許多植物都有睡眠現(xiàn)象。例如,合歡樹的葉子是由許多羽片組合而成的,在白天舒展而又平坦,但一到夜幕降臨,那無數(shù)小羽片就成雙成對地折合關閉,好像被手碰過的含羞草一樣。會睡覺的植物還有很多很多,如醉漿草、白屈菜、羊角豆等。
不僅植物的葉子會有睡眠,植物的花朵也會睡眠。例如,生長在水面的睡蓮花,每當旭日東升之時,美麗的花瓣就慢慢地舒展開來,似乎剛從夢境中醒來,而當夕陽西下時,它又閉攏花瓣,重新進入睡眠狀態(tài)。由于它這種“晝醒晚睡”的規(guī)律性特別明顯,故而得“睡蓮”芳名。
植物睡眠在植物生理學中被稱為睡眠運動。它不僅是一種有趣的自然現(xiàn)象,而且是個科學之謎。
植物的睡眠運動會對它本身帶來什么好處嗎?最近幾十年,科學家們圍繞著這個問題,展開了廣泛的研究。最早發(fā)現(xiàn)植物睡眠運動的人,是英國著名的生物學家達爾文。100多年前,他在研究植物生長行為的過程中,曾對69種植物的夜間活動進行了長期觀察,發(fā)現(xiàn)一些積滿露水的葉片,因為承受到水珠的重量而運動不便,往往比其他能自由運動的葉片容易受傷。后來他又用人為的方法把葉片固定住,也得到相類似的結果。達爾文雖然無法直接測量葉片的溫度,但他斷定,葉片的睡眠運動對植物生長極有好處,也許主要是為了保護葉片抵御夜晚的寒冷。
20世紀60年代,隨著植物生理學的快速發(fā)展,對植物的睡眠運動,科學家們提出了不少解釋理論。
最初,解釋植物睡眠運動最廣泛的理論是“月光理論”。提出這個論點的科學家認為,葉子的睡眠運動能使植物盡量少地遭受月光的侵害。因為過多的月光照射,可能干擾植物正常的光周期機制,損害植物對晝夜變化的適應。然而,使人們感到迷惑不解的是,為什么許多沒有光周期現(xiàn)象的熱帶植物,同樣也會出現(xiàn)睡眠運動,這一點用“月光理論”是無法解釋的。
后來科學家又發(fā)現(xiàn),有些植物的睡眠運動并不受溫度和光強度的控制,而是由于葉柄基部中一些細胞的膨壓變化引起的。如合歡樹、酢漿草、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,葉子不僅僅在夜晚關閉睡眠,當遭遇大風大雨時,也會逐漸合攏,以防柔嫩的葉片受到暴風雨的摧殘。這種保護性的反應是對環(huán)境的一種適應。
科學家們提出一個又一個觀點,但都未能有一個圓滿的解釋。正當科學家們感到困惑之時,美國科學家恩瑞特在進行了一系列有趣的實驗后提出了一個新的解釋。他用一根靈敏的溫度探測針在夜間測量多種植物葉片的溫度,結果發(fā)現(xiàn),呈水平方向(不進行睡眠運動)的葉子溫度,總比垂直方向(進行睡眠運動)的葉子溫度要低l℃左右。恩瑞特認為,正是這僅僅1℃的微小溫度差異,已成為阻止或減緩葉子生長的重要因素。因此,在相同的環(huán)境中,能進行睡眠運動的植物生長速度較快,與其他不能進行睡眠運動的植物相比,它們具有更強的生存競爭能力。
隨著研究的深入,科學家還發(fā)現(xiàn)了植物睡眠的有意思的事:植物竟與人一樣也有午睡的習慣。原來,植物的午睡是指中午大約11時至下午14時,葉子的氣孔關閉,光合作用明顯降低這一現(xiàn)象??茖W家認為,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化過程中形成的一種抗衡干旱的本能,為的是減少水分散失,以便在不良環(huán)境下生存。
綜合起來,植物睡眠可能是由于以下幾個原因造成的:一是夜晚比白天冷,夜晚閉合葉子和花朵,可以避免寒露和霜凍的侵襲;二是葉子閉合可以減少水分的蒸發(fā)(熱帶植物白天也閉合),有保持適當濕度的作用;三是夜晚開花的植物白天睡眠,有防止水分過多散發(fā)及防止昆蟲搗亂的作用??傊?,植物的睡眠運動是一種自我保護的功能。