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会变装的日本山荷叶

2015-04-03郗旺

科学大众·小诺贝尔 2015年3期
关键词:蜡质水珠荷叶

郗旺

这种神奇的植物名叫日本山荷叶,是小檗(bò)科山荷叶属植物,数量稀少,花语是亲情。山荷叶属内只包括三种植物:日本山荷叶、南方山荷叶和北美山荷叶。

山荷叶的花朵有6枚白色花瓣,并排成两轮,花瓣的宽窄在不同个体间有较大差异。叶片大而圆,叶柄和荷花一样都是盾状着生于叶片的背面靠近中央的位置,因此在未开花之时,看上去就像山间生长的一片荷叶,因此而得名。山荷叶的叶片油光发亮,鲜翠欲滴,就好像盛满水的绿碗一般,因此又有“江边一碗水”“一把伞”的俗名。

变身“水晶花”

花朵之所以色彩斑斓,大多数是由于其细胞内含有花青素、类胡萝卜素等色素所致。然而,白色花的细胞中并未含有白色的色素。其花瓣中含有很多填充空气的小泡和细胞间隙,当外界光线射入花瓣后,会发生强烈的全反射和漫反射。反射的光进入人眼后,我们就看到花瓣呈白色。

其实,花瓣表面并非我们肉眼看上去那么光滑,花瓣表皮细胞会形成众多突起,且细胞表面覆盖有蜡质成分,形成一个疏水界面,防止水填充进这些含气的空间。不知小朋友们对花瓣上的小水珠是否有印象:这些小水珠都好似一个个晶莹剔透的小水晶球吸附在花瓣上,轻微的抖动并不会使它们滑落。这是因为花瓣是不易被水浸润的,水珠因表面张力收缩成一个个球形,这就是“花瓣效应”。

但是在一些情况下,例如由于物种差异,花瓣本身蜡质层较薄;或花瓣衰老,表皮细胞间隙增加;或被水长时间浸泡等,水就会侵入花瓣内的细胞间隙和空泡中。由于叶片内部细胞表面没有蜡质层覆盖,且植物细胞壁的纤维素、半纤维素、果胶等成分对水有较大的亲和力,因此水分会很快填充和浸润整个花瓣的内部空间,消除原本广泛存在的空气-液体界面,使得花瓣变得透明。这和我们挤压一下白色花瓣也能让其变透明,道理是一样的。

自然界中会出现类似情况的植物并非只有日本山荷叶一种,日本轮叶沙参和伏毛银莲花也会如此。事实上,在生活中我们也能见到类似的现象。例如,夏天运动过后,汗水浸透了衣服,这也是由于汗水浸润了衣物纤维间的含气空间,消除了空气和纤维表面形成的全反射界面所致。同样,深色织物被水浸湿后颜色显得更暗也是同样的原理,只不过现象相反而已。

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