------------------------------------------------------------------------------ 第一次尝试写科普文章，欢迎指教。 ------------------------------------------------------------------------------ 　　　　　　　　　　　　　　　　　植物的睡眠运动 　　人要睡眠，动物要睡眠，然而植物也要睡眠。人会思考会活动，动物也许思考得没有 那麽多，按本能行事。偏偏植物并没有消耗能量於活动中，只在生长与代谢繁殖中，那为 何植物也需要睡眠？ 　　「植物也会睡觉的啦！」达尔文望着那堆植物，如此说道。 　　100多年前，着名的生物学家达尔文在研究植物生长时，发现一个特别的现象。在对 於69种植物的长期观察下，发现没有缩合行为的植物叶片，因为在早晨累积的露水，而显 得不容易移动，不容易移动的叶片就容易产生碰撞与受伤。 　　「如果晚上有合起来叶子，就可以让露水自然掉落了。」 　　他再一次用人为的方式固定所有叶子，也发现有相同的结果。 　　「也许叶子在晚上缩合，排去露水，是个保护自己的方式。」 　　可惜他的证据有点缺乏，而且当时没有人注意。他的说法，於1880年，把这些关於植 物睡眠的想法，写於《The Power of Movement in Plants》一书中。而直到近二十年间 ，许多科学家才开始研究植物的睡眠运动。 　　可是最早发现睡眠运动的，并不是达尔文，更早以前，就有科学家对於含羞草进行实 验。德国生物学家德梅兰在各种光线的洞穴中，放入含羞草，发现了含羞草会因为光线而 闭合。 　　光线？ 　「我说，有了光，含羞草就开放。没有光，含羞草就闭合。」by 德梅兰 　　先不论植物睡眠运动的原因是不是光线。我们来看看植物睡眠周期的真正历史。 　　前面两个人，都只是做出实验罢了，但是第一个把这种生物现象用於园艺与情趣之中 的，却是瑞典博物学者林奈。 　　「我在46种的花中，分成三组，其中有一组中在花盆中。」林奈先生在把一堆又一堆 的盆栽，进行分类。 　　「第一组，我暂时称为『大气花』，他们的开放随着大气变化改变。例如风的强度、 大气温度与湿度……」 　　「第二组，我暂时称为『热带花』，会因为光照的时间不同而改变。」 　　「第三组，可就有趣了，你看看……」 　　林奈在书桌上，摆着许多的盆栽。围成一圈，环绕成一排。 　　「this is The Colock Of Flower！」 　　当然林奈不是英国人，是瑞典人，不会讲出上面那一句话的。不过这就是会随着时间 而依序开放的「花钟」。 　　十三种花依序如下，对应二十四小时： 　　　　　　　　　　06:00　龙葵花　　　　19:00　丝瓜花 　　　　　　　　　　07:00　芍药花　　　　20:00　夜来香 　　　　　　　　　　10:00　半枝莲　　　　21:00　昙花 　　　　　　　　　　12:00　鹅肠菜　　　　02:00　蛇床花 　　　　　　　　　　15:00　万寿菊　　　　04:00　牵牛花 　　　　　　　　　　17:00　紫茉莉　　　　05:00　野蔷薇 　　　　　　　　　　18:00　烟草花 　　除此之外，有些花也因为在特定时间开放，而相当出名。例如在欧洲地区，蒲公英常 常在五点开放，因此被美名为「牧人钟」数个世纪。每个国家会因为气候不同，以及适合 种植的花卉不同，会有不同的花钟。 　　