向日葵為何逐日而生

房裕東

向日葵因其花朵經(jīng)常朝向太陽而得名，它的這一特點也常與人們向往溫暖和光明的美好心愿聯(lián)系在一起。印加帝國時期，向日葵被視為太陽神的化身;我國北宋文學(xué)家司馬光曾用詩句“更無柳絮因風(fēng)起，唯有葵花向日傾”來表明自己不愿摧眉折腰，對國家忠心不貳的態(tài)度。上千年來，向日葵一直受到人們的喜愛和贊頌。你知道向日葵為什么會隨著太陽而轉(zhuǎn)動嗎？

向日葵何時逐日

向日葵追隨太陽轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象很早就引起了科學(xué)家們的好奇。早在1898年，美國植物學(xué)家約翰·沙夫納就系統(tǒng)地記錄了向日葵花盤的運動軌跡，其逐日運動主要分成三個階段：一、從日出到日落期間，花盤會隨太陽自東向西轉(zhuǎn)動，不過轉(zhuǎn)動并非實時，而是落后太陽運動大約48分鐘;二、落日到晚上10點期間，向日葵會慢慢回到豎直的狀態(tài)，然后不動;三、凌晨3點后，花盤會緩慢向東轉(zhuǎn)動，直至朝向東方，等待太陽的再次升起。

此外，向日葵的逐日運動只發(fā)生在花盤尚未開花或者剛開放不久的一段時間，如果花盤已完全開放或者已完成授粉，向日葵就不再追隨太陽運動了，而是會一直朝向東方。

向日葵為何逐日

在了解了向日葵花盤的運動規(guī)律之后，植物學(xué)家們開始探究向日葵為何會逐日運動。向日葵彎曲的部位位于莖稈頂端以下10～15厘米處，于是植物學(xué)家們分別破壞了莖稈頂端和彎曲部分莖稈的兩側(cè)，但這未能影響花盤的逐日運動。他們又去掉了向日葵的葉片，這時花盤便不再向著太陽運動了。這說明，向日葵的葉片對于花盤的運動至關(guān)重要，葉片是花盤逐日運動的必要條件。

那么，向日葵是如何通過葉片來實現(xiàn)逐日運動的呢？2016年《科學(xué)》雜志的一篇封面文章揭示了向日葵這一迷人現(xiàn)象背后的部分機(jī)制。

植物莖稈的彎曲大多是由兩側(cè)的生長速度不同導(dǎo)致的——如果莖稈的一側(cè)生長快而另一側(cè)生長慢，莖稈就會向生長速度慢的一側(cè)彎曲。植物學(xué)家們觀測了向日葵花盤運動時莖稈上部分的生長速度，發(fā)現(xiàn)白天時莖稈東側(cè)的生長速度比西側(cè)的快，而晚上時莖稈西側(cè)的生長速度比東側(cè)的快，這與向日葵花盤白天自東向西、晚上自西向東的運動軌跡相符合。這也證明，向日葵花盤的轉(zhuǎn)動是靠莖稈不停調(diào)節(jié)兩側(cè)生長速度而實現(xiàn)的。日后的研究進(jìn)一步證實，向日葵的葉片被不同強度的光照射后，會產(chǎn)生濃度不同的生長素。向光一側(cè)的葉片產(chǎn)生的生長素濃度比背光一側(cè)的葉片產(chǎn)生的生長素濃度低，這就導(dǎo)致背光一側(cè)的莖稈的生長速度比向光一側(cè)的莖稈的生長速度要快。

