清晨，太阳从东方地平线缓缓升起，轻柔地照耀着阿根廷潘帕斯草原，一簇小草在清晨的寒风中轻轻摇曳。这时，一群科学家从远处走来。他们在草地上架设了各种各样的观测仪器，开始了新的一天的工作。他们正在研究地球上最常见的植物——草。他们的工作是弄清楚植物是否能“看到”周围的环境。
众所周知，植物利用阳光进行光合作用。现在科学家指出，阴凉的植物可以“看到”阳光的变化。
当阳光照射在植物上并投下阴影时，一些植物可以“看到”周围其他植物投下的阴影，从而知道附近是否有其他植物的存在。如果它发现自己过于拥挤，可能会被其他植物阻挡，它就会限制新芽的生长，促进树干的生长，以便与同伴竞争阳光。
植物是如何“看”周围的？
阳光携带了很多信息。植物利用一种叫做光感受器的分子来解释阳光所携带的信息，这与动物的视觉系统非常相似。
通过分析阳光携带的信息，植物可以知道“白天变长了吗?”“我应该开花吗?”等等。它们还能通过阳光判断春天是否来了?冬天结束了吗?种子什么时候发芽?成熟的植物什么时候开花?以开花为例，大多数植物都能适应季节的变化。高度一致的是，有些植物在白天太长时不会开花，而有些植物只有在白天足够长的时候才会开花。
植物是如何获得这些信息的?植物可以“研究”由各种颜色组成的环境光，并通过改变生长模式做出相应的改变。例如，存在于植物叶片和茎干中的叶绿素，通过叶片选择性地吸收自然光中的红光和蓝光，反射远红外线。如果植物生长在一个密集的环境中，那么它周围的红光就会减少，而远红外光就会增多。因此，只要检测到红光与远红外的比值，就会立即知道是否被阻挡。
植物不仅可以测量不同颜色的光量，还可以测量不同颜色的光的比例。在野外，草的顶部叶子接受最多的阳光，只有根部被覆盖。因此，植物的根部暴露在较低的红光与远红外光的比值下(即:，红光更少，远红外更多)。
科学家在潘帕斯草原上做了一个简单的实验:用人造红光照射植物。如果一种植物被欺骗了，错误地根据颜色比例估计同伴的密度，假设它周围的区域仍然很宽，不需要向上竞争阳光，它将继续在人工红光下生长，并长出更多的分蘖。
结果，植物真的上当了。它们的根部长出许多嫩枝。后来，地里的大多数植物都死了，因为它们长得太拥挤了。植物被红灯“愚弄”，错误地认为附近生长的其他植物很少，从而降低了它们与其他植物争夺资源的能力。
后来的发现让科学家们更加惊讶:即使是那些生长密度非常低的植物(低到它们邻居的阴影几乎无法触及它们)，它们也能感觉到邻居的存在。也就是说，植物在竞争者投下阴影之前就已经“看到”了它们的竞争者。事实上，光谱成分的细微变化(来自叶子传播和反射的远红外光线增加)会提前警告植物，竞争者正在逼近。
植物从萌发到整个生命都受到光的强烈影响。光在决定植物的生长速度和开花时间方面起着重要的作用。过去，科学家们认为光合作用是光和植物生长之间的关键联系。事实上，植物的生长并不是靠收集光的能量，而是靠收集和处理光所携带的信息。虽然植物没有感知光的感觉器官，但它们身体的每个细胞都有光感受器。光感受器使植物能够感知光的存在、强度、持续时间、方向和相对色比。
在植物稀少的环境中，照射在植物上的红光所占比例较高，使平衡向光敏色素的活性形式倾斜，从而抑制了茎的生长，植物会生长得越来越密;在植物密度较高的环境中，由于大部分红光被植物叶片吸收，能够到达地面的红光较少，红光与远红外的比值较大。植物生长得越高，它就越能与其他植物争夺阳光。
除了红光和远红外，植物还能“看到”蓝光。和红光一样，蓝光也能促进植物茎的生长，植物在蓝光下会弯曲。
植物可以睡觉吗
