的原因。到了18 世纪,法国的生物学家发现,将含羞草置于黑暗的洞穴中,几天内它仍可持续以24 小时为周期开闭叶片,而不受光等外部环境的影响。这说明含羞草体内存在周期性运动的“生物钟”。生物钟令许多植物显现出很强的生理节奏,包括让植物在一天当中的固定时段开花。比如牵牛花凌晨带露开放,酢浆草中午方才苏醒,昙花晚间绽蕾吐香。

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▲昙花

 

植物学家也在试图揭开生物钟控制植物“睡眠运动”的谜底。经过多年摸索,科学家已经从数千种化合物中,通过萃取生理活性物质的分离实验,最终成功分离出两种生理活性物质:让植物叶片闭合的“睡眠物质”,以及让植物叶片张开的“觉醒物质”。

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▲叶下珠

 

植物的睡眠运动就是被这两种性质相反的物质所控制。

通过对叶下珠这种植物体内生理活性物质浓度变化的研究测定,发现“觉醒物质”的浓度几乎全天恒定,而“睡眠物质”的浓度却是白天减少,夜间增加。

可惜,由叶下珠得出的结论并非放之四海而皆准。科学家又通过试验发现,不同种植物的生理活性物质都可能不同,而同一属的植物则具有共同的生理活性物质(比如顶合欢、缅甸合欢与欧洲合欢)。

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▲合欢

 

让杂草患上失眠症

依据豆科植物不睡眠会枯死以及每种植物生理活性物质不一样的事实,科学家在尝试开发一些“环境和谐型”农药。比如,合成可导致豆科杂草角合欢“失眠”,却对豆科庄稼的生长无不良影响的睡眠运动阻断剂,目的就是让这种杂草因患上失眠症而枯死。另外,如果设法延长植物的睡眠时间,即可有效减少其水分的蒸发,从理论分析,将来应该能够开发出抗旱能力更强的庄稼。









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