植物真的能「預測明天太陽在哪」?——來自多花錦葵的一場葉片追光實驗

更新於 發佈於 閱讀時間約 4 分鐘

你也許聽過「向日葵會跟著太陽轉」,但是向日葵其實不是唯一一個會跟著太陽轉的植物。


早在1986 年,由以色列植物學者 Schwartz 和 Koller 就發表一種名叫「多花錦葵(Malva multiflora,舊名 Lavatera cretica)」的植物,也會像雷達一樣,一整天都在追蹤太陽的位置,甚至在黑夜裡,還會偷偷轉身,預先對準明天日出的方向。


研究團隊發現,在晴朗的夏日裡,多花錦葵的葉子會主動追蹤太陽的移動,從早到晚幾乎不間斷。從日出後一兩小時開始,葉片就會隨著太陽改變角度,最大誤差不超過 12 度。就像一個默默在追光的臉孔,一刻也不想錯過陽光的洗禮。


這並不是單純的向光生長造成的向光性(phototropism),而是透過葉柄上方一段能夠主動彎曲的構造——葉枕(pulvinus)來完成的。這個部位包含可膨脹與收縮的運動細胞,讓葉子能主動改變方向。


但是,當太陽被雲層遮住時,因為這些葉子無光可追,便恢復到水平展開的姿勢。這顯示出葉片的移動確實是對特定光源的反應,而非自發的晝夜節律。


然而,最讓人震驚的不是白天的行為,而是夜晚的動作。研究團隊發現,多花錦葵的葉子在太陽下山後,會經歷三個階段:


1. 放鬆階段:葉子先解除日落時的張力,恢復到與葉柄垂直的自然位置。

2. 靜止階段:幾個小時內葉子不再動彈,像是在「等待」。

3. 預備階段:天還沒亮,葉子就開始再次轉動,提早面對「預期的日出方向」。


這不只是肌肉放鬆,更像是葉子「記得」昨天太陽是從哪邊升起,並「預判」明天應該也是那個方向。


為了驗證這種預判能力是否依賴光訊號,研究團隊把這些植物搬到室內。


結果他們發現,即使連續三天沒有太陽、只有頭頂燈照明,葉子仍然會在夜間轉向過去的日出方向。 而且,即使他們把葉子的大部分都切掉,只剩下葉柄與主脈,夜間仍會出現轉向行為。


這表示多花錦葵葉片對太陽的記憶可能存於葉枕,而非整片葉子。葉枕不只是被動接受訊號,它會記得、會預測,甚至能在黑暗中依照「記憶中的太陽」行動。


研究團隊將夜間的動作細分為三個階段,並提出一個新名詞來描述這種現象:dark-phototropic response 或 nycti-heliotropism(夜間向日性)。


意思是:雖然身處黑暗,葉片卻仍持續執行一個由「光」決定方向的行為。


不過,現在都是叫做heliotropism了。


這既是生理運動,也帶有節律控制,甚至牽涉到空間記憶與過去經驗的儲存。說它是「植物的預判行為」,一點也不為過。


這項研究早在 1986 年就已發表,但直到今天仍鮮少被提起。原因可能是:


多花錦葵不是經濟作物,也不是模式植物;

葉子不大、動作緩慢,不容易被注意;

 加上文獻使用的是 “phototropism” 而非 “heliotropism”,讓人搜尋時常常錯過。

事實上,就連研究向日葵向日性的大家Stacey Hamer,也沒有提到這篇論文,而是引用了作者之一寫的書本章節。


然而,這卻是一個極佳的範例,提醒我們:植物也會「偷偷動」,甚至擁有某種程度的空間感與記憶力。而且,類似的現象後來在向日葵也得到證實。


這不只是趣味現象,更是對我們如何看待「植物行為」的一次挑戰。


參考文獻:

Schwartz, A., & Koller, D. (1986).Diurnal phototropism in solar tracking leaves of Lavatera cretica. Plant Physiology, 80(3), 778–781. https://doi.org/10.1104/pp.80.3.778





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