為什麼含羞草的葉子會收縮
含羞草原產於美洲熱帶地區,是豆科含羞草屬的一種多年生草本植物,喜溫暖溼潤,對土壤要求不嚴,在不少國家,含羞草都被當成是一種野草。以下是網小編為大家整理的十萬個為什麼之含羞草為什麼會收縮?
含羞草的葉子會收縮原因
含羞草在葉柄和小葉柄基部都有一個較膨大的部分,叫做 “葉枕”。葉枕對刺激的反應很靈敏,在它中心的部分有許多薄壁細胞。這些細胞在靜止時會將帶負電荷的氯離子運向細胞內,而把陽離子向細胞外運送,使細胞膜和鄰近地區保持一定電位差,叫做靜止電位。當外界刺激超過某一定限度時,這種差異通透性會突然改變,帶正電荷的鈣離子大量湧進細胞,而鉀離子卻向反方向進行,使膜內電位增高,甚至成為正電位,於是產生了動作電位,這種現象叫做去極化。動作電位會傳遞,當細胞到達動作電位時,也就是產生去極化現象時,細胞膜的差異通透性會消失,使原來蓄存於液泡內之水分在瞬間排出,使細胞失去膨壓,變得癱軟。故當刺激小葉柄基部的葉枕,葉枕上半部薄壁細胞的膨壓降低,而下半部薄壁細胞仍保持原來的膨壓,引起小葉片沿著葉柄方向直立。而葉柄內的維管束,在葉枕合成一大管道,作容納葉枕排出的水分。這時薄壁細胞內的細胞液立即向細胞間隙流去而減少了細胞的膨脹能力,葉片即自動閉合,葉柄和嫩枝亦同時下垂,當“風平浪靜”數分鐘後,它們又恢復如初了。其老枝葉功能減弱或消失,這一特性也是含羞草一種自我保護本領。
在含羞草的葉柄和葉子基部的位置,都有一個膨大的部位,學名叫做葉枕。而葉枕就是含羞草害羞的核心原因所在。葉枕中間有一個維管束,四周充滿了薄壁組織。在對刺激最為敏感的葉枕受到觸動時,會引起葉枕內上半部薄壁細胞的細胞液被排出,產生了上下兩半膨脹壓力不平衡的狀態,導致葉片閉合下垂。
含羞草的這項應激行為發生前後只要0.08秒,也就是說,傳導速度高達10cm/s,可以說反應是很快的。而恢復原狀的時間大概需要5-10分鐘左右。
含羞草害羞的原因與它的原生環境密切相關。含羞草原產自熱帶南美,那裡氣候惡劣,常有狂風暴雨肆虐。為了保護好自己,當第一滴雨水打落在含羞草葉片上時,它就會及時有效地迅速閉合葉片,垂下葉柄,避免了暴風雨的傷害,這也就是生物界的自適應性。
含羞草的形態特徵
含羞草是披散、亞灌木狀草本,高可達1米;莖圓柱狀,具分枝,有散生、下彎的鉤刺及倒生刺毛。
托葉披針形,長5-10毫米,有剛毛。羽片和小葉觸之即閉合而下垂;羽片通常2對,指狀排列於總葉柄之頂端,長3-8釐米;小葉10-20對,線狀長圓形,長8-13毫米,寬1.5-2.5毫米,先端急尖,邊緣具剛毛。
頭狀花序圓球形,直徑約1釐米,具長總花梗,單生或2-3個生於葉腋;花小,淡紅色,多數;苞片線形;花萼極小;花冠鍾狀,裂片4,外面被短柔毛;雄蕊4枚,伸出於花冠之外;子房有短柄,無毛;胚珠3-4顆,花柱絲狀,柱頭小。
莢果長圓形,長1-2釐米,寬約5毫米,扁平,稍彎曲,莢緣波狀,具刺毛,成熟時英節脫落,莢緣宿存;種子卵形,長3.5毫米。花期3-10月;果期5-11月。
含羞草的感知特性
植物與動物不同,沒有神經系統,沒有肌肉,它不會感知外界的刺激,而含羞草與一般植物不同,它在受到外界觸動時,葉柄下垂,小葉片合閉,此動作人們理解為“害羞”,故稱之為含羞草、知羞草、怕醜草。
