叶子的“膨压作用”。
在含羞草叶柄的基部,有着一个充满水分的薄壁细胞组织——叶枕,一触动含羞草,叶子震动,叶枕下部细胞里的水分就会立即向上部与两侧流去。于是,叶枕下部像漏了气的自行车胎一样瘪下去,上部像打足气的皮球似的鼓起来,叶柄也就下垂,合拢了。
在含羞草的叶子受到刺激合拢的同时,就会产生一种生物电,将受到刺激的信息传递给其他叶子,其他叶子就跟着依次合拢起来。当刺激消失后,叶枕下又逐渐充满水分,叶子就重新张开恢复原状。
含羞草为什么一碰就合拢是因为它的内部有一种叫做叶枕的结构,叶枕内的膜泡细胞在受到刺激的时候会导致细胞内的内膨压增大,从而导致叶子收缩起来。
含羞草是一种非常有趣的植物,如果触碰它的叶子,它的叶子就会非常快速的闭合起来,甚至它的枝干也会像颓废了一样的倒下去。含羞草的这中原理来源于它的起源地经常有很大的风雨,这样的功能可以让它们在大雨来临的时候收缩起叶子,从而减少雨水对自己造成的伤害。
害羞的原因
植物的运动现象,通常是由于细胞内膨压改变所造成的,大部份成熟的植物细胞,都有一个很大的液泡,当液泡内充满水份时,就压迫周围的细胞质,使它紧紧贴向细胞壁,而给予细胞壁一种压力,这就是膨压。膨压使得细胞壁处于绷紧状态,像吹满了气的气球一样。液泡内所含的有机和无机物质,它们的浓度高低,决定渗透压的高低,而渗透压的高低可以决定水分扩散的方向。当液泡浓度增高时,渗透压增加,水份由胞外向胞内扩散而进入液泡,增加细胞的膨压,使细胞鼓胀;反之,细胞则萎缩。
这种过程只能造成缓慢的运动,例如气孔的何开合等,但是当胞膜的半透性发生霎时变化时,却也可以引起相当迅速的动作。将氯离子向细胞内,钠、钾等阳离子向细胞外运送,使得胞膜和邻近地区保持一定电位差,叫做静止电位(resting
potential)。当外界刺激超过某一定限度时,这种差异通透性会突然改变,钙离子大量涌进细胞,钾离子却向反方向进行,使膜内电位增高,甚至成为正电位,于是产生了动作电位(action
potential),这种现象叫做去极化(depolarization)。动作电位会传递,当细胞到达动作电位时,也就是产生去极化现象时,胞膜的差异通透性消失,原来蓄存于液泡内之水份遂在瞬间排出,使细胞失去膨压,变得瘫软。叶柄的数条维管束,在叶枕合成一大管道,便于容纳叶枕排出的水份。
当我们碰到含羞草的叶子时,叶枕变得瘫软,小羽片失去叶枕的支持,依次地合拢起来。叶枕的下半部,有一些静止电位特别低的感受细胞,它们特别容易接受刺激,只要遭到轻微的触动,就会立刻放出水份,使叶柄下垂,造成含羞草的羞态。其它和含羞草同科的合欢,羽片到夜晚也会闭合起来,像是睡觉一样,这都是叶枕内细胞膨压改变的关系。另外,捕蝇草的捕虫运动是叶片受到刺激时,叶片闭合而使掉落的昆虫便无法挣脱,可能的机制是细胞释放钾离子,通过渗透压的改变导致水的流出,叶片表面的消化腺释放酶,从昆虫获得营养。