葵花为什么要面朝太阳？

方舟子

法学教授刘最近给我发了几篇文章，一些法律文章和一些论文。在…之中

有一组他在1998写的文章《关于向日葵的陈述与对话》，大意是经过他自己的学习。

门的观察表明，向日葵并不像大多数人认为的那样随太阳旋转；从逻辑上讲，

向日葵不能旋转。"这么厚又硬的东西怎么能随意旋转呢？"；仅限所有参考书

说向日葵转而不说它怎么转，说明编辑们在这个问题上“囊中羞涩”“饥不择食”。

缺货”，我根本说不出来。但是所有的参考书和教科书都说向日葵是日本的，他们上当受骗了。

世界上有60亿人。他写过一篇文章《向日葵如何面对太阳？文章揭穿这个大骗局，投几票。

报刊不收，只好在网上发布，没有引起反响。他感到很难过，“对

为了与无知、欺骗、荒谬作斗争，我想在网上再发表一次，呼吁“向日葵只往东，往日本。”

葵不背对太阳。请中小学教师、作家、科普作家、工具书编纂者。

小心，不要再愚弄全人类了。"

其实只要观察过向日葵的人，都难免会有同样的困惑，虽然可能不会像刘教授那样愤怒。

愤怒。比如作家张抗抗写过一篇散文《向日葵》，她背对着泰在天山脚下发现了一大片。

阳光下的向日葵，“却依然漠然，一动不动，倔强地朝东，只有。”

将一圈圈绿色托盘指向西斜的太阳。”忍不住问了一连串问题:“那是众所周知的。

花儿对着太阳是弥天大谎吗？”“什么世界的向日葵，从来都不是。

有围着太阳转的习性，还是天山脚下的向日葵突然改变了遗传基因？

为了一个叛逆的例外？”“它们一定是从外地引进的一些特殊品种，是天山的雪和水滋养的。

养，成为另一种向日葵种群？"...我上幼儿园的时候，我家阳台是种的。

我见过一朵向日葵，我一直在想为什么它一动不动，没有二唱的“向日葵开花”。

敬太阳。“不过，我没有那么多问题，只怪没种好向日葵的原因。

向日葵起源于北美，1510年被西班牙殖民者带回欧洲，万历年间被传教士带回。

进入中国。西方博物学家已经注意到向日葵的向阳方向，明末清初的学者也记录了向日葵。

当时还特别提到是日本化的。1688发表的《读书镜》更是详细:“向日葵，一朵。

名字叫西番葵。一两英尺高，叶子比蜀葵大，尖窄，有许多凹口。六月花开，每根杆子顶上只有一朵花。

黄色是一颗大心脏，它的形状像一个盘子。随着太阳转动，如果太阳升起，花朵会朝东，而花朵会在一天的中间直上，在一天的西边。

重花朝西。中国最初的向日葵是指向日葵，也指日本，唐宋诗人曾多次吟诵，如

杜甫诗:“夔火倚日，物性难胜。”(啤酒花的意思是豆叶)梅姚晨的诗《向日葵》:

