落叶树预测季节变化决定发芽时间-植物研究硬度计

　　通过正确地预测季节变化，落叶树能确定它们抽芽的时间以降低遭
受晚霜的危险，同时也要保证抽芽不要滞后太久甚至延迟到夏天。这样
才能确保它们每年用于光合作用的时间不受影响。当然，要做到如此实
用，这些日历必须与昼夜及季节变化中可靠的自然标志相同步。对于植
物是如何做到这点的，人们已经研究了两百多年，所有这些是从昼夜节
律的研究入手的。无处不在的内禀昼夜节律使得生物能够“知道”一天
中的时问以便预期一天之中诸如温度、湿度、降水、紫外线辐射、风力
，以及可见光的光强、光谱分布及光照时间等环境变量的涨落。

　　个对这个现象进行科学调查的是法国天文学家德迈朗。他对地
球自转很感兴趣，想要搞清楚植物的叶片白天竖直晚上低垂这个过程为
什么与地球自转造成的昼夜光照变化同步。1729年，他把一株含羞草(M
imosa pudica)放在一个纸箱里，然后在不同的时间向里窥视。尽管这
植物始终处在黑暗的环境中，它的叶片仍旧有节律地张开、收拢，仿佛
它有自己对白天和纸箱里，然后在不同的时间向里窥视。尽管这植物始
终处在黑暗的环境中，它的叶片仍旧有节律地张开、收拢，仿佛它有自
己对白天和晚上的意识：叶片会在主观晚上时垂下，并在主观白天时竖
起。德迈朗已在不经意间发现了个由内禀分子钟
驱动的昼夜节律。关于内禀分子钟，根本的一点是，它们是内源性的，
并以接近24小时的周期运转。通过基因及其蛋白产物构成的复杂反馈回
路，一系列‘节律”基因有效地产生了周期接近24小时、但又不正好是
24小时的节律。植物中的昼夜节律控制着很多日常过程，包括叶片和花
瓣的运动、气孔的开闭、用来吸引传粉者的香味的产生和释放，以及一
系列代谢活动，特别是与光合作用相关的代谢活动。