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面对「逆境」,向日葵耍了4个「小聪明」,精妙「躲」过「祸」害

2024-07-08科学

向日葵最初源于北美印第安人的种植,大约有5000年的种植历史。明朝中期「舶」入中原,成为北方的重要油料作物。

明晚期学者赵涵在【植品】中作了记载:「(向日葵)干高七八尺至丈余,上作大花如盘。随日所向花大开则盘重,不能复转」。

图片01~02):山野上种植出来的向日葵

向日葵意为「太阳的花」而得其名。作为一种广为人知的一年生高大草本油料植物,它具有许多独特的生物学特征。

本期图文,清江鹤将与各位亲们各位老师重点关注和聊聊关于向日葵在生长发育过程中,面对「逆境」袭来,向阳而生的向日葵耍「小聪明」精妙适应恶劣环境,健壮生长发育的智慧话题,希望你喜欢并积极参与互动评论,转发分享本期图文。

「熟视无睹」的向日葵基本生物学特征:

向日葵茎秆粗壮,田间株高可达1-3.5米,甚至于更高。茎直立,圆形多棱角,质硬,被白色粗硬毛。茎的生长速度以现蕾到开花最快,此时生长的高度约占总高度的55%。

图片03~04):连片种植出来的向日葵

向日葵的叶片广卵形,互生,先端锐突或渐尖,有基出3脉,边缘具粗锯齿。两面粗糙,被毛,有长柄。叶片数目因品种不同而异,早熟种一般为25~32片,晚熟种为33~40片。

向日葵头状花序极大,直径10-30厘米,单生于茎顶或枝端,常下倾。边缘生中性的黄色「舌状花」,不结实,但具有引诱昆虫前来采蜜授粉的作用。花序中部为两性的管状花,棕色或紫色能结实专门繁殖产生种子。

向日葵种子为瘦果,倒卵形或卵状长圆形,稍扁压,果皮木质化,灰色或黑色,俗称葵花籽。种籽含油量高,为半干性油,味香可口,供食用。同时,花穗、种子皮壳及茎秆可作饲料及工业原料。

图片05~06):专业种植出来的向日葵

向日葵对光线要求较高,适合生长发育温度在15-30℃间,以夏季生长较为迅速。在阳光充足、温暖湿润的地方生长最好。但向日葵也耐旱,根系发达在土壤中分布广而深。

向日葵有「观赏品种」(以观赏价值为主)和「食用品种」(以食用价值为主)之分。种子不仅可作葵花籽食用,还可榨取葵花油。

向日葵,这一自然界中的金色瑰宝,不仅以其巨大的花盘和始终朝向太阳的特性而闻名,更在其生长发育过程中展现出了诸多令人惊叹的「小聪明」。

这些智慧不仅体现在对环境的精妙适应上,还蕴含了深刻的生物学原理和自然美学的和谐统一。

图片07~08):向日葵舌状花和管状花

向日葵会随着太阳的运转而「转动」,但存在着「角差」和「时差」,并非全天候地「追逐」着太阳:

很多人认为向日葵是全天候无休地追逐着太阳「运转」和「摆动」,实则不然。

向日葵的向阳特性存在着「角差」和「时差」。这是向日葵在生长发育过程中耍的一个「小聪明」。

所谓「角差」,就是向日葵花盘与太阳之间并不总是保持绝对的正对关系,而是存在一定的角度偏差。经生物学家研究发现,这种「角差」大约12度。

图片09~10):向日葵初蕾期与后熟期

实际上,向日葵从发芽到花盘盛开之前的这段生长发育时间之内,它的花盘是向「日」的,但不是「正」对的。叶子和花盘会在白天,随着太阳按着「角差」「从东向西」运转。

到了太阳下山以后,向日葵的花盘,乃至于植株和叶片,就会「从西向东」慢慢回转,大约要在凌晨3点钟左右,才能完全「复位」,再次等待第二天太阳的升起。

这种「角度」偏差有助于向日葵在一天中不同时间段内更有效地利用光能,避免长时间直接暴晒可能导致的伤害。

而「时差」则是指向日葵与太阳因「角差」而产生的同步时间差,约48分钟。这种「滞后性」是向日葵植物体内生物钟与外界环境相互作用的结果,有助于节省能量并优化生长。

图片11~12):向日葵盛开的花朵

向日葵「追逐」着太阳生长,是因为其植体内的「生长素」浓度受太阳光照强度的影响:

向日葵「追逐」着太阳生长的背后,其实是向日葵植体内生长素这一神奇物质在「发挥」作用。植物学家研究向日葵后发现,向日葵的弯曲部位,位于茎秆顶端下的10㎝~15㎝处,而且植体内还存在有一种被命名为「生长素」的物质。

向日葵植体内的「生长素」浓度,细胞的生长与分裂,受制于来自太阳直射点的光照强度影响,而且「调控」效果非常明显。

当受到阳光照射时,向日葵背侧的生长素含量会升高,向阳面的生长素会被运输到背光侧而减少,导致背光侧生长速度加快,从而使得向日葵的花盘朝向光源。

图片13~14):向阳而生的向日葵

等到太阳落坡以后,向日葵花盘受到光照强度的影响减弱甚至于归零没有影响的时候,向日葵植体的生长素会「重新」分布,使向日葵运转回「东方」。

这一过程展示了向日葵植体内复杂的生理调节机制和对环境变化的敏锐感知。

成熟后的向日葵花盘「坚定地朝着太阳」,实际上是为了保护花粉,防止花粉「灼伤」:

有人发现向日葵成熟以后,花盘往往会呈现出更加坚定地朝向东方的姿态,这并非仅仅是美观上的「考虑」,而是出于保护花粉的实际需求。也许这也是向日葵在生长发育过程中耍的又一个「小聪明」吧。

图片15~16):向阳而生的向日葵花盘

在炎热的夏季,强烈的阳光可能直接照射到向日葵花盘花粉上,当温度达到或者超过30℃时,会导致花盘上的花粉灼伤或失去活性,进而影响授粉和繁殖。

因此,向日葵通过调整花盘的角度,使其「固定」地朝着东方,就可以遮挡住部分直射的太阳光,为花粉提供一层天然的防护屏障,确保繁殖过程的顺利进行。

向日葵种子排列符合「斐波那契数列」的递推排列规律:

在自然界之中,向日葵的种籽排列还巧妙地遵循了「斐波那契数列」的递推规律。

当观察向日葵种子的排列时,你会发现向日葵种子以2种相向排列的螺旋状方式紧密排列,一组是顺时针旋转(螺线有34条),一组是逆时针旋转(螺线有55条),这些螺旋线的数量往往符合斐波那契数列的规律。

图片17~18):花盘上按「数列」排列的种子

根据向日葵品种的不同,还会有21条与34条,55条与89条,89条与144条等「数列」。

这种排列方式不仅使得向日葵能够最大化地利用空间进行光合作用(是不是很聪明),还展现出了自然界中数学与美学的完美结合。

写在最后面的话语:

综上所述:向日葵在生长发育过程中所展现出的「小聪明」,不仅是对环境变化的精妙适应,更是生物进化过程中智慧与美的结晶。

这些特性不仅让我们对向日葵有了更深的认识和了解,也让我们对自然界的奥秘充满了敬畏和好奇。

图片19~20):向日葵不同时期的花盘