生物的奇妙時鐘

你有留意到生物的驚人時間感覺嗎？植物每年發芽、生長和開花都是按照定時的。它們並非按照同一的時間——有些花在春天開放，有些在夏天，有些在秋天或初冬。可是每一品種都知道在適當的時間執行各種活動。

動物亦然。牠們生育、繁殖、冬眠、遷移和做出各種行動都好像按照精確的時間表而行。請想想昆蟲在冬天稱為冬眠的蟄伏狀態。到夏末秋初之際，雖然天氣仍然溫暖，牠們卻中斷那繁忙的覓食和繁殖活動而開始準備蟄伏了。牠們怎樣知道冬天將到呢？

同時，有些雀鳥遷移到熱帶過冬。北方的春天一到，牠們便首途回家。既然熱帶氣候與雀鳥初來時沒有多大變化，牠們怎麼知道家鄉已開始暖和呢？許多人曾經提出諸如此類的問題。你也曾這樣問過嗎？

奇妙的計時設備

今日科學家相信生物的主要計時方法是靠光。以前一般人認為季節的氣溫變化使動植物發生種種反應。可是氣使是無常的;它的變化年年不同。在另一方面，光則較為可靠。一年當中某一日的白晝長度年年都相同。它永不會改變。因此生物可以隨著季節的進行獲得準確的情報。

這並不是說氣候或其位因素不致影響動植物的季節節奏。它們看來操有若干影響。可是主要的計時方法看來是白晝的長度。生物的活動依照這種奇妙的時計乃是一項相當新近的發現。

一項重要的研究

在1920年有人進行研究一種稱為馬利蘭毛象的煙草。他們希望找出何以在接近華盛頓的地方種植便會遲開花的原因。雖然植物準備開花已有多日，但卻遲遲不開而延至過了結實時間才開花。

他們進行多次的實驗，可是找不出延遲開花的理由。最後他們將溫室裡的植物用人工減少其每日曝光的時間。此舉大有所獲！在溫室裡的植物比在外面的較早開花。這顯示何以馬利蘭毛象在華盛頓附近會較遲開花。因為這裡要到夏末白晝的光線才會縮短至使植物開花的適當長度！

光也同樣地影響到其他植物的功能嗎？進一步的研究表明答案是肯定的。據發現植物可以分為三組，根據它們對白晝的長度反應而定。

第一組包括幾種植物，例如番茄和青瓜等，它們是不計較白晝長度的。第三組稱為「短日」植物。它們直至每日的白晝縮短至若干小時以下才開花。第三種稱為「長日」植物，它們的開花是倚靠白晝伸長至若干小時以上。

發現的結果

這些研究解答了許多問題。它們解釋某些植物何以在年內不同時間種植，但仍在同一時間開花。它們也透露何以某些植物在特定的地區內開花，但在其他地方卻不開花。

農業學家現在循例決定植物對光的需求度。有些需要一定的白晝長度。例如，有幾種洋蔥和黃豆僅在大約150哩的緯度地帶內栽種才會長得好。倘若在該地帶以北或以南栽種就可能沒有收穫了。

植物對自晝時間的需求度可能使許多愛花人士失望。他們旅行時也許從外地帶點花朵鮮豔的植物回去種在自己花園裡，但回家後它卻不開花。為什麼呢？他居住之處的白晝長度也許不適宜於那種植物開花。

例如，有一種栽於岩石的景天屬植物生長在美國維蒙特州南部。它需要每日十六小時或以上的陽光才會開花。在維蒙特州它這項需求可以獲得滿足。可是，如果將其帶往最南部便會因白晝陽光較短而不開花了。

在另一方面，居住在北緬因州的人可以為那裡很少或沒有豕草而感激。豕草非至白晝減為十四小時半便不開花。這事在北緬因州要到八月一日以後才發生，因此在冬季來臨以前，豕草並沒有充分的時間使種籽成熟。

植物對光的探察方法

獲悉植物對白晝長度的反應使我們可以看出另一件事實。植物必定在體內有些東西使其察出白晝長度的變化而加以反應。最近科學家在植物裡單獨抽出一種物質，稱為「植物鉻」。

植物鉻是一種對光線很敏感，可以吸收紅光的淺藍色素。事實表明許多植物暴露在紅色光波之下會成熟得更快。因此光線在植物鉻上所生的作用支配著植物從種籽階段至成熟的生長變化。但這種作用怎樣進行還未明暸。

操縱光線

現在許多園藝家正充分利用植物對光發生反應的知識。他們藉著調整曝光程度使植物在指定的時候開花。因此他們可以在冬天欣賞夏季的花，應該在秋天開花的植物也可以改在其他季節開花。

例如，菊花本來是秋天開花的植物。但它可以被改在夏天開花。方法僅是在下午用紙板盒蓋著它，到早晨將紙盒移去便行。延長黑暗的時間使菊花發出好像對秋天的反應，於是它們便與夏天花卉一齊開花了。

另一方面，有人也許喜歡在冬季欣賞夏天開花的花卉。於是在白晝完結後加上人造光線，植物便會發出好像夏季長日來臨時的反應。它們遂能在日短的冬天開花。

對動物的影響

發現了白晝長度對植物所生的驚人作用後，研究家進一步探測光線是否對動物有同樣影響。研究結果發現多種動物在季節的活動上也按照白晝長度而行。

第一次雀鳥實驗是對椋鳥施行。椋鳥的正常求偶時間是在春天，那時日子逐漸變長。可是，在冬季的題目若在日落後用人工光線使椋鳥以為日子已變長，數日後椋鳥便開始蛻毛而換上春天求偶季節的鮮豔羽毛了。由於牠們每日暴露在加長的光線下，生育時間竟提早了四個月！

研究家也用白鼬作相同的實驗，牠們本來也是在春天或初夏生育的。這種小動物暴露在加長的光照下會改在冬天求偶。椋鳥和白鼬都是長日動物。牠們都是在較長的光度下引起性慾反應的動物。

可是，其他動物如山羊、綿羊和鹿都是在秋天生育的。較短的白晝影響牠們的性態。因此養羊者若希望獲得早春的小羊，可以在夏末縮短牠們暴露於白日下的時間。藉著在七、八月日暮之前將綿羊關在暗處，繁殖作用便會提早。

科學家用昆蟲進行許多有趣的實驗，包括蠶在內。蠶在秋天產卵，經過冬眠時期。牠們在春季將卵子孵成幼蟲。幼蟲不久變成蛹，然後長成為蛾。但牠們若在初夏產卵便不必經過蟄伏時期了。

實驗透露何以在初夏所產的卵不進入蟄伏狀態，而在秋天所產的則然，這都是受白晝長度所支配。藉著人工調整的光線，蠶蛾可以世代繁殖而卵子無須進入蟄伏狀態。可是當曝光長度改變時，蠶蛾新產的卵又恢復蟄伏狀態了。

動物也和植物一樣，體內顯然有些結構使其對白晝長度發生各種反應。有人相信這與荷爾蒙有關。但光長的訊息怎樣接受或傳送還未為人所盡知。

人類對創造的奇妙雖然知得不少，我們卻同時意識到還有許多不可思議的地方。研究生物對光的反應便是一例。