清晨，太陽從東方地平線緩緩升起，輕柔地照耀著阿根廷潘帕斯草原，一簇小草在清晨的寒風中輕輕搖曳。這時，一群科學家從遠處走來。他們在草地上架設了各種各樣的觀測儀器，開始了新的一天的工作。他們正在研究地球上最常見的植物——草。他們的工作是弄清楚植物是否能“看到”周圍的環境。

眾所周知，植物利用陽光進行光合作用。現在科學家指出，陰涼的植物可以“看到”陽光的變化。

當陽光照射在植物上並投下陰影時，一些植物可以“看到”周圍其他植物投下的陰影，從而知道附近是否有其他植物的存在。如果它發現自己過於擁擠，可能會被其他植物阻擋，它就會限制新芽的生長，促進樹幹的生長，以便與同伴競爭陽光。

植物是如何“看”周圍的？

陽光攜帶了很多信息。植物利用一種叫做光感受器的分子來解釋陽光所攜帶的信息，這與動物的視覺系統非常相似。

通過分析陽光攜帶的信息，植物可以知道“白天變長了嗎?”“我應該開花嗎?”等等。它們還能通過陽光判斷春天是否來了?冬天結束了嗎?種子什麼時候發芽?成熟的植物什麼時候開花?以開花為例，大多數植物都能適應季節的變化。高度一致的是，有些植物在白天太長時不會開花，而有些植物只有在白天足夠長的時候才會開花。

植物是如何獲得這些信息的?植物可以“研究”由各種顏色組成的環境光，並通過改變生長模式做出相應的改變。例如，存在於植物葉片和莖幹中的葉綠素，通過葉片選擇性地吸收自然光中的紅光和藍光，反射遠紅外線。如果植物生長在一個密集的環境中，那麼它周圍的紅光就會減少，而遠紅外光就會增多。因此，只要檢測到紅光與遠紅外的比值，就會立即知道是否被阻擋。

植物不僅可以測量不同顏色的光量，還可以測量不同顏色的光的比例。在野外，草的頂部葉子接受最多的陽光，只有根部被覆蓋。因此，植物的根部暴露在較低的紅光與遠紅外光的比值下(即:，紅光更少，遠紅外更多)。

科學家在潘帕斯草原上做了一個簡單的實驗:用人造紅光照射植物。如果一種植物被欺騙了，錯誤地根據顏色比例估計同伴的密度，假設它周圍的區域仍然很寬，不需要向上競爭陽光，它將繼續在人工紅光下生長，並長出更多的分櫱。

結果，植物真的上當了。它們的根部長出許多嫩枝。後來，地裡的大多數植物都死了，因為它們長得太擁擠了。植物被紅燈“愚弄”，錯誤地認為附近生長的其他植物很少，從而降低了它們與其他植物爭奪資源的能力。

後來的發現讓科學家們更加驚訝:即使是那些生長密度非常低的植物(低到它們鄰居的陰影幾乎無法觸及它們)，它們也能感覺到鄰居的存在。也就是說，植物在競爭者投下陰影之前就已經“看到”了它們的競爭者。事實上，光譜成分的細微變化(來自葉子傳播和反射的遠紅外光線增加)會提前警告植物，競爭者正在逼近。

植物從萌發到整個生命都受到光的強烈影響。光在決定植物的生長速度和開花時間方面起著重要的作用。過去，科學家們認為光合作用是光和植物生長之間的關鍵聯繫。事實上，植物的生長並不是靠收集光的能量，而是靠收集和處理光所攜帶的信息。雖然植物沒有感知光的感覺器官，但它們身體的每個細胞都有光感受器。光感受器使植物能夠感知光的存在、強度、持續時間、方向和相對色比。

在植物稀少的環境中，照射在植物上的紅光所佔比例較高，使平衡向光敏色素的活性形式傾斜，從而抑制了莖的生長，植物會生長得越來越密;在植物密度較高的環境中，由於大部分紅光被植物葉片吸收，能夠到達地面的紅光較少，紅光與遠紅外的比值較大。植物生長得越高，它就越能與其他植物爭奪陽光。

除了紅光和遠紅外，植物還能“看到”藍光。和紅光一樣，藍光也能促進植物莖的生長，植物在藍光下會彎曲。

植物可以睡覺嗎

豆科植物，如含羞草或合歡花，白天打開葉子，晚上合上“睡覺”。豆科植物葉片的開閉引起的這種“睡眠運動”自古以來就引起人們的關注。最早的記錄可以追溯到公元前4世紀亞歷山大大帝的記錄，他命令部下調查“如何睡覺”。在18世紀,法國生物學家德草木犀漿發現即使含羞草是放置在一個光無法進入的洞穴,它繼續打開和關閉它的葉子一天24小時,也就是說,它不是受到外部環境的影響,如光,這表明有一個“生物鐘”,定期的身體移動。

