中华学生百科全书-第137章
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紫茉莉：下午 5 点钟左右开放
烟草花：下午 6 点钟左右开放
丝瓜花：晚上 7 点钟左右开放
昙花：晚上 9 点钟左右开放
花开有时，这个有趣的自然现象，人们很早就知道了。很多植物的开花
都有明显的季节性，例如紫罗兰、油菜花春天开，菊花秋天开。是什么因素
支配着植物的开花时间呢？ 1920 年，加纳尔和阿拉尔特发现植物的开花主
要是受光周期的控制。光周期是指一天中昼夜的相对长度。加纳尔和阿拉尔
特在实验地里试种一种叫马里兰马默思的烟草新品种，这种烟草在田间栽培
时不能开花结籽，若在冬季来临前将植株从田间移到温室，或冬天在温室中
成长的植株都可以开花结籽。他们因此就考虑这种烟草的开花是否与冬季有
某种关系。这时加纳尔又想到了比洛克西大豆播种期的试验，从春到夏，每
隔 10 天播种一次，最后差不多都在晚秋同一时期开花。这些研究结果最后使
他们联想到随季节变换而发生的昼夜相对长度的变化对开花的影响。他们用
一小型的暗箱把植物搬进搬出，来缩短日照时间，结果发现人为缩短夏季的
日照长度，烟草在夏季也可以开花；而在冬季温室中如用电灯人为延长光照
时间，则烟草不开花。通过多方面的实验，他们证明了植物的开花与昼夜的
相对长度（即光周期）有关。植物对昼夜相对长度的反应叫做光周期现象。
光周期现象的发现，使人们认识到了光作为“信号”的作用。人们现已
知道光周期不仅与植物开花有关，而且对茎的伸长、块茎与块根的形成、芽
的休眠、叶子的脱落、甚至对一些动物行为例如鸟类迁徙、鱼的洄游、昆虫
的变异等都有影响。
从发现光周期与植物开花的关系以后，人们发现不同种类植物的开花对
日长有不同的反应，它们对日长的要求有一最低的或最高的极限。例如有的
植物开花，要求日照长度必须在某一极限之上，短于这个极限，植物就不能
开花。这种植物为长日植物；短日植物则是要求日照长度必须在某一极限之
下，长于这个极限，植物也不能开花。这最低的或最高的极限是诱导植物开
花所需的极限日照长度，称为临界日长。例如，长日植物菠菜的临界日长为
13 小时，它至少得到 13 小时的光照才能开花，短于 13 小时就不能开花，长
于 13 小时促进开花，也就是说菠菜开花有一最低极限（即 13 小时）；相反，
短日植物北京大豆，它的临界日长为 15 小时，它开花需要的日长不能超过
15 小时，即 15 小时是短日植物北京大豆开花的最高极限。但也有的植物对
日长要求不那样绝对，它们在不适宜的日长条件下（即长日植物在短日下；
短日植物在长日下），最终也能开花，在适宜日长条件下促进开花。
植物开花对光周期的要求与它原产地生长季节的光周期有密切的关系，
某一地区的光周期是与纬度以及季度有关的。在北半球不同纬度地区，一年
中昼最长夜最短的一天为夏至，而且纬度愈高，昼愈长夜愈短。相反，冬至
是北半球一年中昼最短夜最长的一天，纬度愈高，昼愈短夜愈长。春分秋分
的昼夜长短相等，各为 12 小时。在各种气象因素中，昼夜长度的变化是季节
变换最可靠的信号，植物在长期适应的过程中，可对昼夜长度产生反应，以
致可在一年特定时期开花，也可在一天中特定时间开花。
那么接受光能信息作用的部位，经研究证实是在叶子，叶子就好比“雷
达天线”，接收到光周期的信号后形成开花刺激物传导到茎端形成花的部位。
关于开花刺激物到底是什么，科学家正在进一步探索。
千变万化的果实
在开花植物中，能形成真正果实的植物是很多的。不过，由于各种植物
果实本身结构特点的不同，果实的类型又是变化多端的。
有些植物果实的中果皮肉质化，而内果皮变成分离的浆质细胞，人们称
