含羞草的一生：花朵之美与应激反应的深度研究
含羞草的一生：花朵之美与应激反应的深度研究
博
<p class="ql-block"> 刘凯博暑假网络观察日志</p> <p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 含羞草的一生——</b></p><p class="ql-block"><b style="font-size:22px;"> 花朵之美与应激反应的深研究</b></p><p class="ql-block"> </p><p class="ql-block">内容摘要:</p><p class="ql-block"> 本篇网络日志记录我种植含羞草，深入探索含羞草的一生，特别是其花朵的非凡魅力与应激反应的奥秘。我期望能够揭示关于含羞草生理机制、环境适应性的奥秘，为植物保护、园艺、栽培、等领域提供科学支撑，以期为促进植物科学的发展贡献一份力量。</p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 一、播种阶段</span></p><p class="ql-block"> 2024年4月5日 天气:大 雨 转 多 云</p><p class="ql-block"> 今天是清明节，意味着接下来的气温会逐渐变暖和了。我准备将几天前从超市里买回来的含羞草种子播种到花盆里。花盆比较小，是当时连种子、营养土配套的。我打开花盆外面包装的一层塑料膜，取出含羞草的种子。含羞草的种子比较小。颜色是黑褐色，表面光滑且有一定的光泽，呈椭圆扁平状，直径约为2-4毫米，种子的最外层有一个坚硬的外壳包裹着。</p> <p class="ql-block">含羞草种子</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> 首先我认真地阅读了说明书，然后按照说明书指导的步骤完成种植。方法如下：</p><p class="ql-block"> 1、把营养土倒入花盆中，倒入适量的水把营养土泡湿。</p><p class="ql-block"> 2、用铲子挖一个3-5厘米深的坑，挑选外表光泽，饱满的种子放入坑中，盖上泥土。</p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 二、发芽阶段</span></p><p class="ql-block"> 2024年5月1日 天气：多云</p><p class="ql-block">管理要点：</p><p class="ql-block"> 自从种下含羞草种子后，我每隔三天给它浇一次水。时间一天一天过去了，转眼就到了5月1日，可是我种下的含羞草种子一点动静都没有。</p><p class="ql-block"> 我猜想种下去的种子应该已经腐烂了，或者买过来的种子应该是坏种。之后，我不再给它浇水了。</p><p class="ql-block"> 2024年5月17日 天气:晴转多云</p><p class="ql-block">生长状况：</p><p class="ql-block"> 早上，我和平时一样起床、刷牙、洗脸......只是无意间瞟一眼那盆被我冷 落许久的含羞草，我惊奇地差一点叫了起来，花盆里的含羞草居然已经长出来了，看样子，有些长出来应该有好几天了，因为它已经长出了真叶，有些是刚长出来的，像是刚出生的婴儿一样可爱，其实，刚长出来的含羞草和刚长出的蔬菜有点像，两片子叶圆乎乎的、绿油油的，充满着旺盛的生命。</p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 三、生长阶段</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> （一）探究含羞草的生长环境</span></p><p class="ql-block"> 2024.5.18 天气:阴</p><p class="ql-block"> 我心里既高兴又疑惑，高兴的是含羞草终于长出来了，疑惑的是含羞草的种子从播种到长出需要30多天?我上网查询了含羞草的相关知识才知道，含羞草属于热带植物，原产于热带美洲，最适宜的生长温度是20-25℃，种子发芽的快慢和温湿度有直接的关系，土壤保持湿润，气温越高发芽速度就越快，一般种子播种到长出需要7-10天左右。现在我才知道，自己种的含羞草种子长得慢应该和温度偏低以及湿度不够有关。我抛弃含羞草的那段时间，每天都是我爸爸帮它浇水的。