達爾文是第一個系統研究植物運動的科學家。晚年，他被植物的多樣性所吸引，和兒子弗朗西斯一起仔細觀察了300多種植物。在達爾文去世的前兩年(1800年)，他寫了一本600頁的傑作《植物的運動》，講述了植物的睡眠、彎曲和旋轉爬升的故事，成為了經典。

現在，科學家在顯微鏡下觀察到，植物的睡眠運動是由葉柄上一種叫做“運動細胞”的特殊細胞的擴張或收縮引起的。當運動細胞吸收水分並拉伸時，葉片張開，運動細胞排水收縮後葉片閉合。正是細胞膜的“鉀通道”調節著這種運動細胞的體積變化。根據生物鐘，鉀離子通道在一定的時間內打開和關閉，伴隨著鉀離子從通道、水或進入細胞或離開細胞。

那麼，生物鐘是如何控制植物的“睡眠運動”的呢?科學家收集、提取和測量“睡眠”或“覺醒”定期物質在植物,並發現“覺醒”物質的濃度幾乎是常數一整天,而“睡眠物質”的濃度減少白天當樹葉被打開,增加在夜間當樹葉都關門了。“覺醒物質”和“睡眠物質”平衡濃度的變化決定了葉片是開還是閉。

豆科植物究竟為什麼“睡眠”?

達爾文說:“為了保護身體免受低溫晚上關閉葉子睡眠”的方法和歐文·Bininger世界權威的生物鐘理論在1970年代,說,“為了防止生物鐘重置由於強光的月光”。

無論植物是為了躲避夜間的低溫而“沉睡”，還是為了躲避夜間明亮的月光而“沉睡”，這些說法都缺乏實驗證據，也就是說，人們無法培育出不“沉睡”或不保持葉子開放的豆科植物。現在科學家終於可以阻止植物睡覺了。他們合成了一種阻止掃帚睡覺的物質。他們把這種物質塗在一把鐵掃帚上，鐵掃帚的葉子就開了。但是這種植物失眠了，葉子仍然開著。由於不睡覺，這棵植物受傷了，兩週後完全枯萎了。本實驗也證明了“睡眠鍛鍊”是植物生存不可缺少的生命現象。

植物也可以“吃”蟲子

在雲霧繚繞的沼澤裡，一朵美麗而又與眾不同的花正在盛開，散發著迷人的芬芳。一隻蜜蜂，無法抗拒花香的誘惑，拍動翅膀，發出嗡嗡的尖叫，衝向獵物。當它落在花上時，它發現自己犯了一個致命的錯誤，但是已經太晚了——葉子很快合上了，就像食肉動物吞下獵物一樣，可憐的蜜蜂掙扎了一會兒，變成了植物的食物。

這有點像科幻大片裡的情節，但它是真實存在的。這種植物是捕蠅草。

它之所以被命名為維納斯，是因為植物學家發現這種植物對昆蟲的吸引力和美女對男人的吸引力有一些相似之處。

這個著名的捕蠅草生長在一個非常狹窄的地理區域。目前，這種植物只生長在北卡羅來納州的北部和南部沿海地區，即使在這些地區，它們也只生長在潮溼和多雨的沼澤或溼地。

捕蠅草可以吃昆蟲和蜘蛛節肢動物，如蜘蛛、蒼蠅、蟋蟀、蛞蝓和各種毛蟲。

為什麼捕蠅草要吃昆蟲?和其他植物一樣，它利用太陽能將二氧化碳和水轉化為糖和氧氣，然後糖轉化為三磷酸腺苷，一種能量形式。除了合成葡萄糖，這種植物還需要氨基酸、維生素和其他維持生命所需的細胞成分。為了獲得這些物質,維納斯捕蠅草必須補充營養:氮(氨基酸、核酸和蛋白質),磷(能量運送三磷酸腺苷的一部分),鎂(酶)不可或缺的合作元素、硫(使某些氨基酸),(使植物細胞壁),鈣和鉀(調節水的植物)的運動。