植物的向光性由何決定

像向日葵這樣由于受光照射而生長彎曲的現(xiàn)象被稱為向光性。第一個研究植物向光性的是大名鼎鼎的達(dá)爾文。因為金絲雀虉草胚芽鞘生長快、向光現(xiàn)象明顯，便于觀察實驗結(jié)果，所以當(dāng)時達(dá)爾文選用金絲雀虉草的幼苗進(jìn)行了胚芽鞘的向光性實驗。他將金絲雀虉草隨機(jī)分成四組：第一組用不透光的黑色小帽套在胚芽鞘的尖端，第二組用透明的小帽套在胚芽鞘的尖端，第三組用不透光的黑紙?zhí)自谂哐壳始舛艘韵聨桌迕椎牡胤剑谒慕M不做任何處理。達(dá)爾文將這四組金絲雀虉草放在煤氣燈旁，幾個小時后，有趣的現(xiàn)象出現(xiàn)了：只有第一組被套住尖端的金絲雀虉草保持著直立生長狀態(tài)，另外三組都向光彎曲了。達(dá)爾文由此得出結(jié)論：胚芽鞘的尖端是植物感受光照的部位，尖端會分泌出一種物質(zhì)并向下傳遞某種信號，從而造成植物向光彎曲的現(xiàn)象。

生長素在植物生產(chǎn)中的應(yīng)用

生長素其實具有二重性的特質(zhì)，濃度不同的生長素會產(chǎn)生兩種截然不同的效果：低濃度時，促進(jìn)細(xì)胞生長;高濃度時，抑制細(xì)胞生長。以塔形的圣誕樹為例，上小下大的樹冠就是生長素二重性的典型表現(xiàn)：距離頂芽最近的側(cè)芽得到了自身產(chǎn)生的和從頂芽輸送的多重生長素，但高濃度的生長素反而抑制了側(cè)芽的生長，使得側(cè)枝長得較小;而越往下，從頂芽運輸而來的生長素越少，對側(cè)芽的生長抑制作用逐漸減弱，側(cè)枝反而長得越來越大。當(dāng)然，如果人為地去掉頂芽，側(cè)芽處的生長素濃度就會降低，側(cè)枝的生長速度就會加快。這就是為什么農(nóng)民在培育棉花、茶葉等作物時，都會在植物很小的時候摘除它們的頂芽，因為這樣不僅可以防止植株長得太高而不便采收，還可以促使側(cè)芽生長，多開花、多結(jié)果，提高產(chǎn)量。

（選自《百科知識》 2022年第8期，有刪改）

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練習(xí)

1.這篇說明文的說明對象是什么？

2.請你選出對文章表述有誤的一項是（ ）

A.文章開頭引用印加帝國和司馬光兩個例子說明人們向往溫暖和光明的美好心愿聯(lián)系在一起。引出說明內(nèi)容。

B.1898年，美國植物學(xué)家約翰·沙夫納就系統(tǒng)地記錄了向日葵花盤的運動軌跡，他把向日葵逐日運動主要分成三個階段。

C.向日葵的葉片對于花盤的運動至關(guān)重要，葉片是花盤逐日運動的主要條件。

D.生長素其實具有二重性的特質(zhì)，濃度不同的生長素會產(chǎn)生兩種截然不同的效果：低濃度時，促進(jìn)細(xì)胞生長;高濃度時，抑制細(xì)胞生長。

3.文章中畫線句子使用了哪些說明方法？有什么作用？

4.語段中加點的“達(dá)爾文由此得出結(jié)論”能否刪去？為什么？

5.研究生長素在植物生產(chǎn)中的應(yīng)用對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有哪些好處？

（李傳鵬 設(shè)計）

《向日葵為何逐日而生》參考答案：

1.向日葵為何逐日而生

2.C

3.運用了分類別、列數(shù)字的說明方法。生動形象地說明了向日葵花盤運動的軌跡及時間。

4.不能刪去。“達(dá)爾文由此得出結(jié)論”這句話起限制作用，是達(dá)爾文通過科學(xué)研究得出的結(jié)論，具有權(quán)威性。這體現(xiàn)了說明文語言的準(zhǔn)確性、嚴(yán)密性、科學(xué)性。

5.農(nóng)民在培育棉花、茶葉等作物時，都會在植物很小的時候摘除它們的頂芽，因為這樣不僅可以防止植株長得太高而不便采收，還可以促使側(cè)芽生長，多開花、多結(jié)果，提高產(chǎn)量。