</p><p class="ql-block"> 含羞草对土壤的要求不高，只要疏松透气，排水良好就可以。含羞草喜欢温暖的环境，需要充足的光照来促进其生长和开花。然而，它也能适应半荫环境，犹其在夏季，强烈的阳光可能会使叶子灼伤，所以要做好蔽荫措施，冬天，气温过低要采取保暖措施。</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> （二）观察含羞草的生长</span></p><p class="ql-block"> 2024.6.19 天气：大雨</p><p class="ql-block">生长状况：</p><p class="ql-block"> 我的含羞草已经长高了，大约有7厘米。</p><p class="ql-block">管理要点：</p><p class="ql-block"> 整个花盆里一共长出八棵含羞草， 因为花盆小密度大，我怕会影响生长，所以我拔掉了六棵，留下两棵最强壮的。含羞草是一种生长很快的植物。由于我的含羞草是种植在室内的，所以长得不是很快。但已经很清楚地看清它的形态特征了。</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">观察记录：</p><p class="ql-block"> 含羞草的枝上遍体散生倒刺毛和锐刺，叶子具有很长的叶柄，柄的前端分出2-4根叶轴，每根叶轴上生有两排椭圆形的小叶片，小叶片一般有14-48张，叶片长0.6-1.1厘米，宽1.5一2毫米，边缘及叶脉有刺毛，样子很 像 羽 毛 。</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> （三）研究含羞草的特性</span></p><p class="ql-block">1、含羞草的应激反应</p><p class="ql-block"> 含羞草的神奇之处就是它的独特性质，只要我们碰到它的叶子， 叶子就立刻合拢，如果继续动它，叶柄立刻下垂，甚至整棵含羞草的叶柄瞬间下垂。我做过实验，最快反应时间是0.53秒 。有资料显示最快反应时间是0.08秒，不过这个数据我实在没办法测出。</p> <p class="ql-block">注射器带针头滴水</p> <p class="ql-block">注射器不带针头滴水</p> <p class="ql-block"><span style="font-size:15px;">小水滴 ，离叶片4厘米 大水滴，离叶片2厘米</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:15px;">的高度滴落反应时间 的高度滴落反应时间</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:15px;">用嘴稍加力吹 </span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:15px;">气的反应时间 用手触碰的反应时间</span></p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> 2、含羞草叶片的应激反应与其生存环境有何关系？</p><p class="ql-block"> 含羞草的叶片应激反应是其对生存环境的一种适应方式。这种应激反应与含羞草的生存环境关系有： （1）防御捕食者 （2）保护脆弱部位 （3）震落昆虫 （4）水分保护 （5）复杂的生理机制 （6）进化适应</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> 3、含羞草为什么会有应激反应呢？原来含羞草的叶柄基部有一个储藏液体的囊袋叫叶枕，叶枕上部的细胞壁较厚，而下部的较薄，下部组织的细胞间隙也比上部大，当接受外界刺激时，叶枕下部细胞的原生质的透性很快增加， 水分由囊袋中透出，排入细胞间隙，因此，下部组织这时仍保持紧张状态，复叶的叶柄就在叶枕处弯曲下来，从而叶柄下垂。小叶叶枕的上半部和下半部组织中细胞的结构正好相反，所以当受到刺激时， 叶子就成对合拢。</p><p class="ql-block"> 含羞草的叶子和叶柄经过碰触能瞬间反应。可是轻轻地碰触它的花球和茎就没有任何反应。我仔细地观察了花球的根部，它没有像叶子和叶柄那样长有叶枕。</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> 4、日本上智大学土屋隆英教授领导的研究小组进一步揭开含羞草闭合运动之迷。