含羞草細胞是由細小如網狀的蛋白質“肌動蛋白”***即葉枕敏縮體***所支撐。產生閉合運動時,肌動蛋白的磷酸會脫落,只要讓含羞草吸收不讓磷酸脫落的化合物,經觸碰也不會起變化。當肌動蛋白束散開時,細胞被破壞,結果水分跑出來,以致產生閉合運動。肌動蛋白一般見於動物的肌肉纖維內,與肌肉伸縮有關。它也存在含羞草內,可說是相當罕見。
植物的運動通常是由細胞內膨壓改變造成的。大部分成熟的植物細胞都有一個很大的液泡。當液泡內充滿水分時,就壓迫周圍的細胞質,使它緊緊貼向細胞壁,而給予細胞壁一種壓力,使細胞硬脹,像吹滿了氣的氣球一樣。液泡內所含的有機和無機物質的濃度高低,決定滲透壓的高低,而滲透壓的高低可以決定水分擴散的方向。當液泡濃度增高時,滲透壓增加,水分由胞外向胞內擴散而進入液泡,增加細胞的膨壓,使細胞鼓脹;反之,細胞則萎縮。這種過程只能造成緩慢的運動,例如氣孔的開合。
含羞草的葉子如遇到觸碰,會立即合攏起來,觸動的力量越大,合得越快,整個葉子都會垂下,像有氣無力的樣子,整個動作在幾秒鐘就完成。含羞草的葉子和葉柄具有特殊的結構。在葉柄基部和複葉的小葉基部,都有一個比較膨大的部分,叫做葉枕。葉枕對刺激的反應最為敏感。一旦碰到葉子,刺激立即傳到葉柄基部的葉枕,引起兩個小葉片閉合起來,觸動力大一些,不僅傳到小葉的葉枕,而且很快傳到葉柄基部的葉枕,整個葉柄就下垂了。為什麼會這樣呢?這是因為,在葉枕的中心有一個大的維管束,維管束四周充滿著具有許多細胞間隙的薄壁組織。當震動傳到葉枕時,葉枕的上半部薄壁細胞裡的細胞液,被排出到細胞間隙中,使葉枕上半部細胞的膨壓降低,而下半部薄壁細胞間隙仍然保持原來的膨壓,結果引起小葉片的直立而兩個小葉片閉合起來,甚至於整個葉子垂下來。有人做過研究,含羞草在受到刺激後的0.08秒鐘內,葉子就會閉合。受刺激後,傳導的速度也是很快的,最高速度每秒鐘達10釐米。刺激之後,稍過一段時間,一切又慢慢恢復正常,小葉又展開了,葉柄也豎立起來了。恢復的時間一般為5-10分鐘。但是,如果我們繼續逗弄,接連不斷地刺激它的葉子,它就產生“厭煩”之感,不再發生任何反應。這是因為連續的刺激使得葉枕細胞內的細胞液流失了,不能及時得到補充的緣故。
含羞草的這種特殊的本領,是有它的一定歷史根源的。它的老家在熱帶南美洲的巴西,那裡常有大風大雨。每當第一滴雨打著葉子時,它立即葉片閉合,葉柄下垂,以躲避狂風暴雨對它的傷害。這是它適應外界環境條件變化的一種適應。另外,含羞草的運動也可以看作是一種自衛方式,動物稍一碰它,它就合攏葉子,動物也就不敢再吃它了。
在葉柄和小葉柄基部都有一個較膨大的部分,叫做 “葉褥”。葉褥對刺激的反應很靈敏,在它中心的部分有許多薄壁細胞。這些細胞在靜止時會將帶負電荷的氯離子運向細胞內,而把氧離子向細胞外運送,使細胞膜和鄰近地區保持一定電位差,叫做靜止電位。當外界刺激超過某一定限度時,這種差異通透性會突然改變,帶正電荷的鈣離子大量湧進細胞,而鉀離子卻向反方向進行,使膜內電位增高,甚至成為正電位,於是產生了動作電位,這種現象叫做去極化。動作電位會傳遞,當細胞到達動作電位時,也就是產生去極化現象時,細胞膜的差異通透性會消失,使原來蓄存於液泡內之水分在瞬間排出,使細胞失去膨壓,變得癱軟。故當刺激小葉柄基部的葉褥,葉褥上半部薄壁細胞的膨壓降低,而下半部薄壁細胞仍保持原來的膨壓,引起小葉片沿著葉柄方向直立。而葉柄內的維管束,在葉褥合成一大管道,作容納葉褥排出的水分。