豆科植物，如含羞草或合欢花，白天打开叶子，晚上合上“睡觉”。豆科植物叶片的开闭引起的这种“睡眠运动”自古以来就引起人们的关注。最早的记录可以追溯到公元前4世纪亚历山大大帝的记录，他命令部下调查“如何睡觉”。在18世纪,法国生物学家德草木犀浆发现即使含羞草是放置在一个光无法进入的洞穴,它继续打开和关闭它的叶子一天24小时,也就是说,它不是受到外部环境的影响,如光,这表明有一个“生物钟”,定期的身体移动。
达尔文是第一个系统研究植物运动的科学家。晚年，他被植物的多样性所吸引，和儿子弗朗西斯一起仔细观察了300多种植物。在达尔文去世的前两年(1800年)，他写了一本600页的杰作《植物的运动》，讲述了植物的睡眠、弯曲和旋转爬升的故事，成为了经典。
现在，科学家在显微镜下观察到，植物的睡眠运动是由叶柄上一种叫做“运动细胞”的特殊细胞的扩张或收缩引起的。当运动细胞吸收水分并拉伸时，叶片张开，运动细胞排水收缩后叶片闭合。正是细胞膜的“钾通道”调节着这种运动细胞的体积变化。根据生物钟，钾离子通道在一定的时间内打开和关闭，伴随着钾离子从通道、水或进入细胞或离开细胞。
那么，生物钟是如何控制植物的“睡眠运动”的呢?科学家收集、提取和测量“睡眠”或“觉醒”定期物质在植物,并发现“觉醒”物质的浓度几乎是常数一整天,而“睡眠物质”的浓度减少白天当树叶被打开,增加在夜间当树叶都关门了。“觉醒物质”和“睡眠物质”平衡浓度的变化决定了叶片是开还是闭。
豆科植物究竟为什么“睡眠”?
达尔文说:“为了保护身体免受低温晚上关闭叶子睡眠”的方法和欧文·Bininger世界权威的生物钟理论在1970年代,说,“为了防止生物钟重置由于强光的月光”。
无论植物是为了躲避夜间的低温而“沉睡”，还是为了躲避夜间明亮的月光而“沉睡”，这些说法都缺乏实验证据，也就是说，人们无法培育出不“沉睡”或不保持叶子开放的豆科植物。现在科学家终于可以阻止植物睡觉了。他们合成了一种阻止扫帚睡觉的物质。他们把这种物质涂在一把铁扫帚上，铁扫帚的叶子就开了。但是这种植物失眠了，叶子仍然开着。由于不睡觉，这棵植物受伤了，两周后完全枯萎了。本实验也证明了“睡眠锻炼”是植物生存不可缺少的生命现象。
植物也可以“吃”虫子
在云雾缭绕的沼泽里，一朵美丽而又与众不同的花正在盛开，散发着迷人的芬芳。一只蜜蜂，无法抗拒花香的诱惑，拍动翅膀，发出嗡嗡的尖叫，冲向猎物。当它落在花上时，它发现自己犯了一个致命的错误，但是已经太晚了——叶子很快合上了，就像食肉动物吞下猎物一样，可怜的蜜蜂挣扎了一会儿，变成了植物的食物。
这有点像科幻大片里的情节，但它是真实存在的。这种植物是捕蝇草。
它之所以被命名为维纳斯，是因为植物学家发现这种植物对昆虫的吸引力和美女对男人的吸引力有一些相似之处。
这个著名的捕蝇草生长在一个非常狭窄的地理区域。目前，这种植物只生长在北卡罗来纳州的北部和南部沿海地区，即使在这些地区，它们也只生长在潮湿和多雨的沼泽或湿地。
捕蝇草可以吃昆虫和蜘蛛节肢动物，如蜘蛛、苍蝇、蟋蟀、蛞蝓和各种毛虫。
为什么捕蝇草要吃昆虫?和其他植物一样，它利用太阳能将二氧化碳和水转化为糖和氧气，然后糖转化为三磷酸腺苷，一种能量形式。除了合成葡萄糖，这种植物还需要氨基酸、维生素和其他维持生命所需的细胞成分。为了获得这些物质,维纳斯捕蝇草必须补充营养:氮(氨基酸、核酸和蛋白质),磷(能量运送三磷酸腺苷的一部分),镁(酶)不可或缺的合作元素、硫(使某些氨基酸),(使植物细胞壁),钙和钾(调节水的植物)的运动。
