樹都睡了，你還有什麼理由熬夜

ID：

kexuedayuan）

作者丨韓飛

先看動圖吧：

樹伸懶腰丨參考文獻［1］

這是一棵白樺樹（

Betula pendula

），入夜以後漸漸“睡著”，可以看到樹枝和樹葉都耷拉下來；臨近黎明時分又慢慢甦醒，樹枝和葉片逐漸開展，樹冠位置稍稍上移，好像一個人伸了一個長長的懶腰［1］。是不是很可愛？這幅“生動”的畫面來自一個奧地利、芬蘭和匈牙利的跨國合作團隊，他們用精確度達釐米級的鐳射掃描器（ Short Interval Terrestrial Laser Scanning）拍攝記錄並做成此圖。

在此之前，樹會不會像人類一樣“睡覺”並沒有多少宏觀的證據，因為樹枝和葉片一直處於動態變化之中，很難捕捉準確的位置變動。如果用普通相機，快門的閃光又會帶來光干擾。因此，研究團隊決定使用紅外光鐳射掃描器，該技術的好處是葉片可發射紅外線，後者只在

上面

停留幾秒鐘，整棵樹只需幾分鐘便可被掃描一遍，較好排除了光照對葉片運動的影響［1］。

實驗中，他們一共測量了多個品種的樹，其中包括2棵白樺樹，它們一棵生在芬蘭，另一棵長在奧地利，均在無風和相對固定的溼度下進行測量。資料顯示，這兩棵平均高度為5米的白樺樹，每天睡著和醒來的高度浮動範圍為10公分。

入夜以後，白樺樹的葉片逐漸下垂，直到日出前數小時達到最低點，在日出後數小時又恢復到“正常”高度[1]

。

用尼康D7000拍攝的白樺樹丨

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早睡早起，植物的頭等大事

還是查爾斯·達爾文，最先注意到了葉片與莖幹的夜間節律性運動，他明確提出這就是植物的“睡眠運動（sleep）”［2］。在他之前，法國物理學家Jean-Jacques d’Ortous de Mairan於1720年，也觀察到了含羞草的葉片在黑暗條件下仍能節律性的閉合。但達爾文比他多研究了68種植物，發現葉片的晝夜節律運動是普遍的。他推測，植物葉片到了晚上合攏睡覺應該是為了抵禦夜間的寒冷氣溫［2］。

達爾文大宗師的猜測沒有錯，

包括花花草草與樹木在內，人類、動物、昆蟲的晝夜節律活動都是為了適應環境。

這類節律運動以適應外界環境為第一要務。

以昆蟲果蠅為例，它們體內有午睡抑制基因daywake，可抑制果蠅在高溫下的活動從而避免中暑，促使其在涼爽氣溫下高效覓食或擇偶［3］。

再以人類為例，早在2006年，勞倫斯伯克利國家實驗室就提出最佳辦公室氣溫為22°，較之更高或更低的溫度都與勞動者工作效率下降有關。當室溫保持在

30

°時，人們的工作效率下降大約9%。2018年，哈佛大學公共衛生學院的一項研究重複驗證了該結論：無空調、室內平均溫度為26。3°下的年輕人，反應速度比那些在有空調、室內平均溫度為21。4℃下的人低了13%，工作效率則低10%［4］。在夏天，開不開空調很重要。

高溫補貼和開空調是科學的“職場人道主義”。丨Pixabay

除了抵禦寒冷，

植物“按時起床”還能充分進行光合作用，吸引更多的授粉昆蟲。

走到向日葵生長的土地上，我們把欣賞的目光轉向向日葵，它們則把繁育後代的花盤轉向太陽。美國加州大學戴維斯分校的研究人員發現，向東轉動的向日葵花盤比向西而立的向日葵的花盤，表面升溫更快，前來授粉的蜜蜂數量也相對多出5倍［5］。所以，一般向日葵在日出前就把花盤轉動到朝東的位置，坐等早起的蜜蜂來“採”。

