每當(dāng)夜幕降臨，人類與眾多動物都會逐漸進入夢鄉(xiāng)，而植物總是靜靜地佇立在夜色中，植物晚上會“睡覺”嗎？

細心觀察就會發(fā)現(xiàn)，含羞草的葉片在夜晚會自然下垂閉合，到了白天再度展開；合歡樹的羽狀葉在入夜后也會“折疊”起來，使樹冠看起來更加緊湊。

合歡葉片白天和夜晚的不同狀態(tài)

（圖片來源：中國植物圖像庫）

一些睡蓮的花朵也是白天開放、晚上閉合，羊蹄甲、酢漿草等植物的葉片也有類似情形。無論人工栽培植物還是野生種群，這種節(jié)律性的“睡眠”行為相當(dāng)普遍。

酢漿草葉片白天和夜晚的不同狀態(tài)

（圖片來源：中國植物圖像庫）

這種“睡眠”行為背后，隱藏著植物適應(yīng)環(huán)境的獨特智慧。

首先，植物在白天展開葉片可以最大限度地吸收陽光，在夜晚閉合葉片則可以減弱蒸騰作用，減少水分損失，這種策略通過優(yōu)化光能捕獲和資源分配，有利于植物在資源有限的環(huán)境中提高生存能力。

其次，葉片的夜間閉合有助于減少低溫對葉片組織的損害，還能降低被草食動物等取食的風(fēng)險。此外，一些花朵的晝開夜合，是為了方便動物白天傳粉，在夜晚減少低溫和水分蒸發(fā)對雌、雄蕊等生殖器官的損害。

林奈花鐘，不同植物的花在一天之中順序開放

（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

植物的“睡眠”行為，實際上是與其內(nèi)部生物鐘協(xié)調(diào)一致的生理調(diào)節(jié)過程。植物生物鐘是植物內(nèi)在的一種時間調(diào)控系統(tǒng)，它能夠感知和響應(yīng)外界環(huán)境中的晝夜交替以及季節(jié)更迭，為植物的生長、發(fā)育等提供穩(wěn)定的節(jié)律指導(dǎo)。

生物鐘的運行包括感知環(huán)境信號、生物鐘校準和做出相應(yīng)生理反應(yīng)三個主要步驟。

植物通過光敏色素等一系列“傳感器”感知光照強度、波長以及溫度變化等信號。這些信號被植物接收，隨后用于細胞內(nèi)生物鐘校準。

植物是如何校準生物鐘的呢？植物細胞內(nèi)有一個“核心振蕩器”，是由一系列相互調(diào)控的基因和蛋白質(zhì)共同構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。黎明時分，核心振蕩器接收到環(huán)境信號，激活一系列白天表達的基因和蛋白質(zhì)；當(dāng)夜幕降臨，“夜班”工作的基因與蛋白質(zhì)便開始活躍。這些基因和蛋白質(zhì)通過復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)相互作用，經(jīng)過一段時間的循環(huán)重復(fù)形成穩(wěn)定的晝夜節(jié)律。當(dāng)然，還有許多其他基因和蛋白質(zhì)參與協(xié)助植物核心振蕩器工作，使晝夜節(jié)律的調(diào)控更加精準和穩(wěn)定。

核心振蕩器通過調(diào)控成百上千的下游基因來調(diào)節(jié)植物的生理活動。

例如，通過調(diào)節(jié)葉枕內(nèi)薄壁細胞的膨壓變化實現(xiàn)葉片的晝夜節(jié)律性運動；通過控制氣孔開閉優(yōu)化光合作用效率和水分利用；通過調(diào)控糖類和激素合成等代謝活動，使植物能高效利用一天中的資源。這些精細的調(diào)控機制不僅幫助植物適應(yīng)晝夜節(jié)律，還使其能夠靈活應(yīng)對環(huán)境變化，增強生存競爭力。

生物鐘分子系統(tǒng)簡單模型

（圖片來源：王雷）

植物的晝夜節(jié)律現(xiàn)象揭示了生物鐘在植物生理活動中的重要作用，它使植物能夠精確地安排生長發(fā)育、代謝調(diào)節(jié)等重要生理過程，確保這些功能在一天中最適宜的時刻進行。

從葉片的開合到花開花落的調(diào)控，植物通過生物鐘展現(xiàn)了高效的生態(tài)適應(yīng)策略。這些策略體現(xiàn)了生命的智慧，也提醒我們，植物的每一種行為背后都蘊藏著復(fù)雜而深刻的自然規(guī)律。

作者 | 李青為

審核 | 王雷

本文于2025年6月6日首發(fā)于《人民日報》，作者略有修改。

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