土屋教授的研究小组，先前就已经确定含羞草的叶柄下垂时， 跟内部的水分会由下往上移。这一次，研究人员则以特殊显微镜观察细胞变化，结果发现，含羞草细胞是由细小如网状的蛋白质“股动蛋白” 所支撑。一旦产生闭合运动时，细胞的网就不见了，此时股动蛋白的磷酸会脱落，只要让含羞草吸收不让磷酸脱落的化合物，经碰触也不会变化，土屋教授指出，当股动蛋白束散开时，细胞被破坏，结果水分跑出来，以致产生闭合运动。股动蛋白一般存在于动物的肌肉纤维内，与肌肉伸缩有关。没想到它也存在含羞草内，实属罕见。</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"> 5、含羞草怎么会”感觉”到外界对它的刺激?它又依靠什么来传导刺激呢?这是由于含羞草存生着生物电的缘故，它就是通过生物电流来传达信号的。关于生物电的产生，有一种学说认为，这是由于膜电位发生变化的缘故。在生物体内，存在着各种盐类，当它被溶解时，带正电荷的阳离子聚集在细胞膜外，带负电荷的阴离子聚集在细胞膜内， 这样便产生了电压。当细胞的某一点受到刺激时，局部细胞膜会出现电位倒转现象，膜外由带正电荷变为带负电荷，膜内由带负电荷变为带正电荷，由于细胞膜的这一部位与邻近的部位带电不同，从而产生了电位差，于是就有了电流。这股电流再去刺激周围的细胞发生连锁反应，便形成了一股强烈的电流。</p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 四、开花阶段</span></p><p class="ql-block"> 2024.7.22 天气:晴</p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> （一）观察记录</span></p><p class="ql-block"> 一星期前，含羞草的头上长出了许多像小球一样的东西，颜色和叶子差不多，那应该是花骨朵儿。仔细观察花骨朵儿，它呈紧密的球状，外表和菠萝的外表十分相似，向上延伸，由许多小花蕾组成，这些小花蕾很小且细密，小花蕾由花瓣，花蕊和雄蕊组成。</p><p class="ql-block"> 今天早上，含羞草居然开花了，花朵像一只精致的淡紫色的小绒球，非常漂亮。花枝十分纤细，托举着圆圆的花朵，花多而清秀，楚楚动人，给人以文弱清秀的感觉。</p><p class="ql-block"> 含羞草一般在3-10月开花，头状花序长圆形，花色鲜艳， 花冠钟状，外部带有短长柔毛。每个花儿都着生在一个被称为花托的向上凸起的卵圆形结构上。这些花儿可以向四面八方散开。</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> （二）探究花的结构</span></p><p class="ql-block"> 我解剖了三个花球，由于太细小的原因，我解剖得不是很理想。</p> <p class="ql-block">解剖花朵的工具</p> <p class="ql-block">第一个花球 第二个花球 第三个花球</p> <p class="ql-block"> 解剖完后我数了一下，第一个花球有65朵小花 ，第二个花球有82朵小花，第三个花球有94朵小花。这说明含羞草的每个花序的花朵数量不是固定的。含羞草的每朵花儿都是完整的，具有绿色的花萼，四分裂的花瓣以及四根雄蕊，中间有一根雌蕊。雌蕊的顶端有白花花的小点儿，这是顶端略微膨大的柱头，有助于黏住花粉，促进授粉过程，从而有利于结果和种子生长。含羞草的花序着生在叶腋部位，即叶柄挨着茎的位置，同一叶腋可生有1-3个花序。合羞草的花儿开放顺序和其它植物相同，先长出的自然先开花。</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> （三）探究花朵日开放时间</span></p><p class="ql-block"> 含羞草的花大概开一天的时间，从早上7点左右完全开放,到晚上六七点左右就花谢。这应该和温度、湿度也有关系，有一天，天气阴,气温33℃,含羞草的花到晚上九点还没谢。