向日葵，因預判太陽昇起的方向和時間而獲益。丨參考文獻［5］

睡不好，植物也“難過”

經常搭乘飛機、倒時差的人大概瞭解，該睡的時候睡不著多痛苦！

睡不好與各種代謝類疾病、心血管疾病風險上升相關。即使睡著了，外界光汙染或噪音汙染也會使身體處於應激狀態，同樣增加慢性疾病風險［6］。世界上只有極少數的物種比如一些蜘蛛能適應“顛三倒四”的睡眠。美國田納西州立大學的研究人員發現，至少有3種蜘蛛（Allocyclosa bifurca， Cyclosa turbinata，Gasteracantha cancriformis ）的生物鐘尤其快，只有17。4、18。5和19個小時，相當於每天坐飛機飛越5個時區［7］。

當樹木患有疾病或進入衰老期後，“睡眠”也會像人類一樣“輾轉反側”。

比如“睡眠週期”相對延長，比年輕的樹木更不容易“自然睡醒”［8］。如果年輕樹木的樹冠在12個小時內完成一次垂下-伸長週期，老樹需要的時間更久。但有意思的是，就像前文中的蜘蛛一樣，木蘭屬植物睡眠週期很短，正常情況下也能一夜之間完成三次樹冠上下移動的迴圈［8］。

最後，樹還會像動物一樣冬眠。德國慕尼黑理工大學的研究人員透過研究36種歐洲常見樹木與灌木後發現，山毛櫸、橡樹等樹木需要靠冬眠來躲避嚴寒，等到氣溫回升再發芽開始新生［8］。但隨著氣候變化，暖冬天氣越來越多，山毛櫸和橡樹的“生物鐘”接收到了錯誤的資訊，從而有提早發芽，以至於被凍死在早春的低溫中。

萬物皆有時序，蘋果樹不在秋天開花。

過了午夜，萬籟俱寂，白樺樹都睡著了，你也別再熬夜了。

白樺樹燈丨

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科學大院，中科院官方科普微平臺。

作者單位：中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所

參考文獻:

1，Eetu Puttonen， Christian Briese， Gottfried Mandlburger， Martin Wieser， Martin Pfennigbauer， András Zlinszky， Norbert Pfeifer。 Quantification

of

Overnight Movement

of

Birch （Betula pendula） Branches and Foliage with Short Interval Terrestrial Laser Scanning。 Frontiers in Plant Science， 2016。

2，D。Moore et al。， Exceptionally short-period circadian clock in Cyclosa turbinata： regulation

of

locmotor and web-building behavior in an orbweaving spider， Journal

of

Arachnology， 2016。

3，Quentin Geissmann， Esteban J。 Beckwith and Giorgio F。 Gilestro， Most sleep does not serve a vital function： Evidence from Drosophila melanogaster， Science Advances， 2016。

4，Jose Guillermo et al。， Reduced cognitive function during a heat wave among residents

of

non-air-conditional buildings： An observational study

of

young

adults in

the

summer

of

2016，Plos Medicine， 2016。

5，Hagop S。Atamian et al。， Circadian regulation

of

sunflower heliotropism， floral orientation， and pollinator visits， Science， 2016。

6，BMAL1-Driven tissue clocks respond independently to light to maintain homeostasis， Cell， 2019。

7，D。Moore et al。， Exceptionally short-period circadian clock in Cyclosa turbinata： regulation

of

locmotor and web-building behavior in an orbweaving spider， Journal

of

Arachnology， 2016。

8，András Zlinszky， Anders Barfod。 Short interval overnight laser scanning suggest sub-circadian periodicity

of

tree turgor。 Plant Signaling & Behavior， 2018。

本文經授權轉載自

科學大院

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果殼

ID：Guokr42

整天不知道在科普些啥玩意兒的果殼