植物愛“睡覺”讓昆蟲更貪吃

馮偉民

在自然界，有些植物擁有一種類似“睡覺”的現象，它們的葉片在白天展開，到了夜晚則會合攏或下垂，而這種神奇的睡眠行為一般出現在蕨類植物和被子植物中。1880年，查爾斯·達爾文在其巨著《植物的運動本領》一書中，曾形象地稱這種現象為“植物的睡眠運動”。

葉片的這種周期性運動規律一直備受學界關注，但是由于缺乏化石證據，學界至今對植物“睡覺”行為的起源與演化知之甚少。而馮卓團隊利用一種獨特的昆蟲咬蝕結構，首次證實了遠古時期的植物也具有感夜性。

研究團隊在采集于云南曲靖的2.5 億年前的兩種大羽羊齒類植物單網羊齒屬葉片上，發現了一種對稱排列在葉片中脈兩側的昆蟲咬蝕結構。而中脈兩側的咬蝕結構在形態和大小方面呈現出一定的規律性差異，即越靠近中脈或越靠近葉片基部時，中脈兩側的咬蝕結構形態、大小差異越大。

通過與現生植物的廣泛對比、研究，研究人員發現化石昆蟲咬蝕結構與感夜性植物葉片合攏時被昆蟲取食留下的結構一致，因此提出，大羽羊齒類葉片上的昆蟲咬蝕結構是其沿中脈合攏時形成的，即證實了該化石葉片具有感夜性運動。

研究團隊還發現，最早的被子植物化石出現于侏羅紀時代，而大羽羊齒類植物早在2.5 億年前的二疊紀末生物大滅絕發生后就完全滅絕了。顯然，被子植物的出現與大羽羊齒的滅絕存在近1億年的時間鴻溝。因此，他們提出，植物葉片的“睡眠運動”可能在不同植物支系中存在多次獨立起源，代表了一種趨同演化的結果。

眾所周知，植物的生長靠太陽，綠色植物包括藻類吸收光能，將二氧化碳和水合成有機物，同時釋放氧氣，這就是光合作用。為了盡可能地吸收光能，植物的葉子總是張開的。當夜幕降臨，有些植物的葉子則會閉合，以主脈為軸，折疊起來，如豌豆、含羞草、竹芋、紫葉酢漿草、決明和羊蹄甲等。

這些植物的葉子和花朵每到夜晚就會閉合的特點，為昆蟲高效獲得植物葉子的營養帶來了機會。昆蟲往往會在這些閉合疊覆的葉子上留下啃食的痕跡。

有趣的是，在閉合的葉子表面，昆蟲的咬痕有規律可循，啃食孔在葉子主脈的兩側呈現對稱分布。如此對稱的咬痕表明了植物葉子夜間的閉合行為，或是說植物也有睡眠習慣。

植物與昆蟲，難分難解的患難“兄弟”

一些植物的感夜性和昆蟲的啃食行為，揭示了昆蟲與植物之間存在多種關系，既有互惠互利的共生關系，也有單方獲利的情況。

在大多數情況下，昆蟲是植物的捕食者或寄生蟲。針對植物的葉片、果實、種子、花蜜、花粉、汁液等，昆蟲的食性和取食方式也隨之多樣，有的由食固體食物轉變為兼食固、液兩種食物或專食液體食物。而昆蟲取食的口器，也由咀嚼式口器分化出嚼吸式、刺吸式、虹吸式等多種類型。

植物一方面通過花香四溢的花蕾，吸引昆蟲采蜜，借昆蟲將種子傳播四方；另一方面又演化出了各種毒素和其他防御手段，抵御昆蟲在植物體內取食的行為。有趣的是，總有某些昆蟲類群來應對化解。如演化歷史相對短的禾本科植物，生長迅速、植株低矮堅硬且難以咀嚼，為此，昆蟲類就演化出專門吃草的蝗亞目、眼蝶亞科類群。

植物與昆蟲是一對難分難解的患難“兄弟”，即便遭遇了無數次生物災難事件，但是總能實現演化的平衡，成為誰也離不開誰的伙伴，并在彼此的競爭中持續數億年，互相成就了對方極高的多樣性，很大程度上共同塑造了當今地球的陸地生態系統。

（作者系中國科學院南京地質古生物研究所研究員、南京古生物博物館名譽館長）

（責任編輯：白玉磊）