牵牛花为什么适应凌晨四点开花？

清晨开放的牵牛花

关于花开的时间，我们有许多常识性的知识，例如，牵牛花一定要在清晨开，葫芦和夜来香的花一定要在晚上开，另外还有许多种花也在特定的时间开放。假如我们调查一下各种植物的开花时间，就可能做出一个由花卉指示时间的钟来。

我们知道，决定开花时刻的主要因素，虽然常常因植物种类的不同而异，但大多数的植物，都有一个生物学上的“钟”（内在的节律）。植物的开花时间，很多都是由这个钟所决定的。退一步而言，至少可以认为牵牛花的开花时间是由生物钟所支配的。

如果我们现在来追问一下，这种钟的实质是什么？是什么因素在调节着这种钟的运行？要是这种钟不指示出特定的时间，花儿为什么就不能开呢？对于这样一些问题，目前我们还无法作出答复，不过我们可以解释一下，为什么要用生物学上的钟来解释开花时间。为了说明这个问题，我们先来说明什么是生物钟。

我们可以举一个很容易理解的例子，这就是叶子的睡眠行为。人们知道：扁豆、合欢草、含羞草等植物的叶子，白天呈水乎状展开，夜间则垂向下方，同时小叶闭合。如果把这类植物放在一定温度的暗室里，这时尽管没有了昼夜之分，但是它们的叶子仍然大致以一天为一个周期，不断地上下运动着。这种周期性的运动，显然是由植物本身内在的节律性造成的。

植物之所以对某些呈周期性变化的环境因素（不包括温度和光）没有反应，乃是因为它们的运动周期，并不是准确地恰恰是二十四小时，而是随植物种类的不同而不同。这难道不能说明植物的运动周期，是受植物遗传性支配的吗？虽然这样说，但是这种周斯的长短，一般还是接近于二十四小时，在20～30个小时之间。即植物运动周期的一个特点是没有突出的长或短。

上面这种植物的内在节律性，不仅裘现在叶的运动上，而且也表现在植物的呼吸、光合作用、生长速度等多种多样的生理现象上。我们一般称这种现象为“生物钟”。因此，植物的生理状态所表现的周期性变化，可以认为是受生物钟支配的。（人体中也存在着类似的生物钟，只是影响不太明显，可以有较大的调节性，如每个人每天的睡眠需要可以因人而异，每个人每天的作息习惯也会形成生物钟的不同）。

人们都明白了生物体内存在着这样一个“钟”，可是目前人们对它的实质可谓是一无所知，但是光亮和黑暗。却能比较容易和明显地改变钟的快和慢。例如，如果黄昏时刻一到，马上就把植物移入暗室，使叶子的睡眠时间提前，这样第二天早晨叶子展开的时间也提前。由于自然条件下的光是以四小时为一周期进行照射或消失的，这就使那些不以二十四小时为周期的生物钟的运行，受到每天的天亮和天黑的调节，以致不得不表现出比较准确的二十四小时这样一个周期。而植物内在的，本身所固有的周期性，只有在固定不变的条件下才能观测到。

牵牛花的开花时间是否受上述生物钟的支配，我们从如下的试验可以进行判断。

如果把结有大量花蕾的牵牛花，放在一定温度的暗室或人工照明室中，同时来用适当的方法（如每隔半个小时进行一次红外光照相），考察开花的时间。这时可以发现：牵牛花开花的时间，每天基本上都是固定的，即一个开花周期，大约是二十四小时。这种现象如果不用生物钟来说明，那将是极其困难的。
牵牛花在自然环境下度过8～10个小时的黑暗，即竞相开放（并不是受晨光的照射才开放）。因此可以认为：进入黑暗之后，通过生物钟来控制时间，在8～10个小时之后，钟的“闹铃”响了，开花的时间到了。这种观点还得到以下事实的支持：天黑之前，早早地把牵牛花移到暗室，次晨，花也开放得特别的早；天黑之后，如果再延长它的光照时间，牵牛花在第二天早上也开得特别的迟。

现在我们还知道：植物体内各种酶的活性，及其对生物膜的透过性，也都随着生物钟的运行而呈现周期性的变化。通过这一事实，也许我们可以认为：只有当这些酶的性能，达到某种特定状态之后，牵牛花才能开放。

为了开花，内侧花瓣的生长速度一定要大于外侧。因此，若达不到构成内外侧花瓣生长差异的条件，花也就不会开。遗憾的是，是什么因素决定着内外侧花瓣具有不同的生长速度，以及这种因素和生物钟之间存在着什么样的关系，现在仍然是悬而未决的问题，这还有待于生物学家和化学家携手揭开此中奥秘。

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