“这颗心不是天生的旭日东升，我愿意相信小草是可以被砸碎的。”刘克庄《葵》诗:“旧墙长荫，园中荒芜。

植被很深。你有没有接触过雨露不改初心？可见“葵花”自古以来就与“襄阳”有着密切的联系。

一起。我怀疑向日葵的名字是从“张炬”和“西番居”第一次介绍到“向日葵”时改过来的。

“西番葵”与其日本取向有关，以至于现在的“向日葵”指的是向日葵，甚至使它

有评论者误以为唐宋诗人所说的向日葵也是指向日葵。

那么向日葵是在走向太阳吗？这真的是一个愚弄了几乎所有人的大骗局吗？回答

是的:要看处于什么成长阶段。像参考书上说的向日葵“经常对着太阳”，是吗？

确切地说，这是造成无数人误解的原因，张抗抗的疑惑和刘的愤怒。向日葵来自

从发芽到花盘开花这段时间确实阳光充足，白天它的叶子和花盘都跟着太阳走。

东转西，但并不立即跟随。植物学家测得它的盘面方向在太阳后面约12。

度，或48分钟。太阳下山后，向日葵盘再次缓慢摆动回来，大约在凌晨3点

面朝东方，等待太阳升起。但是，一旦圆盘盛开，它就不再转向太阳，而是被固定。

东方。刘和张抗抗看到了盛开的向日葵，所以他们只看到它们一动不动地躺在地上。

往东。

绿色植物向阳的目的其实是为了充分利用阳光进行光合作用，所以向阳比较实用。

技术上来说是向光性。虽然古人很早就注意到了植物的向阳性(最晚在三国时期，

曹植《求亲表》说:“葵花叶若斜，太阳不回光，终是诚。”

