跳动城乡网对于许多人来说，植物可能看起来是静止的，甚至有点呆板。但绿色植物实际上会动。例如，如果你观看一段向日葵幼苗从土壤中冒出来的延时视频，你会发现它并不是笔直地向上生长。相反，随着向日葵的生长，它的花冠会旋转，扭曲成螺旋状，总的来说，它会扭来扭去——尽管速度非常慢。
现在，由科罗拉多大学博尔德分校的OritPeleg和特拉维夫大学的YasmineMeroz共同领导的研究人员发现了这些混乱运动(也称为“回旋运动”)的作用。在温室实验和计算机模拟中，该小组表明向日葵利用回旋运动在周围环境中寻找阳光斑块。
“很多人并没有真正考虑植物的运动，因为作为人类，我们通常以错误的帧速率观察植物，”这项研究的共同作者，生物前沿研究所和计算机科学系副教授佩莱格说。
研究小组于8月15日在《物理评论X》杂志上发表了其研究成果。
这些发现未来或许能帮助农民找到新的策略，以更有效的方式种植多种作物。
“我们的团队在昆虫群和其他动物群体的社会互动方面做了大量研究，”该研究的主要作者、BioFrontiers博士后研究员ChantalNguyen说。
“但这项研究特别令人兴奋，因为我们在植物中看到了类似的动态。它们扎根于地。”
达尔文的黄瓜
阮补充说，植物通常不会像动物那样四处移动，而是随着时间的推移向不同的方向生长。根据历史记载，达尔文在从贝格尔号航行归来后很长一段时间内都对这一现象着迷不已。
19世纪60年代，达尔文因身患多种疾病而行动不便，他在家里花了好几天时间观察植物。他种下了黄瓜和其他植物的种子，然后追踪它们的根部每天如何移动——最终绘制出的地图看起来杂乱无章。
1863年，他在写给一位朋友的信中说道：“我对我的卷发感到十分好奇——这正是我所喜欢的琐碎工作。”
无论是否觉得好笑，达尔文都无法解释为什么他的一些卷须会扭曲。
这个谜团也让物理学家Meroz感到困惑。2017年的一项研究为她指明了正确的方向。在这项研究中，由布宜诺斯艾利斯大学领导的科学家在狭窄的条件下种植了一排排向日葵。他们发现，这些植物自然而一致地排列成锯齿状，几乎像拉链的齿一样。这种排列可能有助于植物作为一个群体最大限度地利用阳光。
梅罗兹想知道植物的摆动是否是驱动植物生长这种模式的引擎。
“对于攀缘植物来说，很明显，它是为了寻找可以缠绕的支撑物，”植物科学和食品安全教授梅罗兹说。“但对于其他植物来说，尚不清楚为什么这样做是值得的。”
太阳出来了
为了找到答案，她和同事们种植了五株一周大的向日葵。然后，他们像达尔文一样，绘制出了植物在一周内如何生长的图谱。
接下来，阮和佩勒开发了一个计算机程序来分析向日葵生长背后的模式。研究人员还可以利用他们的计算机模拟来观察如果向日葵移动得更多或更少会发生什么——换句话说，如果它们随意摆动或以缓慢而稳定的模式摆动。
研究小组发现，如果数字植物一点也不摆动，它们最终都会以直线的方式相互倾斜。相反，如果它们摆动过多，它们就会以随机的方式生长。然而，如果它们的移动恰到好处，向日葵就会形成那种明显的锯齿形，而现实生活中的植物则能获得大量的阳光。阮解释说，植物似乎会绕着圆圈旋转，以找到最佳光照来源，然后朝那个方向生长。
“当你在系统中添加一点噪音时，植物就会探索周围的环境，并适应那些可以让每株植物获得最大光照的配置，”她说。“这恰好导致了我们看到的这种漂亮的锯齿形图案。”
在未来的实验中，研究人员将测试向日葵在更复杂的排列中如何生长。就梅罗兹而言，她很高兴看到植物因其实际的推动作用而获得一些赞誉。
“如果我们都和植物生活在同一个时间尺度上，你走在街上就能看到它们在移动，”她说。“也许我们都会把植物当作宠物。”