在欧美国家，以斑纹猫耳的6点开始，依序为7点的金盏花、8点的鼠耳紫苑、9时多刺 苦菜、时点的乳头状草、有着11点公主之称的伯利恒之星、正午开放的受难花。之後是花 朵的闭合：石竹花於13时、深红紫繁缕在14时、小鸢花在15时闭合、小旋花在16时闭合、 白荷花在17时闭合。而最後是待宵草在18时开放。 　　当然在气候不同与植物种类分布略有差异的情况下，中国也有中国的一套花钟。以待 宵草为例，在欧美地区约为下午六点开放，但是在中国日本地区则要到晚上八点开放。花 钟会因为纬度与地区不同而不同，更不用说是在季节异常、剧烈气候之中，利用植物的生 理周期来作为花钟，恐怕只能说有雅趣吧！ 　　花钟，是花朵睡眠周期的主要运用。然而除了花之外，叶子也会产生睡眠运动。 　　那麽睡眠运动的好处好在哪里呢？如果一朵花一直开放，容易发生长时间暴露在空气 中，其花粉容易散失（特别是对於风媒花而言）。如果是藉由虫体授粉，那麽在特定时间 开放，则可以提高授粉成功率（因为在同一时间开放，昆虫从A花跳到A花的机率变大。如 果AB两种花在同一种时间开放，会造成AB两种花的花蕊上，也有无法授粉的他种花粉，授 粉率相对下降）。 　　睡眠运动对於花而言，更造成虫体的专一性，甚至花朵也会演化出适应昆虫的型态。 例如某些藉由蜂鸟授粉的花朵，会比较细长且深，可以让蜂鸟的鸟喙进入，这种花於白天 开放，并且花蜜的分泌也会比较多。又或者是仙人掌与其家族，多半在晚上开放主要适应 乾旱气候之外，不在白天开花是为了减少水分丧失。而在下午至晚上开放的花朵，主要是 要诱惑蛾类授粉，例如下午开放的花朵，许多都是藉由鳞翅目天蛾科的蛾类来授粉。又例 如晚上开放的花朵，有些种类会产生极为浓厚的香气，并且为了显眼，在月光的照应之下 ，显示出更加明显的白色。 　　刚刚我们提到了，部份仙人掌在晚上开花是为了适应乾旱气候。所以说植物的睡面运 动和避免水分丧失有关？又我刚刚在「花钟」那一段提到：会因为剧烈气候影响，这也和 睡眠运动有关？ 　　此时达尔文又说话了。 　　「也许是为了保护叶片不受低温影响。」 　　在低温之下，附着在叶片上的露珠也容易结霜吧！达尔文先生也许是这样想的。在某 些植物中，低温不会造成伤害，但是会使纤维质软化、组织容易充水，当白天高温来临时 ，就会造成烧伤。在植物病理学中，最有名的莫过於马铃薯。马铃薯在低温中也能够出芽 ，但是在零下摄氏温度中会变黑、变松散、变得软软水水，这也是通常家里的马铃薯不会 放在冷冻库的主因。那会很难吃。 　　「叶片的睡眠运动对植物生长极有好处，也许主要是为了保护叶片，抵御夜晚的寒冷 。」 　　当然达尔文的一句话，只是猜测，并没有作实际的测验。 　　时间来到近代，科学家们开始正视这个问题：植物的睡眠运动。1960年代，许多理论 假说随之而出 　　「月．光．理．论」 　　林奈把46种花卉分类。其中第二组「热带花」会随着光线照射长度而决定是否会开放 。这就是後人在高中生物就会熟知的「光周期」。 　　提出月光理论的科学家表示：「月光会影响植物的光周期，所以植物在晚上的睡眠运 动，是为了减少月光的照射面积。」 　　这个理论算是对了後半部，因为进行睡眠的叶子的确减少曝露面积了。但是这样子的 目的是想要减少月光的照射吗？ 　　在热带雨林中，白天因为树冠层浓密且剧烈的叶片竞争，而使得地面昏昏暗暗。何况 是晚上的月光，要如何透进来呢？许多鲜艳的热带花朵，并没有明显的光周期，对於他们 而言，每日光线的变化量影响很小。 　　