《“身边的轻科学”系列:花园里的科学》:
就拿百合来说,整株植物也好,随便摘来的花朵也罢,只需要4h,就可以完全开放。开花的过程总共分为两个阶段:在第一个阶段里,百合的动作十分缓慢,在太阳升起以前的3h里,花苞尖端会慢慢地张开;到了第二个阶段,百合的动作就快了很多,太阳升起以后,只需要一个多小时,花冠就能完全张开。最后,花瓣的边缘出现几圈褶皱,花瓣呈马鞍状,样子和薯片差不多。如果我们想弄明白其中的缘由,不妨看一看保姆阿姨手里的毛线团。如果问她:“怎么用编织针或钩针给衣服折边?”阿姨肯定会说:“要么加针,要么减针。”织围巾时,我们总需要从中间往两边不断地加针,让围巾卷成马鞍状。只有这样,围巾中心到边缘的表面积才能最大化。如果继续加针,原本简单的马鞍结构会进一步发生变化,在边缘两侧长出褶皱。百合的花冠恰好和保姆阿姨手里的围巾相似,都存在上述两种现象。花瓣边缘比花瓣中心区域长得更快,因此,花瓣的表面逐渐出现生长速度差,花瓣边缘进一步向外弯曲,形成更多的褶皱。在生长的过程中,花瓣上出现所谓的“冲突带”,慢慢地,花瓣的长、宽、高都发生了变化。那么,我们是不是可以肯定地说,植物的开花机制就是这样的?有的研究者十分感兴趣,他们用摄像机录下了整个开花过程,拿着遥控器,按住快进键,仔仔细细地观察了一遍。有的科学家甚至选出了一部分花冠,给它们动了“手术”。科学家细心地为闭合的花瓣去掉了脉序,他们发现,这些植物仍然可以展开花瓣;不过,把花瓣的边缘剪掉以后,花冠就不会朝马鞍状生长了,花苞也停在了闭合的状态。研究者用图纸和塑料模型,花了大量的功夫,才模拟出整个过程,可他们殊不知,编织针、钩针和线团相互配合,已经圆满地完成了实验。
就算最懒惰的园丁也明白,很多植物开花的时候,都不遵循我讲的这套模式。实际上,植物的开花方式是千奇百怪的。比如郁金香开花时,横向厚度出现生长差异,内层叶片比外层叶片长得更快,直到“马鞍”成形,才打开花冠。旋花属植物很勤劳,它们的花瓣原本焊得死死的,可每天清早都会打开,变成有花边的白裙,直到下午的时候才会闭合。诸如此类植物,整个开花过程只有中心叶脉细胞参与了“工作”,中心叶脉像伞骨一样,拉扯叶片剩余的部分,一边旋转,一边展开花瓣。其中,起到决定性作用的不是细胞增殖数量,而是细胞的延展程度。如果还用围巾来打比喻,那就不合适了,毕竟围巾表面积的增长,并不取决于针线的延展程度,而是取决于数量的累积。细胞含水量不同,花瓣边缘比花冠的其他部位更具延展性,能够产生相应的弹性形变。花冠开放时,细胞的含水量增加;花瓣闭合时,含水量则减少。
开花过程分为两个阶段,两个阶段中植物的运动速度各不相同。然而,仅凭刚才讲的,我们并不能解释,为什么日出前的开花速度特别缓慢,不能用肉眼捕捉整个开花过程;随着太阳升起,阳光射向大地,为什么开花速度会变快,能用肉眼直接观察。那么,肯定存在另外一种机制,可以在两个阶段分别给植物提供能量,控制植物差速生长。如果用慢镜头观察整个过程,我们就会发现,这一切都与能量积累有关。花瓣在卷曲的过程中,会受到自身物理条件的限制。比如百合的绿色花苞有内外两层,
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