夜晚,含羞草的叶片会自然下垂闭合,到白天再展开;合欢树的羽状叶入夜后会“折叠”;一些睡莲的花朵白天开放、晚上闭合……那么,植物晚上也会“睡觉”吗?
在植物界,无论是野生种群还是人工栽培植物,这种节律性的“睡眠”行为相当普遍。植物的“睡眠”行为,实际上是由植物内部生物钟调控的生理过程。这种“睡眠”行为的背后,隐藏着植物适应环境的独特智慧。
首先,植物在白天展开叶片,可以更大限度吸收阳光,在夜晚闭合叶片则可以减弱蒸腾作用、减少水分损失,这种策略有利于植物提高生存能力。其次,叶片的夜间闭合,有助于减少温度降低对叶片组织的损害,还能降低被草食动物等取食的风险。此外,一些花朵的昼开夜合,是为了白天方便动物传粉,夜晚减少低温和水分蒸发对雌蕊、雄蕊等的损害。
植物的生物钟,是植物内在的一种时间调控系统,生物钟的运行包括感知环境信号、生物钟校准和做出相应生理反应三个基本步骤。
植物通过光敏色素等一系列“传感器”感知光照、温度变化等信号,随后进行细胞内生物钟校准。植物细胞内有一个核心振荡器,是由一系列相互调控的基因和蛋白质共同构成的复杂网络。核心振荡器能对植物的生理活动进行调节,例如,通过控制叶片气孔开闭,优化光合作用和水分利用等。精细的调控机制不仅能帮助植物适应昼夜节律,还使其能灵活应对环境变化,增强生存竞争力。
植物的昼夜节律现象,揭示了生物钟在植物生理活动中的重要作用,背后蕴藏着的自然规律和生命智慧,令人惊叹。
(作者为中国科学院植物研究所高级工程师李青为,记者施芳采访整理)
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