葵花朵朵向太阳

太阳带给我们光明与热量，大地上的万物都离不开太阳。在希腊神话里，有位名叫克吕提厄（Clytie）的海洋女神，她倾慕太阳神赫利俄斯（Helios），朝思暮想。她每天望著天上金色耀眼奔驰的马车，祈祷赫利俄斯停下马车看她一眼，只要一眼就可以。但女神的愿望并没有实现，赫利俄斯每次驾马车匆匆经过，都不曾为她驻足。就这样持续了九天九夜之后，克吕提厄逐渐变成一株植物，美丽的脸庞变成了花朵，秀美的身体变成了枝叶——她变成了一株向日葵，花盘随着太阳升落而转动，继续向太阳神表达她的深切爱意。

向日葵（ Helianthus Annuus L.）在不同地方有很多别名，在河北唐山叫作“日头转”，在承德叫“照阳转”，任丘叫“望天葵”，山东济南叫“照样花”，昌乐叫“向阳花”，莒县叫“转日葵”，栖霞叫“转日莲”，湖南邵阳叫“盘头瓜子”。有趣的是，尽管这些名字各不相同，但是除了“盘头瓜子”更显吃货精神外，其余名字都反映了向日葵的重要特征——面朝太阳，随太阳运行而转动。向日葵在其他语言里也都有类似的意思，例如在西班牙语里的girasol，以及法语里的tournesol，都含有绕太阳转动的意思。

提到向日葵，不能不提著名的后印象派画家梵高（Vincent van Gogh）。梵高画了很多幅向日葵，而且他画的向日葵非常有名，价值连城。梵高为什么钟爱向日葵呢？这可能有两个原因，首先，自1888年从巴黎搬到法国南部阿尔勒后，他不再画早期那些阴暗色调的画，而是喜爱画色彩鲜明的风景和花卉。其次，他可能是受到了另一位后印象派大师高更（Paul Gauguin）的鼓励。

向日葵的前世今生

世界上野生的向日葵分布在北美洲和中美洲地区。大约在公元前1000年前后，北美洲的印第安人就将野生的向日葵进行了驯养，野生的向日葵有很多花冠，但花冠很小，经过驯养后的向日葵只有一个大的花冠。印第安人把葵花籽做成各种食物，或者用来榨油。到了公元1500年前后，西班牙探险家将向日葵带到了欧洲，由此看来，希腊神话里克吕提厄所变成的花儿，应该不是现在的向日葵，最多是野生的向日葵或者其他可以随太阳转动的植物。

在我国《诗经》中，有一首作于西周时代的诗歌《豳风·七月》，其中有“七月亨葵及菽”一句。宋代司马光《客中初夏》诗云：“四月清和雨乍晴，南山当户转分明。更无柳絮因风起，惟有葵花向日倾。”诗中也提到了葵花，还说葵花会向着太阳倾斜。但是，这两首诗里的“葵”和“葵花”都不是向日葵，而是其他一些植物，因为向日葵在明朝时才传入中国。

明末学者赵崡所著《植品》是目前所知最早记述向日葵的书籍，该书出版于万历四十五年（1617年），书中这样描写向日葵：“又有向日菊者，万历间西番僧携种入中国。干高七八尺至丈余，上作大花如盘，随日所向。花大开则盘重，不能复转。”数年之后，明代文人、农学家王象晋在其编撰的农业专著《群芳谱》（1621年）里也提到了向日葵，并作了更为详细的描述：“丈菊，一名西番菊，一名迎阳花。茎长丈余，干坚粗如竹。叶类麻，复直生。虽有旁枝，只生一花；大如盘盏，单瓣色黄，心皆作窠如蜂房状。至秋已转紫黑而坚。取其子种之，甚易生。”这两本书中所描述的向日葵，与我们今天所见到的向日葵非常吻合。

葵花为何向太阳

我们知道向日葵在白天总是把它的“脸”——花盘——对着太阳，一天当中在不同的时间太阳在天空中的位置不同，向日葵的花盘朝向的位置也不同，随着太阳而转动。早在1880年，提出进化论的达尔文（Charles Darwin）就在他的著作中记述了向日葵的花盘每天向着太阳转动的现象。这种转动有什么意义呢？如果没什么用途，那岂不是白白浪费力气？

在高山顶上，即使盛夏时节气温也很低，甚至还有冰雪。这样的山顶一般没有高大的植物，以低矮的草本植物居多。每当盛夏来临，山顶上各种野花盛开，如同花毯。高山上的一些花很低矮，远不如向日葵那样挺拔，但是它们的花朵也会在白天时跟随太阳的方位转动，例如北极罂粟（ Papaver radicatum ）以及毛茛科的一些植物如雪毛茛（ Ranunculus adoneus ）等。这些花始终面朝太阳，是因为这样可以积蓄热量，吸引昆虫前来授粉。花朵的花瓣像一只小碗，起着类似凹面镜的作用，可以反射阳光，并将光线和热量集中在花柱上。生活在高山上低温环境里的昆虫在白天需要升高体温，加快代谢，才能活动自如。这种可以“聚热”的花朵就成了吸引它们前来取暖的地方，它们在取暖的同时也顺便帮花儿授了粉。

如果用绳子把这些花的花朵固定，不让它们随太阳转动，那么它们所结的籽粒就会减少，影响它们的繁殖。这说明，随着太阳转动是这些花儿适应环境的表现。向日葵也是如此，它们的花盘随着太阳转动，同样可以使花盘温度升高，吸引昆虫前来授粉。

