新研究解开了向日葵舞蹈之谜

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一项新研究表明，密集种植的向日葵通过随机运动来确保最佳的阳光捕获，凸显了在植物生长和相互支持中的周期性运动作用。

以色列特拉维夫大学的研究团队发现，在密集环境中生长的植物通过“循环”（circumnutations）的固有随机运动来优化阳光捕获并最大限度减少相互遮蔽。这项研究揭示了这些运动在集体层面上增强光合作用的重要性，解开了自达尔文以来困扰科学家的长期难题。

最近发表在《物理评论X》（Physical Review X）上的研究中，研究人员分析了向日葵如何“知道”以最佳方式生长，即为集体最大限度地捕获阳光。他们在实验室中观察了向日葵的生长动态，发现向日葵呈现出锯齿形的生长模式。研究人员在高密度环境中种植向日葵，并通过拍摄照片制作延时影片。通过跟踪每一朵向日葵的运动，研究人员观察到这些花朵经常会“跳舞”，即它们通过小幅度的移动来调整自己的角度，以获得最佳的阳光照射。

研究人员对这种“跳舞”行为进行了物理分析，发现这些随机的移动被用于最小化向日葵之间的阴影覆盖。他们通过计算机模拟显示，这些随机移动在集体中协调，以确保每朵向日葵都能最大程度地接收到阳光。

研究还发现，向日葵的移动步幅范围很广，从几乎不可察觉的小幅移动到每隔几分钟向某个方向移动两厘米不等，跨越了几个数量级。研究人员称，向日葵利用了这种灵活的运动模式，能够通过微小和缓慢的步伐，或者快速和大幅的步伐，找到集体中的最佳排列方式。

此外，研究还揭示了向日葵间存在一种“交流动态”，即它们不仅对邻近植物的阴影作出反应，还会进行随机的独立运动，不受外界刺激的影响。