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面對「逆境」,向日葵耍了4個「小聰明」,精妙「躲」過「禍」害

2024-07-08科學

向日葵最初源於北美印第安人的種植,大約有5000年的種植歷史。明朝中期「舶」入中原,成為北方的重要油料作物。

明晚期學者趙涵在【植品】中作了記載:「(向日葵)幹高七八尺至丈余,上作大花如盤。隨日所向花大開則盤重,不能復轉」。

圖片01~02):山野上種植出來的向日葵

向日葵意為「太陽的花」而得其名。作為一種廣為人知的一年生高大草本油料植物,它具有許多獨特的生物學特征。

本期圖文,清江鶴將與各位親們各位老師重點關註和聊聊關於向日葵在生長發育過程中,面對「逆境」襲來,向陽而生的向日葵耍「小聰明」精妙適應惡劣環境,健壯生長發育的智慧話題,希望你喜歡並積極參與互動評論,轉發分享本期圖文。

「熟視無睹」的向日葵基本生物學特征:

向日葵莖稈粗壯,田間株高可達1-3.5公尺,甚至於更高。莖直立,圓形多棱角,質硬,被白色粗硬毛。莖的生長速度以現蕾到開花最快,此時生長的高度約占總高度的55%。

圖片03~04):連片種植出來的向日葵

向日葵的葉片廣卵形,互生,先端銳突或漸尖,有基出3脈,邊緣具粗鋸齒。兩面粗糙,被毛,有長柄。葉片數目因品種不同而異,早熟種一般為25~32片,晚熟種為33~40片。

向日葵頭狀花序極大,直徑10-30厘米,單生於莖頂或枝端,常下傾。邊緣生中性的黃色「舌狀花」,不結實,但具有引誘昆蟲前來采蜜授粉的作用。花序中部為兩性的管狀花,棕色或紫色能結實專門繁殖產生種子。

向日葵種子為瘦果,倒卵形或卵狀長圓形,稍扁壓,果皮木質化,灰色或黑色,俗稱葵花籽。種籽含油量高,為半幹性油,味香可口,供食用。同時,花穗、種子皮殼及莖稈可作飼料及工業原料。

圖片05~06):專業種植出來的向日葵

向日葵對光線要求較高,適合生長發育溫度在15-30℃間,以夏季生長較為迅速。在陽光充足、溫暖濕潤的地方生長最好。但向日葵也耐旱,根系發達在土壤中分布廣而深。

向日葵有「觀賞品種」(以觀賞價值為主)和「食用品種」(以食用價值為主)之分。種子不僅可作葵花籽食用,還可榨取葵花油。

向日葵,這一自然界中的金色瑰寶,不僅以其巨大的花盤和始終朝向太陽的特性而聞名,更在其生長發育過程中展現出了諸多令人驚嘆的「小聰明」。

這些智慧不僅體現在對環境的精妙適應上,還蘊含了深刻的生物學原理和自然美學的和諧統一。

圖片07~08):向日葵舌狀花和管狀花

向日葵會隨著太陽的運轉而「轉動」,但存在著「角差」和「時差」,並非全天候地「追逐」著太陽:

很多人認為向日葵是全天候無休地追逐著太陽「運轉」和「擺動」,實則不然。

向日葵的向陽特性存在著「角差」和「時差」。這是向日葵在生長發育過程中耍的一個「小聰明」。

所謂「角差」,就是向日葵花盤與太陽之間並不總是保持絕對的正對關系,而是存在一定的角度偏差。經生物學家研究發現,這種「角差」大約12度。

圖片09~10):向日葵初蕾期與後熟期

實際上,向日葵從發芽到花盤盛開之前的這段生長發育時間之內,它的花盤是向「日」的,但不是「正」對的。葉子和花盤會在白天,隨著太陽按著「角差」「從東向西」運轉。

到了太陽下山以後,向日葵的花盤,乃至於植株和葉片,就會「從西向東」慢慢回轉,大約要在淩晨3點鐘左右,才能完全「復位」,再次等待第二天太陽的升起。

這種「角度」偏差有助於向日葵在一天中不同時間段內更有效地利用光能,避免長時間直接暴曬可能導致的傷害。

而「時差」則是指向日葵與太陽因「角差」而產生的同步時間差,約48分鐘。這種「滯後性」是向日葵植物體內生物鐘與外界環境交互作用的結果,有助於節省能量並最佳化生長。

圖片11~12):向日葵盛開的花朵

向日葵「追逐」著太陽生長,是因為其植體內的「生長素」濃度受太陽光照強度的影響:

向日葵「追逐」著太陽生長的背後,其實是向日葵植體內生長素這一神奇物質在「發揮」作用。植物學家研究向日葵後發現,向日葵的彎曲部位,位於莖稈頂端下的10㎝~15㎝處,而且植體內還存在有一種被命名為「生長素」的物質。

向日葵植體內的「生長素」濃度,細胞的生長與分裂,受制於來自太陽直射點的光照強度影響,而且「調控」效果非常明顯。

當受到陽光照射時,向日葵背側的生長素含量會升高,向陽面的生長素會被運輸到背光側而減少,導致背光側生長速度加快,從而使得向日葵的花盤朝向光源。

圖片13~14):向陽而生的向日葵

等到太陽落坡以後,向日葵花盤受到光照強度的影響減弱甚至於歸零沒有影響的時候,向日葵植體的生長素會「重新」分布,使向日葵運轉回「東方」。

這一過程展示了向日葵植體內復雜的生理調節機制和對環境變化的敏銳感知。

成熟後的向日葵花盤「堅定地朝著太陽」,實際上是為了保護花粉,防止花粉「灼傷」:

有人發現向日葵成熟以後,花盤往往會呈現出更加堅定地朝向東方的姿態,這並非僅僅是美觀上的「考慮」,而是出於保護花粉的實際需求。也許這也是向日葵在生長發育過程中耍的又一個「小聰明」吧。

圖片15~16):向陽而生的向日葵花盤

在炎熱的夏季,強烈的陽光可能直接照射到向日葵花盤花粉上,當溫度達到或者超過30℃時,會導致花盤上的花粉灼傷或失去活性,進而影響授粉和繁殖。

因此,向日葵透過調整花盤的角度,使其「固定」地朝著東方,就可以遮擋住部份直射的太陽光,為花粉提供一層天然的防護屏障,確保繁殖過程的順利進行。

向日葵種子排列符合「費氏數列」的遞推排列規律:

在自然界之中,向日葵的種籽排列還巧妙地遵循了「費氏數列」的遞推規律。

當觀察向日葵種子的排列時,你會發現向日葵種子以2種相向排列的螺旋狀方式緊密排列,一組是順時針旋轉(螺線有34條),一組是逆時針旋轉(螺線有55條),這些螺旋線的數量往往符合費氏數列的規律。

圖片17~18):花盤上按「數列」排列的種子

根據向日葵品種的不同,還會有21條與34條,55條與89條,89條與144條等「數列」。

這種排列方式不僅使得向日葵能夠最大化地利用空間進行光合作用(是不是很聰明),還展現出了自然界中數學與美學的完美結合。

寫在最後面的話語:

綜上所述:向日葵在生長發育過程中所展現出的「小聰明」,不僅是對環境變化的精妙適應,更是生物前進演化過程中智慧與美的結晶。

這些特性不僅讓我們對向日葵有了更深的認識和了解,也讓我們對自然界的奧秘充滿了敬畏和好奇。

圖片19~20):向日葵不同時期的花盤