是啊。)，但只解释为“物理性质”，用作比喻，却没想到用科学方法去研究。

它很神秘。是生物学之父达尔文首先研究了植物的向光性。他在绥北

当这个女孩环游世界时，她带了一些鸟。为了喂养这些鸟，她在小屋里种了一种草。

芦苇草。船舱里一片漆黑，只有窗户透进阳光。达尔文注意到小草的幼苗正对着窗户。

弯曲成长。但在接下来的几十年里，达尔文一直忙于创立进化论，直到晚年。

一系列实验研究了向光性，总结在1880出版的《植物的运动力》一书中。

一些实验结果。达尔文用草籽做了这些实验。当草的种子发芽时，胚芽被盖住了。

胚芽鞘的一层，它首先破土而出，保护胚芽在出土时不受损伤。达尔文发现了细菌。

鞘是向光性的关键。如果种子种植在黑暗中，它们的胚芽鞘会垂直向上生长。如果

让阳光从一边照在幼苗上，胚芽鞘向着阳光的方向弯曲。如果胚芽鞘的顶端被切掉，或者

覆盖着不透明的东西，虽然光还能照射胚芽鞘，但是胚芽鞘已经不向着光弯曲了。如果它被使用

当一个透明的东西覆盖在胚芽鞘上时，胚芽鞘向光的方向弯曲，甚至被不透明的黑砂掩埋。

胚芽鞘只留尖部，被埋没的胚芽鞘仍然向着光弯曲。达尔文推测在胚芽鞘的顶端

末端分泌一种信号物质，向下运输到弯曲部分，导致胚芽鞘定向。

光线弯曲。

达尔文的发现随后引起了生物学家的极大兴趣。1913，丹麦生物学家博伊

彼得·博伊森-詹森进一步验证了达尔文的推测。他切掉了胚芽鞘

尖，在切面上抹一层凝胶，再把尖放回去，胚芽鞘的向光性不变。但是

如果你在中间放一块不透水的云母片而不是凝胶，向光性就消失了。而且，只有云

只有将主片插在截面的背光侧，才能防止向光性。如果插在光面，向光性为正。

经常。这表明信号物质是从胚芽鞘的顶端传递到胚芽鞘的背光面，这使得那里的细胞

生长速度比光面快，导致弯曲。Paal确认Boyson-

简森的结果。他在黑暗中切下胚芽鞘的顶端，用光照射，然后把它放回胚芽鞘。

面，但当把它从中心移开，放在一边时，他发现胚芽鞘在生长时向另一边弯曲。

在1925中，H. Soding发现，如果切掉胚芽鞘的顶端，胚芽鞘的生长会受到抑制。

但如果把切下的胚芽鞘尖放回去，胚芽鞘的生长会恢复正常，说明胚芽鞘尖。

含有刺激细胞生长的信号物质。1926，一个荷兰研究生，弗里茨去了，用了一个

分离这种信号物质的简单方法。他切下燕麦胚芽鞘的顶端，放在琼脂上。

放几个小时，然后把琼脂放在胚芽鞘的残体上。发现琼脂能刺激胚芽鞘的生长，表明存在

能刺激生长的物质从胚芽鞘顶端渗透到琼脂中。这种物质后来被称为生长素。二

几年后，文特尔发明了一种定量测定生长素活性的方法。他把琼脂用生长素浸泡过

在燕麦胚芽鞘残余的一侧，在黑暗中，燕麦胚芽鞘会向另一侧弯曲。所以在黑暗中

生长一个半小时后，测量胚芽鞘的弯曲度，弯曲度越大，说明琼脂中含有生长素活性。

性越强(比如用的胚芽鞘尖越多)，这种方法后来被称为燕麦试验。写作

Kurt还发现生长素的不均匀分布导致了植物的向光性。让光线从一边照在胚芽鞘的顶端，

然后切掉胚芽鞘的尖端，放在两个琼脂平板上，一个在原来的背光面，一个在光照面。几个

小时后，用燕麦试验法测定这两个琼脂平板中所含生长素的活性，发现背光的几乎

它是面向光的那个的两倍大。

那么这种生长素是什么化学物质呢？不幸的是，胚芽鞘顶端含有的生长激素

数量太少，无法提取、纯化和确定其化学结构。科学家只能使用其他

燕麦法测定提取物的生长素活性。1931年，荷兰科学家Kogel和Arie J. Haagen-Schmidt首次从人类弗里茨·克格尔体内提取出一种能够刺激植物生长的物质，并称之为生长素A(即三油酸甘油酯)。Kogel后来从人尿中提取了几种生长素，其中β-吲哚乙酸活性最强，其实早在1885年就从发酵液中提取出来了，但当时人们并不知道它是一种生长素。β-吲哚乙酸已成为第一种真正的生长素，也是最重要的生长素。现在我们在分子水平上对生长素的作用机制有了一定的了解，但很多细节还不清楚。简单来说就是这样的:光(蓝光最有效，弱蓝光一两秒就能引发向光性)照射芽尖，被光感受器(一些蛋白质，包括一种叫向光性蛋白的黄素蛋白)吸收，刺激生长素的合成。光刺激向阳面和背光面的生长素合成，但背光面的生长素合成高3倍。在芽尖合成的生长素通过维管组织和细胞膜向下运输。

蛋白质受体结合，刺激细胞壁伸长。由于背光表面中生长素的高浓度，背光表面

一些细胞被拉伸得更长，因此向光滑表面弯曲。生长素还具有许多特性，其中之一是:如

如果果实含量过高，会抑制而不是刺激植物的生长。

现在让我们回到向日葵。很显然，向日葵的叶子和花盘之所以能向着太阳旋转，并不一定像刘教授想象的那样“除非它的脖子上安装了轴承”。在阳光下，

向日葵背光侧生长素含量增加，刺激背光侧细胞伸长，从而慢慢向太阳旋转。

太阳下山后，生长素重新分配，向日葵慢慢转回原来的位置，也就是东方。

花盘盛开后，向日葵停止生长，把花盘固定在东边。为什么最后会这样？

面向东方而不是另一个方向或向上？这可能是自然选择的结果，对向日葵的繁殖影响很大。

好处。向日葵花粉怕高温。温度高于30摄氏度就会被灼伤，所以是固定的。

在东部，可以避免中午阳光直射，减少辐射量。然而，磁盘一大早就暴露在阳光下。

但有助于干燥夜间凝结的露水，减少被霉菌侵袭的可能性，而在寒冷的早晨，

在阳光的照射下，向日葵盘变成了一个温暖的小窝，可以吸引昆虫留在那里帮助授粉。

通过上面的介绍，我觉得排除刘、张抗抗和一些观察过向日葵的人就足够了。

人和孩子都糊涂了。他们不相信常识，可以自己做观察和验证，敢于挑战权威。这是

有价值。遗憾的是，他们的观察既不系统也不详细，也未能查阅到足够的专业资料。

所以，我很疑惑，甚至草率的下结论说自己被骗了。在科学问题上，只有探索和怀疑。

上帝是不够的。当然，有些字典和科普文章不严谨甚至错误，也有一定责任。

任，应该做出相应的改变。

2004.9.20

(《科学世界》2004年第10期)