这类果实为浆果，如葡萄、番茄、柿子等；而香气诱人的柑桔，被剥下的是
外果皮和中果皮结合在一起的产物，果实中间分隔成瓣的为内果皮，这类果
实叫做柑果；大家熟悉的向日葵、荞麦等，它们的果皮干燥瘦小，有时还很
坚硬，只有剥开它们的果皮，才能取得真正的种子，这一类果实叫瘦果；有
些果实长有翅膀，可乘风远行，被称为翅果，如械树的种子；像栗子、榛子
等植物的果实，外壳非常坚硬，里面只有一枚种子，因它非常坚硬，故而称
为坚果；有的果实成熟后，果皮会自动裂开，如大豆等，被称做荚果，此外，
还有一些特殊的果实，如人们食用的肉质肥大的草莓果，真正食用的部分，
是由花托变化而来的。草莓果上有无数芝麻粒状的颗粒，这才是草莓真正的
果实。这种果实叫聚合果。
大家熟悉的白果，是从银杏树上采下来的，刚采下时，圆鼓鼓的，有一
层厚厚的肉。人们食用时，就把它外面的一层肉去掉，只剩下一个带硬壳的
白果。你别看它有肉有壳，而实际上却是一个典型的冒牌果实。如果你仔细
地观察一下白果的生长过程，就会发现，银杏树上看不到像样的“花”，更
无法找到小瓶子状的子房，看到的只是一颗裸露在外面的胚珠，它可以不断
地长大，最后形成白果。可见，白果不是果实，而是种子。其他像松、柏、
杉等树木，它们也只能结种子，而没有真正的果实。人们称这一类植物为裸
子植物。
一般来说，有果实便一定会有种子。但也有特殊例外的情况，如香蕉，
就是没有种子的。怎么会产生无籽的果实呢？原来香蕉开花后，没有经过受
精，子房虽然发育长大了，但子房里的胚珠由于未受精而不能发育成种子。
这种现象叫做无籽结实或单性结实。
植物的生活
植物的呼吸
人不停地在进行呼吸。植物也同样日夜不停地进行呼吸。只因为白天有
阳光，光合作用很强烈，光合作用所需要的二氧化碳，远远地超过了植物呼
吸作用所能产生的二氧化碳。因此，白天植物好像只进行光合作用，吸进二
氧化碳，吐出氧气。到了晚上，阳光没有了，光合作用也就停止，这时植物
就只进行呼吸作用，吸进氧气，吐出二氧化碳。
然而，植物从哪儿吸气，又从哪儿吐出气呢？
植物与人可不一样，它全身都是“鼻孔”，它的每一个生活着的细胞都
进行呼吸：气体通过植物体上的一些小孔与薄膜而进进出出，吸进氧气，吐
出二氧化碳。
植物的呼吸作用，要消耗身体里的一些有机物。但是要知道，它消耗有
机物不是没有意义的。植物的呼吸作用消耗有机物，实际上就是用吸进去的
氧气使有机物分解，有机物分解以后，把能量释放出来，作为生长、吸收等
生理活动不可缺少的动力。当然也有一部分能量，转变成热以后散失掉了。
植物这种呼吸作用叫做“光呼吸”，和光合作用有密切的关系，光呼吸
要消耗掉光合作用所产生的一部分有机物。有些植物的光呼吸较强，消耗的
有机物就多些，有些植物的光呼吸较弱，消耗的有机物就少些，这对作物的
产量有直接的关系，所以大家对植物光呼吸生理功能的研究相当重视。
植物体内的生物钟
我们知道，日历和钟表能准确地计算时间的流逝，那么生物体里是否也
存在着一种类似钟表的时钟呢？
200 多年前，就有人用实验来寻求这个问题的答案，他们把叶片白天张
开晚间闭合的豌豆，放在与外界隔绝的黑洞里，结果看到叶片依然按节律白
天张开而晚上闭合。这有趣的实验，令人信服地说明：生物体内确实有一种
能感知外界环境的周期性变化，并且调节其生理活动的“时钟”，这种时钟，
人们把它叫做“生物钟”。那么生物钟是否也能像钟表一样可以对时、拨动
和调整呢？科学家用实验做出了肯定的回答。他们颠倒了白天张开晚上闭合
的三叶草的光照规律，就是白天把它放在人造夜晚中，夜晚把它放在光照下，
经过多次的摆布后，叶片的张合就和自然昼夜颠倒了，这说明生物钟的指针
