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含羞草為什麼有觸發運動?

植物的運動現象,通常是由於細胞內膨壓改變所造成的,大部份成熟的植物細胞,都有一個很大的液泡,當液泡內充滿水份時,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,它們的濃度高低,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,水份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。

植物的兩種常見的運動,都跟葉片基部的葉枕(pulvini)有關。一是觸發運動(thigmonasty):例如豆科的含羞草葉片基部具有葉枕,它平時是充水的,葉片藉著水壓得以挺直伸展,以手踫觸它的葉片時,由於離子濃度的變化,引起葉枕內薄壁細胞膨壓(turgor pressure)的改變,促使葉片下垂。另一是睡眠運動(sleep movement):例如酢醬草科的酢漿草,葉柄上也有葉枕的構造,而光線和溫度會影響葉枕內的水分含量,白天水分多、水壓高,葉片就自然開展,晚間水分少、水壓低,因此葉片就往下垂。

含羞草葉柄基部和小葉柄基部一些細胞的細胞膜的半透性發生霎時的變化,在這兩個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,在它靠中心的部份有許多薄壁細胞。

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份在瞬間排出,使細胞失去膨壓,變得癱軟。

故當刺激小葉柄基部的葉枕,業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份。

 

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