馬若曦
“春困秋乏夏打盹”,犯困、貪睡似乎是動(dòng)物的專利,其實(shí)不然,植物也有睡眠,在植物生理學(xué)中被稱為睡眠運(yùn)動(dòng),它不僅是一種有趣的自然現(xiàn)象,也是一個(gè)科學(xué)之謎。
每逢晴朗的夜晚,只要我們細(xì)心觀察,就會(huì)發(fā)現(xiàn)一些植物發(fā)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,小羽片舒展而又平坦,一到夜幕降臨,那無數(shù)小羽片就成雙成對(duì)地折合關(guān)閉,好像被手碰過的含羞草。有時(shí),我們?cè)谝巴膺€可以看到一種開紫色小花、長著3片小葉的紅三葉草,有陽光時(shí),每個(gè)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(zhǔn)備睡覺。花生也是愛睡覺的植物,它的葉子從傍晚開始,便慢慢地向上關(guān)閉,表示白天已經(jīng)過去,它要睡覺了。
以上只是一些常見的例子,會(huì)睡覺的植物還有很多很多,如酢漿草、白屈菜、含羞草、羊角豆……
不僅葉子有睡眠要求,就連嬌柔艷麗的花朵也需要睡眠。生長在水面的睡蓮,每當(dāng)旭日東升之時(shí),它那美麗的花瓣就慢慢舒展開來,似乎剛從夢(mèng)境中蘇醒,而當(dāng)夕陽西下時(shí),它又閉攏花瓣,重新進(jìn)入睡眠狀態(tài)。由于它這種“晝醒夜睡”的規(guī)律特別明顯,故而得此芳名。
各種各樣的花兒睡眠的姿態(tài)也各不相同。蒲公英在入睡時(shí),所有的花瓣都向上豎起閉合,看上去像一個(gè)黃色的雞毛帚;胡蘿卜的花則垂下來,像正在打瞌睡的小老頭。更有趣的是,有些植物的花白天睡覺,夜晚開放,如晚香玉的花,不但在晚上盛開,而且格外芳香,以此來引誘夜間活動(dòng)的蛾子替它傳授花粉;我們平時(shí)當(dāng)蔬菜吃的瓠子,也是夜間開花,白天睡覺,所以人們稱其為“夜開花”。
植物的睡眠運(yùn)動(dòng)會(huì)給它本身帶來什么好處呢?最近幾十年,科學(xué)家們圍繞這個(gè)問題,展開了廣泛的研究。最早發(fā)現(xiàn)植物睡眠運(yùn)動(dòng)的人,是英國著名的生物學(xué)家達(dá)爾文。100多年前,他在研究植物生長行為的過程中,曾對(duì)69種植物的夜間活動(dòng)進(jìn)行長期觀察。他發(fā)現(xiàn)一些積滿露水的葉片因?yàn)槌惺芩榈闹亓慷\(yùn)動(dòng)不便,往往比其他能自由運(yùn)動(dòng)的葉片容易受傷。后來他又用人為的方法把葉片固定住,也得到了類似的結(jié)論。達(dá)爾文雖然無法直接測(cè)量葉片的溫度,但他斷定,葉片的睡眠運(yùn)動(dòng)對(duì)植物生長極有好處,也許主要是為了幫助葉片抵御夜晚的寒冷。達(dá)爾文的說法似乎有一定道理,但缺乏足夠的證據(jù),所以一直沒有引起人們的重視。
20世紀(jì)60年代,隨著植物生理學(xué)的快速發(fā)展,科學(xué)家們開始深入研究植物的睡眠運(yùn)動(dòng),并提出了不少解釋理論。最初,解釋植物睡眠運(yùn)動(dòng)的最廣泛的理論是“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)能使植物盡量少遭受月光的侵害。因?yàn)檫^多的月光照射,可能干擾植物正常的光周期機(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,許多沒有光周期現(xiàn)象的熱帶植物同樣也會(huì)出現(xiàn)睡眠運(yùn)動(dòng),這一點(diǎn)用“月光理論”是無法解釋的。
后來科學(xué)家又發(fā)現(xiàn),有些植物的睡眠運(yùn)動(dòng)并不受溫度和光強(qiáng)度的控制,而是由葉柄基部一些細(xì)胞的膨壓變化引起的。如合歡樹、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(fā)。尤其是合歡樹,它的葉子不僅在夜晚關(guān)閉,當(dāng)遭遇大風(fēng)大雨時(shí),也會(huì)逐漸合攏,以防柔嫩的葉片受到暴風(fēng)雨的摧殘。這種保護(hù)性的反應(yīng)是對(duì)環(huán)境的一種適應(yīng)。
科學(xué)家們提出一個(gè)又一個(gè)觀點(diǎn),但都未能有一個(gè)圓滿的解釋。正當(dāng)科學(xué)家們感到困惑的時(shí)候,美國科學(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l℃左右。恩瑞特認(rèn)為,正是這僅僅1℃的微小差異,成了阻止或減緩葉子生長的重要因素。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)的生存競爭能力。
隨著研究的深入,科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)了關(guān)于植物睡眠的有意思的事:植物竟與人一樣有午睡的習(xí)慣。小麥、甘薯、大豆、毛竹甚至樹木,眾多的植物都會(huì)午睡。原來,植物的午睡是指中午大約11時(shí)至下午2時(shí),葉子的氣孔關(guān)閉,光合作用明顯降低這一現(xiàn)象。科學(xué)家認(rèn)為,植物午睡主要是由于大氣環(huán)境的干燥和火熱引起的,午睡是植物在長期進(jìn)化過程中形成的一種抵抗干旱的本能,為的是減少水分散失,以便在不良環(huán)境下生存。
由于光合作用降低,午睡會(huì)使農(nóng)作物減產(chǎn)三分之一甚至更多。為了提高農(nóng)作物產(chǎn)量,科學(xué)家們已把減輕甚至避免植物午睡作為一個(gè)重大課題來研究。
我國科研人員發(fā)現(xiàn),用噴霧方法增加田間空氣濕度可以減輕小麥午睡現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是,小麥的穗重和粒重都明顯增加,產(chǎn)量明顯提高。但目前噴霧減輕植物午睡的方法要在大面積耕地上應(yīng)用還有不少困難。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,將來人們也許會(huì)創(chuàng)造出良好的環(huán)境,讓植物中午也能高效率地工作。