然而，這些營養物質在捕蠅草生活的沼澤土壤中是缺乏的。大多數植物無法在這種環境中生存，因為它們無法生產生長所需的結構材料。然而，捕蠅草經過長時間的進化，已經適應了這種獨特的生態環境，併成功地進化出一種通過尋找替代物質來獲取其生長所需營養的能力。像昆蟲這樣的生物可以提供土壤中所缺少的營養。

與我們不同的是，植物沒有複雜的肌肉或下頜肌腱來競爭、咀嚼、吞嚥或加工食物。然而，捕蠅草已經進化出高度專業化的葉子來完成這個複雜的過程。葉子既是它的嘴又是它的胃。

事實上，大多數植物都有吸引昆蟲等動物的生理功能。例如，許多植物在長期的進化過程中會產生強烈的氣味和甜汁，吸引蜜蜂、蝴蝶等昆蟲前來覓食。這些昆蟲在覓食的過程中，將花粉帶到附近類似植物的花朵中，起到受精和授粉的作用。捕蠅草也有這種生理功能，它是用來捕捉獵物的葉子，可以分泌一種蜂蜜，以吸引昆蟲。

當一隻昆蟲落在捕蠅草的葉子表面或爬上葉子表面時，它很可能會在葉子表面遇到六根又短又硬的毛髮，這被稱為觸發毛髮，起到植物探測系統的作用。如果它們中的兩個被反覆摩擦，或者其中一個被觸摸兩次以上，葉子就會在半秒鐘內迅速閉合，從而將昆蟲包裹在胃裡。

儘管沒有大腦來幫助它分析和判斷面前的物體，捕蠅草仍然可以準確地識別昆蟲或什麼東西落在它的葉子上。這個判斷過程是由它的六個觸覺絨毛完成的。如果昆蟲被觸感絨毛所困，它會拼命掙扎以逃脫。但其結果無疑是發出了一個信號:捕蠅器是“活的動物”，樹葉是完全閉合的。昆蟲掙扎得越多，樹葉閉合得越快。當葉子閉合時，通常需要12個小時來消化。如果無生命的物體，如卵石、樹枝、樹皮和樹葉，落在葉子表面，它們不會觸發觸覺絨毛。

捕蠅草存在明顯的生理缺陷。如果昆蟲，如蒼蠅或蜘蛛，在消化食物時爬上葉子，它只能看到小動物在它周圍爬行。這就像你塞了一根雞骨頭，看著桌上美味的食物，卻不能吃。由此我們可以看出，捕蠅草有兩個生理缺陷:它沒有大腦來告訴它如何選擇食物，而且它缺乏能讓它嘔吐的肌肉組織。

一旦陷阱完全關閉，昆蟲只能是死路一條。為了確保昆蟲完全被包裹在葉子裡，葉子邊緣的纖毛像人的手指一樣緊緊地纏繞在一起。這些長毛看起來像植物的牙齒，但實際上纖毛只是用來關閉陷阱而不是咀嚼食物。

捕蠅草不是所有活著的動物都能吃的。有容量限制。這種植物的葉子通常只有1英寸長(1英寸= 2.54釐米)，理想的食量應該是1/3英寸左右。如果昆蟲太大，葉子就不能緊緊地閉合，細菌和黴菌就會進入。一旦細菌和黴菌侵入，它們就會在腐爛的昆蟲屍體上迅速繁殖，葉子就會遭殃。隨著葉子的腐爛，葉子會變黑，最終整個葉子都會脫落。捕蠅草葉子的掉落並不影響它的捕食能力，因為最終它會長出新的葉子。葉子通常可以閉合10-12次，然後失去捕捉昆蟲的能力:葉子不能再閉合，也不能吸引和吞嚥昆蟲。這時，葉子只有光合作用，大約2-3個月後，葉子就會脫落。

一旦昆蟲完全被葉子包圍，消化過程就開始了。葉子變成了植物的胃，就像我們人類的胃一樣。它還分泌酸性消化液來融化食物的組織和細胞膜。消化液也可以作為殺菌劑，殺死食物中吞下的少量細菌。

消化液是由葉子表面的腺體分泌的。昆蟲在消化液中浸泡5 - 12小時後才能完全消化。隨著昆蟲的消化，營養物質不斷地被植物吸收。消化時間的長短主要取決於以下因素:昆蟲的大小。昆蟲越大，消化時間越長;葉子的年齡。葉子越老，分泌的混合液體越少，消化過程就越長。溫度。環境溫度會影響分解速度。溫度越高，產生的酶就越多。一旦營養物質被完全吸收，葉子就會重新開放，等待下一個來訪者。昆蟲的外骨骼和其他不可消化的東西要麼被雨水沖走，要麼被強風吹走。