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向日葵大家并不陌生,其籽可以炒成瓜子,还可以榨油,十分受人们喜爱。而且这种植物还有一个有趣的特性,就是大大的花盘总是朝着太阳转动,这在植物中是相当罕见的。

如果追着太阳转尚能理解,但还存在一个问题:向日葵从东到西跟着太阳转动,那太阳下山后,它是怎么自己转回来的?

要弄清楚这个问题,首先要了解它是怎样朝着太阳转动的。

这个问题让人类困惑了很多年,直到1931年科学家首次成功提取了生长素-吲哚乙酸。生长素是形成植物向光性的基础驱动力。

生长素作用原理

当茎的尖端受太阳光照射后,会产生生长素并向下传递,而光照的角度决定了不同方向生长素的多少,向光的一面生长素较少,背光的一面生长素较多,这造成了背光的一面生长较快从而使茎向光照的这一个方向弯曲。

正是由于生长素的这一特性使得大部分植物都具有向光性,我们放在窗台的绿萝总是朝着窗户外延伸就是植物向光性的表现。

然而,仅仅依靠生长素的作用,还是无法解释向日葵随着太阳转动,因为我们并没有看到其它植物有如此明显的转动,尽管它们也是朝着有太阳光的一面生长。

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那是因为,向日葵中还有一种跟生长密切相关的物质,叫做叶黄氧化素,这种物质跟生长素作用刚好相反,会抑制细胞生长。根据植物学家的实验表明:当光由一侧照射40分钟后,在向日葵幼苗茎杆的两侧,其叶黄氧化素的浓度分布为:向光的一侧浓度高,背光的一侧浓度低。这正好与生长素的浓度分布规律相反。所以,向日葵的向光性是生长素与叶黄氧化素共同作用的结果。

可是,科学家们并没有因此停下来,因为尽管有生长素和叶黄氧化素的双重作用,可是植物生长毕竟是缓慢的,难道植物细胞分裂生长能这么快地跟上天空上太阳转动的节奏?

果然,又有了新的发现。向日葵花盘不是像菊花一样直接一朵花,而是周围的一圈花围绕着中间的一簇花。其中四周这些像是叶片一样的花叫做舌状花,中间很密集的黄色小花叫做管状花,管状花细长细长的,且富含植物纤维。当受到阳光照射后,中间这些紧紧挨在一起的管状花会温度升高,然后纤维收缩,这种物理变化使得花盘主动转向太阳。

为了证明这一点,科学家们用火盆来代替太阳,然后把火光遮盖起来,结果向日葵会随着火盆转动,这说明热源也影响着花盘的转动。

总之,向日葵的朝向太阳的特性是由多种因素共同决定的。那么当太阳落下山,夜晚来临后,向日葵到底发生了什么呢?

首先,当天刚刚开始黑时,向日葵毫无疑问是朝向偏西方的。但是随着光线的减弱直至彻底消失,生长素和抑制生长的叶黄氧化素又会恢复至正常的水平,这个时候生长旺盛的向日葵会重新长直。

其次,更为关键的是,没有了光照,花盘中心的温度也会慢慢降下来,管状花的纤维也不再处于收缩状态,朝向太阳的花盘也会恢复至正常的自然状态。

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当第二天太阳又从东方升起时,向日葵又会重新开启朝向太阳的循环。

其实,在向日葵的整个生长周期中,它也不是自始至终都跟着太阳转动的,当花盘盛开后,由于中心的管状花濒于凋落也就是失去了转向的作用。另外一些营养不良、生长受阻的植株也会出现转不动的现象。

而且在朝向太阳的这段生长周期内,向日葵也并非即时的跟随太阳,植物学家测量过,其花盘的指向落后太阳大约12度,即48分钟,也就是有一定的滞后性。