植物也“午睡”
晚上,人們往往需要通過睡眠來消除一天工作的疲勞。不過,有趣的是,有些植物也會“睡覺”。就像花生、菜豆,番木瓜等植物的葉子會迎著朝陽舒展,隨著夜幕的降臨而閉合下垂一樣,它們好像進行了一天的光合作用後疲倦了,需要休息一下,這也即植物的“睡眠”運動。
植物不僅會在夜晚“睡眠”,奇特的是,有些植物還會“午睡”。當植物在午睡時,其“綠色工廠”的生產能力通常會顯著下降,也就是光合作用強度大大降低。那麽,這些植物為什麽會“午睡”?“午睡”為什麽又會影響到植物的光合作用呢?
我們知道,所謂光合作用,實際上就是植物利用陽光為能源,以水和二氧化碳為原料,在葉綠體“車間”裏,合成碳水化合物。植物主要用根吸收水分,通過葉片的氣孔吸收二氧化碳,然後‘在適宜的光、溫、水、氣、土等條件下,才能正常進行光合作用。不過在一天當中,這些條件在不斷變化,正是這些環境因素的變化,造成植物“午睡”並影響了光合作用。 ’
科學家通過實驗證明,造成植物“午睡”的主要原因是高溫。在炎熱的夏季中午,溫度很高,空氣中的濕度會降低,於是植物通過葉片氣孔的蒸騰作用加快,為了減少水分的消耗,就漸漸關閉氣孔,這樣一來二氧化碳就無法進入葉片,光合作用原料嚴重虧缺,故而光合作用強度也就相應降低了。測定表明,當溫度超過植物光合作用的適溫高限時,植物就開始進行“午睡”。
據測定,小麥在光合作用適溫範圍內,光合作用強度通常會隨著光照的增強而上升,當氣溫超過25~C時,隨著氣溫的上升,光合作用強度會急劇下降,而一旦氣溫超過30℃後,光合作用會下降到最低值,接著還要降低到負值。不同植物光合作用的適溫高限也不一樣,通常小麥、蓧麥、胡麻、馬鈴薯等喜涼作物為25℃;穀子、黍子、高梁、棉花、稻子等喜熱作物為28~C;也有少數作物在28~C以上。
此外,植物的“午睡”還與它的呼吸作用和田間的二氧化碳濃度等因素有一定關係。花生、大豆等,因為中午的呼吸作用強度增大,也會出現“午睡”現象,中午,空氣中二氧化碳濃度降低,造成光合作用原料不足,同樣也容易出現“午睡”現象。
還有的科學家主張,“午睡”現象是植物體內的生物鍾有節奏的調節所引起的, “午睡”會影響作物的產量。據估計,損失有機物為5.56~78.13%。而且,不同作物損失的多少往往也不一樣:小麥的“午睡”損失約為4/5,大豆約為2/3,花生約為3/5,高粱、穀子約為l/2,水稻、馬鈴薯約為1/3,至於棉花則約為1/5。由此可見,大多數作物因為“午睡”造成的產量損失是很可觀的。倘若能克服作物光合作用中的“午睡”現象,便能大幅度提高光合作用強度,從而大大增加作物的產量。
如今,這個問題已經引起了國內外科學家的注意。有人試驗:在小麥乳熟期(約15天),每天從上午lO時到下午4時,用斷續噴灌進行人工降溫,使得麥田的氣溫保持在25℃以下,這樣一來可提高光合產物1.5倍,增產50%以上。可見,研究作物的“午睡”現象,並設法消除此現象,對挖掘作物產量潛力,是一條非常重要的途徑。