植物有光周期的调控目的，在於感应日光的长度或者是感应无光照的长度，来感应季 节（季节不同，白昼的时间也会不同），简单来说在热带地区，季节的特徵很不明显，光 照长度也不会有太大的变化。对於生长在热带植物而言，光周期？不需要！ 　　月光理论（X） 　　热带花朵虽然不用光周期，但是也有睡眠运动。 　　此时又有科学家发现：植物的睡眠运动和膨压有关。 　　「膨压？」 　　「叶柄基部中一些细胞的膨压变化引起的。」 　　「目的？」 　　「减少热量的散失和水分的蒸发。」 　　科学家指出：合欢树、酢浆草、红三叶草，这三种植物会进行睡眠运动。 　　「特别是合欢树，会在风大雨大的日子中，把叶子闭合，避免伤害。」 　　膨压，是植物可以立起来的原因。植物有细胞壁，所以有过多水分时细胞会因为细胞 壁的保护，而不至於胀裂。而让植物细胞「想要胀烈，却不能胀破的压力」就是膨压。一 个东西如果充满着孔隙与隔间，而液体流入时就会挺起来，动物生殖器官的海绵体是这样 ，植物也是这样。所以当一个植物缺水时，细胞的水分不足，膨压缺乏，就会造成植物软 掉的现象。 　　美国科学家恩瑞特开始一系列的实验。 　　「我手上有一根灵敏的温度探测针。」 　　接着他带我们到庭院，拿着探测针东摆西摆。 　　「有闭合的叶子居然比没有闭合的叶子温度高了1℃！」 　　恩瑞特以可以进行睡眠运的植物，与不能进行睡眠运动的植物反覆做出比较，得到了 这个结果。 　　他推测：「微小的温度差异造成了植物生长速度的不同。能够进行睡眠运动的植物生 长得更快，这也许是演化後的结果。」 　　直到现在，植物的睡眠现象只有个模糊的解释。因为每个植物都有睡眠现象，但是分 析他们造成睡眠的化学物质，却不尽相同。科学家把这个调控的因子，分离出来，分为「 安眠物质」与「兴奋物质」两种。通常兴奋物质的浓度保持恒定，只有安眠物质浓度会上 下震荡。不过把兴奋物质加入植物体内，植物则无法睡眠。 　　以一种在台湾街道上就可以常常见到的野草──叶下珠为例。叶下珠的安眠物质是一 种葡萄糖的配糖体，白天时水解，夜晚重新合成，由叶下珠的生物钟调控。铁扫帚这种植 物刚好与叶下珠相反，叶下珠的安眠物质是铁扫帚的兴奋物质，而叶下珠的兴奋物质则是 铁扫帚的安眠物质。基因不同，调控睡眠的分子也会不一样。 　　植物如果缺乏睡眠也会早死唷。就像上一段所说「基因不同，调控睡眠的分子也会不 一样」。其实研发成专一性除草剂也不是不行。仔细想一想，最有名的除草剂「2,4,5-三 氯苯氧乙酸」，就是让模仿植物生长激素吉贝素的功能，逼迫野草快速生长，使野草产生 「过劳死」的现象，只有大量的运用能量，却来不及合成所需的能量。同样的，如果本来 应该要睡眠的植物（合欢、田菁等豆科植物），不让它睡眠（喷洒兴奋物质，或者会破坏 安眠物质的化学物质），植物会枯萎而死的。这将是有机农业的一个潜力发展。 　　近年来，科学家还发现植物也会午睡。在靠近中午时，许多植物会自动把气孔关闭， 并且把叶子微微合起来。关於植物睡眠的研究，还有很多不清楚的地方呢！ -- ▄▄▄▄▄▄▄▄田字草，水生蕨类。 │ 国立台北教育大学 自然生态科学社 ▄▄▄▄▄▄▄▄常见於各地水田，但在农药│ ▄▄▄▄▄▄▄▄除草剂的过度使用中，数量│ 自然心 生态情 推行科学教育 ▄▄▄▄▄▄▄▄越来越少。叶子四叶爱心型│ ▄▄▄▄▄▄▄▄适应水田的生活，水陆两生│ 社网：http://0rz.tw/6gpWp ▄▄▄▄▄▄▄▄植物，可以作为盆栽观赏。│ `ψtp6g4 --

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