歌曲《吉祥三宝》里小女孩问：“星星出来太阳去哪里了？”太阳落山，夜空里登场的就是月亮和星星了。那么，当太阳下山，月亮出来，向日葵是不是又见异思迁，跟着月亮转动呢？研究人员发现，太阳落山后，向日葵会在几个小时内完成一个掉头的动作，就是把傍晚时转向西的花盘慢慢转回到东向来。所以，向日葵非但没有见异思迁跟着月亮转，而是始终如一，转头向东，静静等待黎明的到来，开始追随太阳足迹的新一天。如果用绳子绑住，不让它回头，或者把盆子掉个方向，第二天它们就回不到东方了。

除了用绳子束缚外，还可以通过人为改变花盘的朝向，例如可以每天把种在盆子里的向日葵调转方向，让向日葵的花盘在白天背对太阳。与北极罂粟等高山植物类似，如果把向日葵的花盘用绳子固定，或者调转向日葵的方向，让它不能正常转动，它种子的产量也会降低。

地球上的向日葵天天随着太阳转，如果把向日葵带到天上，让它生长在空间站里，是不是还会这样？1983年，“哥伦比亚号”航天飞机载着12株向日葵的幼苗进入太空，摄像机实时拍摄这些向日葵的“一举一动”，结果显示这些向日葵在没有重力的空间站里仍然会对着光源转动头盘，但是转动的幅度明显减小。

德国宗教界的科学家珂雪（Athanasius Kircher，1602—1680）曾经根据向日葵随着太阳转动的原理，构想了一个通过向日葵来判断时间的装置。我们知道向日葵的花盘在白天对着太阳，在不同的时间太阳在一天当中的位置也不同，向日葵的花盘朝向的位置也随之变化。如果先计算出向日葵花盘每天在不同时间朝向哪个角度，把这些参数标记出来，就可以用来判断时间了：在任意时刻如果我们想知道时间，只需看看向日葵花盘对准的是哪个角度就可以了。这样的向日葵时钟有个很大的缺点，就是夜晚以及阴雨天无法使用。另一个问题是：每天太阳在天空里升起、落下的位置和时间是在缓慢变化的，从春季到夏季，每天白天太阳升起的时间会越来越早，太阳升起的方位也越来越偏向东方，这意味着向日葵花盘的转动角度也会发生改变，会影响向日葵时钟的精确性。

激素调节向日葵转动

有一些矮脚虎品种的向日葵，它们不能合成促进生长的赤霉素，所以无法长高，与普通的向日葵相比，显得像侏儒。这些“侏儒向日葵”没有随太阳转动的特征，但当研究人员给它们注入具有促进生长作用的赤霉素，它们就可以长高了，在长高的同时，也开始随太阳而转动。另一方面，普通向日葵主要在成熟之前的生长旺盛期，花盘的转动比较明显，到了快要成熟的时候，茎干越来越粗壮，不再长个头了，花盘也不再随太阳转动。赵崡在《植品》中就提到“花大开则盘重，不能复转”，意思是当向日葵长大了，头就不能随太阳而转动了。这两个方面的证据说明，向日葵的追日特征与它的生长是有密切关系的。

向日葵在生长时，茎干不同部位的生长速度不同。在白天时，茎干内部背对太阳的西北侧生长较慢，而东南侧生长较快，使得花盘逐渐转向南方和西方。在夜晚，由于茎干内部的西侧生长较快，把花盘顶向东方。我们中学时在物理课上学过双金属片温度计，由两种膨胀系数不同的金属片焊接在一起，当温度升高时，膨胀系数大的金属伸长较多，就会使金属片弯向膨胀系数低、伸长少的一侧，如此一来，就可以根据弯曲程度来判断温度。向日葵茎干内不同部位生长速度不同导致花盘朝向生长速度慢的那一面，与这种金属片是同样的道理。

夜晚时的情形刚好与白天相反。夜晚期间，向日葵茎干西北侧生长加速，当茎干内部的西北侧长度超过东南侧后，就会把花盘顶起，花盘恢复朝东的方向，静待翌日旭日东升。对茎干里那些与生长有关的激素和它们的基因进行检测，结果发现它们的表达也刚好相反，这边高时那边低，那边高时这边低。

动物分泌生长激素促进生长，类似地，植物能够分泌赤霉素和生长素等激素促进生长。一般来说，许多动物和植物都是在夜晚分泌促进生长的激素较多，所以在夜间生长较快。

激素要通过与受体结合才能够发挥作用，受体基因的表达以及受体分子的数量决定了植物对激素的敏感性。对很多生物来说，激素受体基因的表达和受体的数量都受到生物钟的调节，这就意味着植物对激素的敏感性也受到生物钟的控制。

假设我们去商店买一双鞋，原则上只要我们有钱就可以买，但是实际情况并不是有钱就能买到。如果我们在鞋店打烊的时间去买，人家不开门，当然是买不到的。在基因调控里有一个词叫“门控”，意思是说基因只在某些条件下才能发挥功能，如同一扇门只在特定的时间段打开。生物钟对植物激素的调节也是如此，那些感受激素的受体只在晚上才被合成出来。如果说激素相当于买鞋的钱，那么有了激素相当于具备了买鞋的前提条件，但不是充分条件，因为只有激素而没有受体也发挥不了作用。 Exxz5ffn1sw4qjxP23rWieDBWkxRUFSYIQSVuclsAyP3eqIduq4xUzFY0jA2P9FV