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植物睡眠在植物生理學中被稱為睡眠運動,它不僅是一種有趣的自然現象,而且是個科學之謎。

植物睡眠植物犯困
植物也需要睡眠,這確是事實。花兒要睡覺,葉片也會睡眠,而且它們還有一定的睡眠姿勢呢!豆科植物的羽狀複葉上的小葉片能夠晝開夜合。例如有一種叫紅三葉草(也叫紅花苜蓿)的豆科植物小草,在陽光下,人們看到的是它的每個葉柄上的三片小葉都展開在空中。夜幕降臨時,三片小葉就折迭在一起而垂下頭來開始睡眠。這就是植物睡眠的典型現象。這種晝開夜合的變化在近似24小時的周期中反覆發生,即使在完全黑暗中也仍然照樣進行。植物學家稱這種現象為就眠運動。植物體內的生物鐘最早就是從這種現象發現的。

1 植物睡眠 -簡介

植物睡眠紫藤花蕾

植物睡眠在植物生理學中被稱為睡眠運動,它不僅是一種有趣的自然現象,而且是個科學之謎。每逢晴朗的夜晚,人們只要細心觀察,就會發現一些植物已發生了奇妙的變化。比如常見的合歡樹,它的葉子由許多小羽片組合而成,在白天舒展而又平坦,一到夜幕降臨,那無數小羽片就成雙成對地摺合關閉,好像被手碰過的含羞草。

有時,人們在野外還可以看到一種開紫色小花、長著3片小葉的紅三葉草,白天有陽光時,每個葉柄上的葉子都舒展在空中,但到了傍晚,3片小葉就閉合起來,垂著頭準備睡覺。花生也是一種愛睡覺的植物,它的葉子從傍晚開始,便慢慢地向上關閉,表示要睡覺了。以上所舉實例僅是一些常見的例子,事實上,會睡覺的植物還有很多很多,如醉漿草、白屈菜、羊角豆等。

不僅植物的葉子有睡眠要求,就連嬌柔艷麗的花朵也需要睡眠。生長在水面的睡蓮花,每當旭日東升之時,它那美麗的花瓣就慢慢舒展開來,似乎剛從夢境中蘇醒,而當夕陽西下時,它又閉攏花瓣,重新進入睡眠狀態。由於它這種「晝醒晚睡」的規律性特別明顯、故而得此「睡蓮」芳名。各種各樣的花兒,睡眠的姿態也各不相同。蒲公英在入睡時,所有的花瓣都向上豎起閉合,看上去像一個黃色的雞毛帚。胡蘿蔔的花則垂下來,像正在打瞌睡的小老頭。

2 植物睡眠 -好處

植物睡眠植物睡眠

最近幾十年,科學家們圍繞著這個問題,展開了廣泛的研究。最早發現植物睡眠運動的人,是英國著名的生物學家達爾文。100多年前,他在研究植物生長行為的過程中,曾對69種植物的夜間活動進行了長期觀察,發現一些積滿露水的葉片,因為承受到水珠的重量而運動不便,往往比其他能自由運動的葉片容易受傷。後來他又用人為的方法把葉片固定住,也得到相類似的結果。達爾文雖然無法直接測量葉片的溫度,但他斷定,葉片的睡眠運動對植物生長極有好處,也許主要是為了保護葉片抵禦夜晚的寒冷。達爾文的說法似乎有一定道理,但缺乏足夠的證據,所以一直沒有引起人們的重視。20世紀60年代,隨著植物生理學的高速發展,科學家們開始深入研究植物的睡眠運動,並提出了不少解釋理論。

最初,解釋植物睡眠運動的最廣泛的理論是「月光理論」。提出這個論點的科學家認為,葉子的睡眠運動能使植物盡量少地遭受月光的侵害。因為過多的月光照射,可能干擾植物正常的光周期感官機制,損害植物對晝夜變化的適應。然而,使人們感到迷惑不解的是,為什麼許多沒有光周期現象的熱帶植物,同樣也會出現睡眠運動,這一點用「月光理論」是無法解釋的。