然而，这些营养物质在捕蝇草生活的沼泽土壤中是缺乏的。大多数植物无法在这种环境中生存，因为它们无法生产生长所需的结构材料。然而，捕蝇草经过长时间的进化，已经适应了这种独特的生态环境，并成功地进化出一种通过寻找替代物质来获取其生长所需营养的能力。像昆虫这样的生物可以提供土壤中所缺少的营养。
与我们不同的是，植物没有复杂的肌肉或下颌肌腱来竞争、咀嚼、吞咽或加工食物。然而，捕蝇草已经进化出高度专业化的叶子来完成这个复杂的过程。叶子既是它的嘴又是它的胃。
事实上，大多数植物都有吸引昆虫等动物的生理功能。例如，许多植物在长期的进化过程中会产生强烈的气味和甜汁，吸引蜜蜂、蝴蝶等昆虫前来觅食。这些昆虫在觅食的过程中，将花粉带到附近类似植物的花朵中，起到受精和授粉的作用。捕蝇草也有这种生理功能，它是用来捕捉猎物的叶子，可以分泌一种蜂蜜，以吸引昆虫。
当一只昆虫落在捕蝇草的叶子表面或爬上叶子表面时，它很可能会在叶子表面遇到六根又短又硬的毛发，这被称为触发毛发，起到植物探测系统的作用。如果它们中的两个被反复摩擦，或者其中一个被触摸两次以上，叶子就会在半秒钟内迅速闭合，从而将昆虫包裹在胃里。
尽管没有大脑来帮助它分析和判断面前的物体，捕蝇草仍然可以准确地识别昆虫或什么东西落在它的叶子上。这个判断过程是由它的六个触觉绒毛完成的。如果昆虫被触感绒毛所困，它会拼命挣扎以逃脱。但其结果无疑是发出了一个信号:捕蝇器是“活的动物”，树叶是完全闭合的。昆虫挣扎得越多，树叶闭合得越快。当叶子闭合时，通常需要12个小时来消化。如果无生命的物体，如卵石、树枝、树皮和树叶，落在叶子表面，它们不会触发触觉绒毛。
捕蝇草存在明显的生理缺陷。如果昆虫，如苍蝇或蜘蛛，在消化食物时爬上叶子，它只能看到小动物在它周围爬行。这就像你塞了一根鸡骨头，看着桌上美味的食物，却不能吃。由此我们可以看出，捕蝇草有两个生理缺陷:它没有大脑来告诉它如何选择食物，而且它缺乏能让它呕吐的肌肉组织。
一旦陷阱完全关闭，昆虫只能是死路一条。为了确保昆虫完全被包裹在叶子里，叶子边缘的纤毛像人的手指一样紧紧地缠绕在一起。这些长毛看起来像植物的牙齿，但实际上纤毛只是用来关闭陷阱而不是咀嚼食物。
捕蝇草不是所有活着的动物都能吃的。有容量限制。这种植物的叶子通常只有1英寸长(1英寸= 2.54厘米)，理想的食量应该是1/3英寸左右。如果昆虫太大，叶子就不能紧紧地闭合，细菌和霉菌就会进入。一旦细菌和霉菌侵入，它们就会在腐烂的昆虫尸体上迅速繁殖，叶子就会遭殃。随着叶子的腐烂，叶子会变黑，最终整个叶子都会脱落。捕蝇草叶子的掉落并不影响它的捕食能力，因为最终它会长出新的叶子。叶子通常可以闭合10-12次，然后失去捕捉昆虫的能力:叶子不能再闭合，也不能吸引和吞咽昆虫。这时，叶子只有光合作用，大约2-3个月后，叶子就会脱落。
一旦昆虫完全被叶子包围，消化过程就开始了。叶子变成了植物的胃，就像我们人类的胃一样。它还分泌酸性消化液来融化食物的组织和细胞膜。消化液也可以作为杀菌剂，杀死食物中吞下的少量细菌。
消化液是由叶子表面的腺体分泌的。昆虫在消化液中浸泡5 - 12小时后才能完全消化。随着昆虫的消化，营养物质不断地被植物吸收。消化时间的长短主要取决于以下因素:昆虫的大小。昆虫越大，消化时间越长;叶子的年龄。叶子越老，分泌的混合液体越少，消化过程就越长。温度。环境温度会影响分解速度。温度越高，产生的酶就越多。一旦营养物质被完全吸收，叶子就会重新开放，等待下一个来访者。昆虫的外骨骼和其他不可消化的东西要么被雨水冲走，要么被强风吹走。
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