植物是否像動物一樣「看見」周圍的光線!它們有「眼睛」嗎?

宇宙小百科 發佈 2020-03-28T09:20:51+00:00

植物不僅能感覺到其他植物的存在,並以各種方式最大限度地提高生存幾率,而且還能通過陽光確定春天是否已經來臨,冬天是否已經結束。

近年來,越來越多的植物學家認識到,植物除了能利用陽光進行光能合成外,還有更多的功能。植物通過許多複雜手段獲取並解讀陽光攜帶的各種信息,這些信息反映了周圍環境的變化情況。植物不僅能感覺到其他植物的存在,並以各種方式最大限度地提高生存幾率,而且還能通過陽光確定春天是否已經來臨,冬天是否已經結束。通過陽光,種子知道什麼時候應該發芽,成年植物知道什麼時候應該開花。

植物開花過程是一個非常有趣的事情,因為大多數植物能做到與季節變化保持高度一致。如果白天時間太長,某些種類的植物就不會開花;而某些植物只有在白天持續足夠長的情況下才會開花。

觀察結果表明,植物能隨著季節的變化估算出白天的變化長度。而要做到這一點,它們必須會區分白天和黑夜,測量時間長度,綜合各種信息。植物真的具有這種能力嗎?研究表明答案是肯定的。就像植物通過受光體測量光線一樣,它們也能測量時間,準確地說是通過生物鐘來測量。

早在很多年前,植物學家就已認識到,光在決定植物的生長速度和開花時間上起著至關重要的作用。但是,那時的科學家認為,光合作用是促使植物生長的關鍵因素。目前,許多科學家認為,這個結論有些過於簡單化。實際上,植物不是通過聚集光的能量來促使其生長,而是通過搜集和加工光攜帶的信息來促使其生長。雖然植物沒有感覺器官來感知光,但其體內的每個細胞內卻生有受光體。受光體就像它的一對眼睛,能使植物感覺到光的存在、強度、持續時間、方向以及顏色的相對比率。

光攜帶了大量信息,而植物能夠解讀這些信息。植物是通過「研究」白色環境光(由各種顏色組成)開始解讀光所攜帶的各種信息的。葉綠素有選擇地從白光中吸收顏色或波長。綠葉能吸收大部分紅光和藍光,並通過葉片反射、傳播一種被稱作「遠紅光」的光線,這種光的波長恰好在可見光範圍之外。

植物不僅能測量各種顏色的密度,而且還能測量某種顏色配對的比率。科學家們曾做過一項實驗,最終得出一個結論:植物通過測量紅色與遠紅色之間的比率能「看見」其他植物葉子的陰影。這一觀點認為,植物所處的環境如果過於濃密,其他植物反射的遠紅色光就會增多,而吸收的紅色光就會減少。因此,植物只要檢測出紅色和遠紅色光之間的比率,馬上就會知道它是否被遮擋了。

隨著植物視覺系統的發現,科學家們一直在努力尋找植物在分子層面的工作原理。地球上的大部分生物都適應了一天24小時的循環形式,植物當然也不例外。大部分生理過程都是按一天的生理節奏進行的。早在1930年,德國生理學家歐文·勃寧就提出一種假說,他認為,植物通過其體內的生理鍾測量一天的長度。但是生理鍾並不像機械鐘那樣準確,其循環周期只是大致接近24小時。因此,生理鍾必須不斷進行調整,以與太陽的循環周期保持同步。植物的感光受光體就起這種作用。

1998年,植物生物學家史蒂夫·凱和他的研究小組第一次鑑定了一種能讓植物生理時鐘保持同步的受光體。這些分子就是光敏色素和隱秘色素。不久前,一些科學家發現,植物即使缺乏光敏色素和隱秘色素,仍能測量時間。這說明其他受光體發揮了作用。

植物學家克林·皮特恩認為,生理時鐘直接促使植物生成一種能對光的季節變化產生反應的分子。同時他又指出,無論是這種分子還是受光體都無法單獨發揮作用,二者必須結合起來才能促使植物開花。

植物學家對近來取得的成功感到非常高興,他們發現了植物通過一個複雜的信號網絡使其生長與環境變化保持一致的秘密。

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