已经被拨动，但是，当把它再放在自然昼夜中的时候，原来的节律又很快地
恢复，钟又调正校对过来了。不同的生物有不同的生物钟，植物体内的光敏
素就是控制植物昼夜节律或者开花时间的生物钟。生物钟的机制远比当代最
精巧的钟表复杂，但是其中的奥秘到现在还没有完全被揭开。对生物钟的研
究，对工业、农业和医疗甚至国防，都有重大的实际意义。例如植物在一天
中吸收不同的无机离子的时间各不相同，如果掌握了这个“进食时间表”，
就可以用最少的肥料达到最好的增产效果；心脏病人对洋地黄的敏感性在凌
晨 4 点钟的时候，大于平时的 40 倍，这对掌握用药的时间，大有益处；癌细
胞的分裂有其分裂周期，如果对分裂的规律了如指掌，那么对癌细胞的恶性
生长就制之有术了。随着科学的发展，对生物钟的研究，必将在人类生活中
产生深远的影响。
植物的细胞王国
细胞在英文中是 CELL，是小房间的意思，为什么称之为小房间呢？这要
追溯到 3 个世纪以前，当时一个叫罗伯特·虎克的英国人透过自制的显微镜
观察软木的切片，在薄薄的木片上，虎克发现了许多像蜂巢一样的孔洞，孔
洞壁很薄，就如同蜂巢中的腊膜，虎克把这些小孔称作 CELL，这也是当今细
胞的由来。不过虎克当初看到的是已经死亡变干燥的细胞。后来人们越来越
多地对细胞进行观察、研究，发现了复杂的细胞王国里的许多有趣现象。
首先说一说细胞的个子，细胞的大小可不一样，有的细胞直径在 20～50
微米之间，几十个细胞才不过 1 毫米。可有的细胞则是巨人，沙瓤西红柿的
果肉细胞直径可达 1 毫米，这中间的差别真是悬殊得很。
还有的细胞是典型的瘦高个儿，棉花纤维的细胞长达 60～70 毫米，苎麻
的细胞长度可达 620 毫米。有的植物被折断后可流出乳白色的乳汁，而那条
流淌乳汁的乳汁管，就是一个含有无数细胞核的大个细胞。
细胞的形状也千奇百怪，有扁平状、柱状、小方块状、蚕豆状、长筒状，
不同形状的细胞功能也不同。
细胞的构造虽大同，但也有小异。细胞最基本的是细胞壁、细胞质和细
胞核。最外层即是细胞壁，它是细胞的框架，如果在细胞壁的纤维素中添加
不同的物质，细胞就会具有不同的奇妙特性。加入木质素的木质化细胞，使
茎变得坚实，这就是草、木的不同之处；表皮细胞能减少水分蒸发，是增加
了角质素；小麦、稻谷、玉米茎叶中含有一定量的硅质，所以也就变得坚利
起来，能划伤人的皮肤。这还仅是细胞壁的一小部分，那么整个细胞世界该
是多么奇妙而充满乐趣啊。
奇妙的植物激素
动物的体内有多种激素，调节着动物的生长发育，有着十分重要的作用，
那么植物体内有没有激素呢？回答是肯定的。
天然的植物激素并不多，据统计，700 万株玉米幼苗所分泌的植物激素，
也只有针尖大的地方。但就是这极微小的激素，对植物的生长起着不可估量
的作用。
屋子里的花草，会自动转向有光的地方，向日葵紧紧跟随着太阳，这些
都是生长激素的作用。树的树冠，上尖下粗，这也是生长素的作用。顶端芽
的生长素能抑制侧枝的生长，越靠下，顶端芽的抑制作用则越小，所以树冠
就成了上小下大。知道了这一点，农民把棉株的尖端剪掉，侧枝增多，就有
可能收获更多的棉花。绿化篱的顶芽被剪掉，于是它就不再长高，侧向发展，
变得很厚，绿化效果就更好了。
生长素还能促进果实的生长。人们把没有授粉的苹果、桃、西瓜等注入
生长素，就可以吃上无籽的果实了。
大量的水果如果被装在一个容器里，就很容易变熟，甚至变坏，这是一
种叫乙烯的植物激素在“作怪”，一个成熟果实，常常会促使整袋整箱水果
变熟。如果你无意中买来生水果，也不必着急，放入其中一个熟果实，几天
后不就全熟了吗？
还有一种激素叫脱落酸，它能促进植物的衰老。在冬天里，脱落酸使植
物叶子落光，进入休眠状态，看来，脱落酸也有一定的积极作用呢。
