图文来源:果壳网
问题:这真的是“日本的植物サンカヨウ”吗?是什么原因导致这样的?
fengfeixue0219 (植物物分子生物学在读博士) 回答:
这个是日本山荷叶(Diphylleia grayi )。至于为什么会变透明,这实际上涉及到了花瓣的表面和内部性质,以及其所造成的光学特性的变化。并不是这种花淋雨会变透明,而许多白色的花被雨淋了,或者说淋坏了,都会变透明的——跟菊花茶泡久了变透明一样。 首先,植物花瓣的白色并非是本身含有白色的色素,而是植物花瓣细胞高度空泡化的结构所致。花瓣中含有众多填充空气的小泡和细胞间隙,它们和无色的细胞间形成了众多的反射界面(可以视作气液交界面,可形成全反射),因此光线射入花瓣后发生了漫反射,由此显示为白色。这也就是为何白色花瓣按压后会透明的原因,因为按压以及细胞释放的细胞液破坏了这些含气空间。 花瓣的横切,intercelluar space和lacunea是细胞间隙和小泡,内部填充有空气。 通常,花瓣表面的表皮细胞会形成众多突起,且细胞表面覆盖有蜡质层,以此防止水填充进这些含气的空间(自然界的水是病原入侵植物的主要途径之一)。所以我们能看到花瓣上的水珠因为表面张力收缩成一个球形,这就是所谓的“Petal effect(花瓣效应)”。值得注意的是,这种Petal effect虽然和荷叶表面滚动水珠的所谓“lotus effect(荷叶效应)”形成的原理相似,但结果是不同的。花瓣效应中,水珠和花瓣的接触位置有黏附性,因此水珠不会随意滚动。 玫瑰/月季花瓣表皮细胞的突起。注意本图是扫描电镜图,颜色是伪彩,不是真实颜色。
花瓣效应和荷叶效应的比较。可以看到花瓣效应中水珠能够填充到细胞突起之间,但并不充分浸润花瓣。 花瓣效应中,水珠不但不会随意滚动,而且甚至在倒置时都不会滚落。 但是在某些情况下,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,水会进入细胞间隙和空泡。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、果胶等成分是亲水性的,因此水分会很快填充和浸润整个花瓣内部空间,从而消除了原本广泛存在的空气-液体界面,进而失去了造成广泛漫反射的条件。由于细胞液的折射率和水相近,因此光线透射的部分增加,因此花瓣就显的透明了。 从这张图可见,透明化是从叶片边缘沿着叶脉开始的,这可能是水从花瓣边缘的叶脉开口处开始浸润的缘故。
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