百科知识2013/02
期刊架位号[1262]

植物为何有睡眠?

    许多植物都有睡眠现象。

    例如,合欢树的叶子是由许多羽片组合而成的,在白天舒展而又平坦,但一到夜幕降临,那无数小羽片就成双成对地折合关闭,好像被手碰过的含羞草一样。

    不仅植物的叶子会有睡眠,植物的花朵也会睡眠。例如,生长在水面的睡莲花,每当旭日东升之时,美丽的花瓣就慢慢地舒展开来,似乎刚从梦境中苏醒,而当夕阳西下时,它又闭拢花瓣,重新进入睡眠状态。

    植物为什么需要睡眠呢?植物的睡眠在植物生理学上又称植物睡眠运动。最早发现植物睡眠运动的人是达尔文。

    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,认为植物叶片的睡眠运动对植物的生长极有好处,也许主要是为了保护叶片抵御夜晚的寒冷。

    20世纪60年代,随着植物生理学的快速发展,科学家们对植物的睡眠运动,并提出了不少解释理论。

    最初,解释植物睡眠运动的最广泛的理论是“月光理论”。提出这个理论的科学家认为,叶子的睡眠运动能使植物尽量少地遭受月光的侵害。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,损害植物对昼夜变化的适应。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。

    后来科学家又发现,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。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发,尤其是合欢树,叶子不仅仅在夜晚关闭睡眠,当遭遇大风大雨时,也会逐渐合拢,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。

    美国科学家恩瑞特曾做过这样一个实验。他用一根灵敏的温度探测针在夜间测量多种植物叶片的温度,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,已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,与其他不能进行睡眠运动的植物相比,它们具有更强的生存竞争力。

    随着研究的深入,科学家还发现植物与人一样也有午睡的习惯。植物的午睡大约是在上午11时至下午2时,叶子的气孔关闭,光合作用明显降低。

    这是由于大气环境的干燥和火热引起的,午睡是植物在长期进化过程中形成的一种抗衡干旱的本能,为的是减少水分散失,以便在不良环境下生存。

    综合起来,植物睡眠可能是由于以下几个原因造成的:一是夜晚比白天冷,夜晚闭合叶子和花朵,可以避免寒露和霜冻的侵袭;二是叶子闭合可以减少水分的蒸发(热带植物白天也闭合),有保持适当湿度的作用;三是夜晚开花的植物白天睡眠,有防止水分过多散发及防止昆虫捣乱的作用。总之,植物的睡眠运动是一种自我保护的功能。

    

(摘自《百科知识》 2013/02 王恩收 文)


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