生物的奇妙时钟

你有留意到生物的惊人时间感觉吗？植物每年发芽、生长和开花都是按照定时的。它们并非按照同一的时间——有些花在春天开放，有些在夏天，有些在秋天或初冬。可是每一品种都知道在适当的时间执行各种活动。

动物亦然。它们生育、繁殖、冬眠、迁移和做出各种行动都好像按照精确的时间表而行。请想想昆虫在冬天称为冬眠的蛰伏状态。到夏末秋初之际，虽然天气仍然温暖，它们却中断那繁忙的觅食和繁殖活动而开始准备蛰伏了。它们怎样知道冬天将到呢？

同时，有些雀鸟迁移到热带过冬。北方的春天一到，它们便首途回家。既然热带气候与雀鸟初来时没有多大变化，它们怎么知道家乡已开始暖和呢？许多人曾经提出诸如此类的问题。你也曾这样问过吗？

奇妙的计时设备

今日科学家相信生物的主要计时方法是靠光。以前一般人认为季节的气温变化使动植物发生种种反应。可是气使是无常的;它的变化年年不同。在另一方面，光则较为可靠。一年当中某一日的白昼长度年年都相同。它永不会改变。因此生物可以随着季节的进行获得准确的情报。

这并不是说气候或其位因素不致影响动植物的季节节奏。它们看来操有若干影响。可是主要的计时方法看来是白昼的长度。生物的活动依照这种奇妙的时计乃是一项相当新近的发现。

一项重要的研究

在1920年有人进行研究一种称为马利兰毛象的烟草。他们希望找出何以在接近华盛顿的地方种植便会迟开花的原因。虽然植物准备开花已有多日，但却迟迟不开而延至过了结实时间才开花。

他们进行多次的实验，可是找不出延迟开花的理由。最后他们将温室里的植物用人工减少其每日曝光的时间。此举大有所获！在温室里的植物比在外面的较早开花。这显示何以马利兰毛象在华盛顿附近会较迟开花。因为这里要到夏末白昼的光线才会缩短至使植物开花的适当长度！

光也同样地影响到其他植物的功能吗？进一步的研究表明答案是肯定的。据发现植物可以分为三组，根据它们对白昼的长度反应而定。

第一组包括几种植物，例如番茄和青瓜等，它们是不计较白昼长度的。第三组称为“短日”植物。它们直至每日的白昼缩短至若干小时以下才开花。第三种称为“长日”植物，它们的开花是倚靠白昼伸长至若干小时以上。

发现的结果

这些研究解答了许多问题。它们解释某些植物何以在年内不同时间种植，但仍在同一时间开花。它们也透露何以某些植物在特定的地区内开花，但在其他地方却不开花。

农业学家现在循例决定植物对光的需求度。有些需要一定的白昼长度。例如，有几种洋葱和黄豆仅在大约150哩的纬度地带内栽种才会长得好。倘若在该地带以北或以南栽种就可能没有收获了。

植物对自昼时间的需求度可能使许多爱花人士失望。他们旅行时也许从外地带点花朵鲜艳的植物回去种在自己花园里，但回家后它却不开花。为什么呢？他居住之处的白昼长度也许不适宜于那种植物开花。

例如，有一种栽于岩石的景天属植物生长在美国维蒙特州南部。它需要每日十六小时或以上的阳光才会开花。在维蒙特州它这项需求可以获得满足。可是，如果将其带往最南部便会因白昼阳光较短而不开花了。

在另一方面，居住在北缅因州的人可以为那里很少或没有豕草而感激。豕草非至白昼减为十四小时半便不开花。这事在北缅因州要到八月一日以后才发生，因此在冬季来临以前，豕草并没有充分的时间使种籽成熟。

植物对光的探察方法

获悉植物对白昼长度的反应使我们可以看出另一件事实。植物必定在体内有些东西使其察出白昼长度的变化而加以反应。最近科学家在植物里单独抽出一种物质，称为“植物铬”。

植物铬是一种对光线很敏感，可以吸收红光的浅蓝色素。事实表明许多植物暴露在红色光波之下会成熟得更快。因此光线在植物铬上所生的作用支配着植物从种籽阶段至成熟的生长变化。但这种作用怎样进行还未明暸。

操纵光线

现在许多园艺家正充分利用植物对光发生反应的知识。他们借着调整曝光程度使植物在指定的时候开花。因此他们可以在冬天欣赏夏季的花，应该在秋天开花的植物也可以改在其他季节开花。

例如，菊花本来是秋天开花的植物。但它可以被改在夏天开花。方法仅是在下午用纸板盒盖着它，到早晨将纸盒移去便行。延长黑暗的时间使菊花发出好像对秋天的反应，于是它们便与夏天花卉一齐开花了。

另一方面，有人也许喜欢在冬季欣赏夏天开花的花卉。于是在白昼完结后加上人造光线，植物便会发出好像夏季长日来临时的反应。它们遂能在日短的冬天开花。

对动物的影响

发现了白昼长度对植物所生的惊人作用后，研究家进一步探测光线是否对动物有同样影响。研究结果发现多种动物在季节的活动上也按照白昼长度而行。

第一次雀鸟实验是对椋鸟施行。椋鸟的正常求偶时间是在春天，那时日子逐渐变长。可是，在冬季的题目若在日落后用人工光线使椋鸟以为日子已变长，数日后椋鸟便开始蜕毛而换上春天求偶季节的鲜艳羽毛了。由于它们每日暴露在加长的光线下，生育时间竟提早了四个月！

研究家也用白鼬作相同的实验，它们本来也是在春天或初夏生育的。这种小动物暴露在加长的光照下会改在冬天求偶。椋鸟和白鼬都是长日动物。它们都是在较长的光度下引起性欲反应的动物。

可是，其他动物如山羊、绵羊和鹿都是在秋天生育的。较短的白昼影响它们的性态。因此养羊者若希望获得早春的小羊，可以在夏末缩短它们暴露于白日下的时间。借着在七、八月日暮之前将绵羊关在暗处，繁殖作用便会提早。

科学家用昆虫进行许多有趣的实验，包括蚕在内。蚕在秋天产卵，经过冬眠时期。它们在春季将卵子孵成幼虫。幼虫不久变成蛹，然后长成为蛾。但它们若在初夏产卵便不必经过蛰伏时期了。

实验透露何以在初夏所产的卵不进入蛰伏状态，而在秋天所产的则然，这都是受白昼长度所支配。借着人工调整的光线，蚕蛾可以世代繁殖而卵子无须进入蛰伏状态。可是当曝光长度改变时，蚕蛾新产的卵又恢复蛰伏状态了。

动物也和植物一样，体内显然有些结构使其对白昼长度发生各种反应。有人相信这与荷尔蒙有关。但光长的讯息怎样接受或传送还未为人所尽知。

人类对创造的奇妙虽然知得不少，我们却同时意识到还有许多不可思议的地方。研究生物对光的反应便是一例。