後來科學家又發現,有些植物的睡眠運動並不受溫度和光強度的控制,而是由於葉柄基部中一些細胞的膨壓變化引起的。如合歡樹、酢漿草、紅三葉草等,通過葉子在夜間的閉合,可以減少熱量的散失和水分的蒸發,尤其是合歡樹,葉子不僅僅在夜晚關閉睡眠,當遭遇大風大雨時,也會逐漸合攏,以防柔嫩的葉片受到暴風雨的摧殘。這種保護性的反應是對環境的一種適應。

植物睡眠蔦蘿
科學家們提出一個又一個觀點,但都未能有一個圓滿的解釋依據。正當科學家們感到困惑的時候,美國科學家恩瑞特在進行了一系列有趣的實驗后提出了一個新的解釋。他用一根靈敏的溫度探測針在夜間測量多種植物葉片的溫度,結果發現,呈水平方向(不進行睡眠運動)的葉子溫度,總比垂直方向(進行睡眠運動)的葉子溫度要低l℃左右。恩瑞特認為,正是這僅僅1℃的微小溫度差異,已成為阻止或減緩葉子生長的重要因素。因此,在相同的環境中,能進行睡眠運動的植物生長速度較快,與其他不能進行睡眠運動的植物相比,它們具有更強的生存競爭能力。

隨著研究的深入,科學家還發現了植物睡眠的有意思的事棗植物竟與人一樣也有午睡的習慣。原來,植物的午睡是指中午大約11時至下午2時,葉子的氣孔關閉,光合作用明顯降低這一現象。科學家認為,植物午睡主要是由於大氣環境的乾燥和火熱引起的,午睡是植物在長期進化過程中形成的一種抗衡乾旱的本能,為的是減少水分散失,以便在不良環境下生存。

3 植物睡眠 -原因

植物睡眠植物睡眠

一是夜晚比白天冷,夜晚閉合葉子和花朵,可以避免寒露和霜凍的侵襲。二是閉合可減少水份的蒸發,有保持適當濕度的作用。三是熱帶植物的葉子往往在白天閉合,也是為了減少葉面水份的蒸發。四是夜晚開花的植物白天睡眠,有防止水份和體溫過多散發及防止昆蟲搗亂的作用。此外還有鉀離子濃度改變及生物鐘控制等等的解釋。

總而言之,植物睡眠與人和動物睡眠一樣,都是一種自我保護本領,是為了自身的更好生存和發展。

會睡眠的不只是紅三葉草的葉子,只要留心觀察,人們到處可以看到葉子的睡眠。夏天的傍晚,合歡樹那無數小羽片就成對成對的閉合,然後低下頭來,含羞草的小葉閉合后也會低下頭來,這些現象告訴人們,葉兒瞌睡,夜幕降臨了。

不僅植物的葉子有睡眠要求,就連嬌柔艷美的花朵也要睡眠。例如,在水面上綻放的睡蓮花,每當旭日東升之際,它那美麗的花瓣就慢慢舒展開來,似乎剛從酣睡中蘇醒,而當夕陽西下時,它又閉攏花瓣,重新進入睡眠狀態。由於它這種「晝醒晚睡」的規律性特別明顯,因此人們就給它起名叫睡蓮。植物不僅要睡眠,睡眠的姿勢還不盡相同呢!如落花生的葉片閉合后是向上舉,而紅三葉草的葉片閉合后卻垂向地面。

植物睡眠植物睡眠

植物的這種有趣現象,很早就引起了科學家們的注意。英國著名的生物學家達爾文早在100多年前經過研究就發現,一些因外力阻礙(如葉片上積聚的露水)而不能自動運動的葉片,更易遭受凍害或寒害,他斷言,植物葉片的下垂或豎立,具有保護葉片免受凍害的作用。

最近,科學家用一種靈敏的「熱探測器」對一些豆科植物葉片的溫度做了測量。實驗結果表明,葉片位於水平方向的溫度,總比葉片位於垂直方向的溫度低1℃,儘管兩者的溫度差別很小,但還是證實了達爾文最早的觀點。又經過一系列的實驗和研究,目前許多學者認為,可能正是這僅僅降低1℃的寒冷會阻止或減緩葉的生長。在相同的環境中,具有睡眠運動的植物生長速度較快,並比不進行睡眠活動的植物具有更強的競爭性,這也是植物長期以來適應晝夜溫差變化而形成的一種遺傳性特徵。

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