害羞有理 含羞草葉片閉合科學

文/簡麗賢 |2024.04.30
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圖/米各
圖/米各

文/簡麗賢

我的老家在高雄偏遠的農村,交通相當不便,小學到國中,從家裡到學校,途中經過田園與山坡的羊腸小徑,常見到野花野草,含羞草是眾數之一,尤其五月到十月之間,俗稱「見笑草」的含羞草,幾乎一路陪伴相隨,成為我與同伴相當熟稔的野草,更是喜愛逗鬧的植物,原因無他,就是含羞草最有名的「葉部運動」,葉片受碰觸後的震懾,足以讓我們駐足許久,觀察一叢見笑草,從害羞到大方,到底需要多少時間。

葉片閉合 一觸即發

含羞草原產於美洲熱帶地區,是三百多年前,被荷蘭人引入台灣的外來植物,生性喜愛溫暖溼潤而向陽的環境,成為台灣常見的野草之一,在鄉間、田野低海拔山坡地等處常見其蹤跡,被視為除之而後快的雜草。

含羞草的葉部究竟怎麼運動?受到什麼因素而害羞閉合?怎樣才能讓含羞草恢復大方的模樣?其中隱含什麼科學概念?

根據植物學家的見解,含羞草的葉柄內具有一體積膨大的囊狀構造,稱為「葉枕」,葉枕在一般情況時充滿水分,水分支撐著葉片,當葉片被碰觸或風吹動時,水分會從葉枕立即流向別處,葉枕瞬間缺水而癱軟,羽毛狀的葉片無法受到葉枕的支持,而依序逐一閉合下垂,呈現羞赧模樣,「見笑草」之名因此流傳。依據研究指出,含羞草收到刺激約0.1秒後閉合,這種刺激的傳遞速率每秒大約45公分。

含羞草的葉片會閉合,不只發生在被碰觸時,入夜後葉片也會像人類因睡眠而閉合。依據學理研究,含羞草如果受到觸碰、搖晃或加熱時,其小葉會閉合,接著葉柄下垂,以減少受害面積,稱為「觸發運動」,尤其在光線弱時比較敏感,這是含羞草的葉片在晚上會自動收縮的獨特性。

研究發現,當含羞草重新暴露於光照的情境,需要一段時間才能恢復原先葉片張開的模樣。實驗結果證實環境因子如光照與溼度,會影響閉合的含羞草葉片復原時間,尤其是光照因素,照度愈強,需要的恢復時間愈短,但照度在一千勒克斯(lux)以下,含羞草不會復原;其次是環境中的溼度,溼度愈大,所需恢復時間也愈短。

外力介入 反應延遲

有趣的是,含羞草如果經過長時間刺激後,例如颱風天強風搖曳,會出現對外界刺激變得較不敏感,類似人類的觸覺疲乏或延遲反應。此外,含羞草的葉片若缺水或受傷,跟人類很像,不易對刺激有反應。受傷的葉子往往需要一段較長時間,如4小時才會重新張開。這個理由或許可由神經細胞的通路電阻值逐漸變大,受到刺激後傳遞訊息的電流訊號變弱有關。

神經細胞或稱神經元,是構成神經系統結構和功能的基本單位。神經元傳遞訊息的方式主要藉由產生電位差或電壓將電子或離子傳遞到下一個神經元。含羞草在受到刺激時,細胞內外離子會因電位差而流動,其組織間細胞膜外的離子濃度瞬間變高,而嫩葉因為葉枕組織的含水量較高,因此葉枕導電度較好;老葉則因組織含水量較少,導電度較小,老葉閉合速率較慢,判斷這是細胞膜上的離子通道因老化反應較遲緩,可以解釋成老葉的離子通道在刺激時開啟數目較少,因此水分釋出較慢而產生的結果。

葉片的顏色深淺代表葉子的年齡,顏色深淺或葉齡會不會影響葉子閉合所需時間呢?根據實驗對照結果,葉片顏色深,葉齡大的含羞草,閉合所需時間會較淺色葉齡小的長,原因可能是葉齡大的葉枕細胞在接受到電位差訊號時,其離子通道反應較慢,且通道受刺激時開啟數目較少,因此離子與水分流動較慢,細胞膜電位訊號產生較慢,導致閉合速率較慢。

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