</p> <p class="ql-block"><span style="font-size:15px;">8月7日晚上9点 8月8日早上5：20</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:15px;">8月8早上5点50 8月8日早上7点</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:15px;">8月8日晚上7点</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 五、结果阶段</span></p><p class="ql-block"> 2024.8.22 天气:晴</p><p class="ql-block"> 我种植的含羞草从开花到现在已经有一个月了，只是开了一些花， 却从来没有结果。可能是种在室内的原因，没有达到授粉的条件。</p><p class="ql-block"> 我通过网络查询，含羞草的果实为小型的豆荚，扁平长圆形，每个荚果有多颗种子，每荚节有1颗种子。荚果两侧边缘长有一些小刺儿，整个荚果长满了小毛。成熟时荚果呈棕色或黑色，果皮变得脆硬，然后从荚节间脱落，果皮炸裂。</p> <p class="ql-block"> 2024.9.28. 天气：晴</p><p class="ql-block"> 我的含羞草从种植到现在已经有五个多月了，它长得高高瘦瘦的，植株高达54厘米。叶子稀稀疏疏的，一点儿也不茂密，这是光照不足的原因。</p> <p class="ql-block"> 经过多次的开花，终于长出了果荚。虽然结得很少，但是我觉得意义非凡，因为含羞草已经完成了它一生的使命，从而也使我观察到了含羞草一生的经过。</p><p class="ql-block"> 含羞草开了花以后，授粉成功的花朵会进入结果阶段，如果没有授粉，那就开花两三天后整个花柄都会掉落，如果三天后花柄变长变粗，顶端还有部分未凋谢的花朵，就说明结果荚了。</p> <p class="ql-block"> 结荚刚开始时，是根本看不到果荚的，经过一周时间的生长，可以看到了小小的果荚 ，然后一天一天慢慢地长大，但总是扁扁的，里面根本没有种子的样子。我以为果荚发育不起来了，该会是一个不长种子的空荚子呢！直到两个星期后，果荚才开始慢慢地鼓起来，我才放下了心中的顾虑。今天已经满四周了，果荚已经长得非常的饱满。</p> <p class="ql-block"> 2024.10.6.天气：阴转多云</p><p class="ql-block"> 含羞草的果荚经过五个多星期的生长，今天已经变成黄色了，说明种子已经完全成熟。</p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 六、探究含羞草的用途</span></p><p class="ql-block"> 含羞草的特性在科学中的应用主要体现在仿生设计、预测天气变化、 以及在再生医学和柔体机器人等领域的应用。另外，含羞草本身还有一定的药用价值。 </p><p class="ql-block"> 1、仿生设计</p><p class="ql-block"> 含羞草的“害羞“特性，就是它能够通过内部离子的调节作用实现形态变化，为科学研究人员提供了灵感。中国科学院深圳先进技术研究院的科研团队利用这一特性，设计出了类似含羞草的结构，通过调节溶液中的钠离子和钙离子相互作用，成功控制了水凝胶的形态变化，这项仿生设计为解决传统生物材料的形态变化提供了普适性方法。</p><p class="ql-block"> 2、预测天气变化</p><p class="ql-block"> 含羞草的叶子对触摸的反应敏感，其叶子的闭合与张开速度与空气中的湿度密切相关，这一特性使得含羞草能够间接地反映空气中湿度的大小，从而作为天气预报的参考。含羞草的叶子闭合速度慢可能预示着天气将由晴转阴或者快要下雨了，而叶子张开速度快则表明天气会转晴。此外，含羞草还能预测灾害性的天气变化，如突发性的反季节性温差 、地震等灾难性变化。</p><p class="ql-block"> 3、再生医学和柔体机器人</p><p class="ql-block"> 含羞草的仿生设计不仅为生物材料的形态变化提供了新的思路，还可能在再生医学和柔体机器人等领域找到应用。通过模拟含羞草的形态变化机制，科研人员开发出更符合人体组织的生物材料，用于组织工程和器官再生等领域。同时，含羞草的仿生设计也为柔体机器人的研发提供了灵感，有助于创造更加灵活和适应性强的人工物体。</p> <p class="ql-block"> </p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><b style="font-size:20px;"> 研究仍在继续</b></p> 相关知识
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