植物也会打瞌睡吗?
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关于睡觉这个话题,相信大家也很清楚,人类想要获得并保持良好的精神状态和充沛的体力,需要定时定量的睡眠活动。如果睡眠时间长期得不到满足,身体的免疫力也会一定程度地下降,所以“睡觉治百病”还是很有道理的。
既然一定的睡眠有助于人类和动物的健康,那么对于植物来说,是否同样适用?换句话说,如果植物缺少睡眠,又是否会对其生长状况有不良的影响?
想要确定这些问题,首先得搞清楚植物是否真的像人和动物一样需要睡眠。而这个答案,是肯定的。
众所周知,植物并不能够像绝大多数动物一样,通过“移动”来迅速改变所处的空间位置,以便寻求食物以及适应气候环境等的变化。
但是为了更好地利用周边资源和适应一系列可能存在的变化,植物往往能够通过诸如器官空间位置的改变等,来实现一种极为缓慢的、不轻易为人察觉的运动,这就是植物在经过一定时间的同化作用之后需要进行的睡眠运动。毕竟植物虽然没脑子,但它不是智障,甚至拥有很高的智慧。
它们通常奉行着“早睡早起”的宗旨,把睡眠当作头等大事。比如许多植物会在傍晚时分开始收拢叶片、闭合花瓣,等到黎明来临又重新舒展叶片,绽放花朵,整个过程就像经历了一场睡眠。当然,也有一些植物晚上high通宵,白天留着来睡觉的,比如王莲。甚至还有习惯午睡的,比如小麦。还有被打扰后需要睡觉的,比如含羞草等等……
最早发现不同植物在夜间有睡眠运动的人,是英国著名的生物学家达尔文。他通过多次的研究后断定,植物的睡眠运动是其对自身的一种保护手段,主要是为了保护叶片、抵御夜晚的低温寒冷。
那植物为什么能够做出这种行为呢?随着植物研究方面的高速发展,人们对此提出了许多不同的观点。如:
1.月光理论
“月光理论”是最早用来解释植物睡眠的理论之一。其以植物的光周期现象为基础,即“昼夜周期中光照期和暗期长短的交替变化”,简单点说就是昼夜长短的变化。该理论认为过多的月光照射会干扰植物正常的光周期感官机制,而诸如叶片、花朵等的睡眠运动可以使得它们尽可能地少遭受月光的侵害。
不过,月光理论有一个缺陷,那便是它没办法解释一些无明显光周期的热带植物却同样具有睡眠运动的现象。
2.自我保护机制理论
在“月光理论”之后,人们经过长时间的探索,又发现了大部分植物的睡眠运动是对环境的一种适应性反应,于是提出了“自我保护机制理论”。在同等生存环境下,有睡眠运动的植物的生长速度,比无睡眠运动的植物要快,同时具有更强的生存竞争能力。
比如前面有提到,达尔文认为植物睡眠是为了在寒夜中实现自我保护。事实证明了也确实如此。有睡眠运动的植物在夜间的叶片温度比无睡眠运动的植物的叶片高了1℃左右。
不仅是在夜晚,许多植物还会在正午光照较为强烈、空气湿度较为干燥的时候进行睡眠。它们的具体表现是把叶片的气孔关闭,以便减少体内水分的丧失,这就使得其光合作用明显降低了,人们称之为“光合午休”。此外,热带地区的植物叶子往往在白天闭合,直接睡大觉,晚上再出来活动。
除了温度、光照等会触发植物进行睡眠运动外,当植物受到外来环境的压力或干扰时,也会发生睡眠运动。比如最典型的合欢树,它的叶片不仅会在夜间收拢睡眠,当遭到风雨侵袭时,同样会有睡眠运动发生。这是由于其叶柄基部中一些细胞的膨压发生变化所引起的。
3.生物钟控制理论
有些植物的睡眠运动不受环境条件变化的影响,也不受光照和温度的作用,而是具有明显的周期性和节奏性,并且以近似于昼夜交替的方式进行,这种现象称为“生物钟”。
关于其对植物睡眠的控制,有人认为是植物体中的某些生物酶在起作用,这些生物酶的活性随时间的变化而呈现出周期性的变化,继而控制植物叶片或花朵的状态。于是乎,不管昼夜、光照、温度等如何变化,总之到点了就开,反之就闭。
4.生长素极性运输理论
随着研究的日益紧密,如今“生长素极性运输理论”已经被广泛用来解释植物的睡眠运动这一现象。这个理论认为植物合成的生长素具有极性运输的特征,也就是生长素只能从植物的形态学上端往形态学下端运输,而不能倒过来运输。
白天合成的较多生长素主要运送到叶柄的下侧,在生长素运输的同时,钾离子也被同步运转到叶柄下侧,导致该部位水势降低,膨压降低。水分从膨压较高的叶柄上侧渗透进入膨压较低的叶柄下侧,细胞膨胀,叶片高挺。而到了晚上,生长素的合成和运输量减少,叶柄下侧细胞中的溶质浓度降低,细胞失水,叶片下垂。
植物的睡眠运动常常出现在草本植物中,在具有皮质叶片的植物上则不容易观察到。不过像合欢这种乔木,看起来确实是很喜欢睡觉了。
除了常见的合欢树在夜晚会把无数的小叶成对地折合关闭外,还有像豆科的许多植物同样如此,比如蔓花生、黄槐决明等,它们的叶子从傍晚开始就会慢慢地向上关闭。大名鼎鼎的王莲,也是要睡觉的,尽管它是在白天睡,但这是为了把前来传粉的昆虫关在花瓣里,让它使劲折腾,沾满花粉再走。
植物睡眠时的姿势也各不相同。比如蒲公英在睡眠时,所有的花瓣都会向上竖起闭合,看上去就像一个鸡毛帚。白车轴草在白天时,每块叶片都会舒展开来,到了傍晚以后,三枚叶片便会闭合起来,花朵也会跟着收拢。与此同时,胡萝卜的花则会低垂着头,仿佛真的在打瞌睡,凤仙花的叶子会下垂,贴向茎干,而酢浆草的三片叶子从中间对着下垂。
总之,它们都有一个共同的规律,那就是叶片在夜间的形态,都是它们发芽时的形态,也是它们最初生长的状态。
植物的睡眠运动,实际上是对由地球自转而形成的光照和温度规律性变化的适应,以便减少不必要的能量损耗,提高植物对环境的适应能力,使其具备更强的生存竞争力。
前面有提到,那些早睡早起的植物睡眠运动有利于其抵御夜间的寒冷气温。除此之外,植物的“按时起床”还能充分地进行光合作用,并且吸引更多的授粉昆虫。或者使其睡眠时间与起床时间,能够与对应的传粉者活动的时间同步。
那植物要是不睡觉,又会怎么样呢?其实人类已经研究并合成出了能够阻碍植物睡眠的物质。
他们把这种物质作用于一株豆科植物上,让它的叶片始终保持张开,以至于患上了失眠而没办法入睡,两周后就挂了。这一定程度上说明,植物缺乏睡眠,是会死掉的。
讲完。
「往期精彩」
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