我们都知道,人和大多数动物都是需要睡眠的。那么同样作为生物的一种,植物需要睡觉吗?
植物需要睡觉吗?
生活中,我们经常会发现,一天中,植物的叶子、花朵等会有张开和闭合的现象。科学家们把植物的这种现象叫做“睡眠运动”或“感夜运动”。
不同植物的“睡眠”规律不一样,比如含羞草、合欢树、睡莲等,它们都是在太阳出来的时候舒展开来,夜幕降临时,就收拢叶子或花瓣,进入“睡眠”状态。
睡莲有些花则是“昼闭夜开”,比如紫荆花会在下午五时左右开花,第二天拂晓时就闭合。月光花、夜来香也是如此。
还有一些植物的“睡眠”没有什么规律,比如番红花,一天之内,它时开时合,就好像人睡了又醒,醒了又睡。
而且,科学家们还发现,如果一直让植物处于张开的状态,不让它“睡觉”,一段时间后,植物就会枯萎。也就是说,植物需要睡觉,“睡眠运动”是植物生存不可或缺的生命现象。
植物“睡眠”的内部机制
既然植物的睡眠运动表现为一种开合交替的行为,那么到底是什么样的内部机制,使植物的叶子、花瓣产生时开时合的变化呢?
20世纪80年代,曾有人从含羞草、卡罗金合欢等具有感夜运动现象的植物中,分离出一种具有闭叶生物活性的紧张素,并认为一切感夜植物都具有此种闭叶物质,其闭叶运动皆由紧张素内在浓度的改变所控制。
此后,有科学家从植物中成功分离出两种活性物质,一种是可使植物叶子闭合的“安眠物质”,另一种是可使植物叶子张开的“兴奋物质”。
这两种物质具有相反的作用效应,两者不同浓度时的互相作用控制着植物的运动。也就是说当“安眠物质”浓度较高时,植物叶子、花朵等开始闭合;当“兴奋物质”浓度较高时,植物叶子、花朵等舒展开来。
不过后来科学家们又发现,不同植物的生理活性物质不同,同一属的植物则具有共同的生理活性物质。
植物为什么要“睡眠”?
了解了影响植物睡眠的两种物质,那么,植物为什么要睡觉呢?
最近几十年,关于“睡眠”对于植物的重要性,科学家们提出了多种多样的解释。
早在100多年前,达尔文就提出“植物是需要睡眠的”,他还在《植物的运动本领》中,对“植物为什么睡眠”作出了解释,即植物在晚上闭合叶子睡眠,是“为了保护自己免受夜晚低温之害”。
不过这种说法并没有直接的科学证据佐证,因而也没有受到广泛关注。
50年前,有人提出了“月光理论”。这个理论认为,植物之所以需要“睡觉”,是为了减少月光对它的伤害,因为月光过多的照射会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。但是这个理论也存在问题,因为它不能解释“为什么有些没有光周期现象的热带植物同样也会出现睡眠运动”。
后来,科学家发现,有些植物在“睡觉”时并不受温度和光强度的控制。如合欢叶子不仅在夜晚关闭睡眠,当遭遇大风大雨时,也会耷拉着“脑袋”入睡。所以那时候有科学家认为,植物“睡觉”是一种适应环境的保护反应。
20世纪80年代,美国科学家恩瑞特发现,不进行睡眠运动的叶子温度比进行睡眠运动的叶子温度低,而且进行就眠运动的植物生长速度比不进行睡眠运动的植物要快,还得出植物睡眠有助于增强生存竞争力的结论。
另外,恩瑞特还发现植物喜欢“午睡”,他分析,植物午睡的原因可能是大气环境的干燥气候引起的,午睡能让植物形成一种“抗旱”的本领,从而减少水分的散失。
耷拉着“脑袋”的含羞草
解开植物睡觉之谜的意义
了解植物的睡眠运动,解开植物睡觉之谜,对农业的发展也有一些促进作用。比如,知道了让植物“不睡觉”的生理活性物质,就可以利用它来除掉农作物中的一些杂草。
科学家们就曾人工合成让大豆田中的杂草田菁“失眠”的睡眠阻断剂,让它仅3天就枯死,而对大豆的生长没有任何影响。
另外,如果我们能够设法延长植物的睡眠时间,就可以减少其水分的蒸发,从理论上来说,就可以开发出抗旱能力更强的农作物啦。
关于植物为什么需要睡觉的问题,科学家们还在不断探索,我们相信随着研究的深入,未来会有更多更科学、合理的解释出现。