缠绕植物

更新时间:2021-08-28 20:16

缠绕植物亦称旋卷植物,指在支持物上,靠缠绕运动和侧向地性,以一定角度呈螺旋状缠绕而进行生长的植物

原理

缠绕植物的缠绕方向有两种,即左缠绕和右缠绕。植物的缠绕方向对某一种植物来说是固定不变的,这种固有的缠绕方向是由它们的遗传基因来控制和决定的。在对150种缠绕植物的观察中,发现绝大多数是左缠绕(顺时针),只有少数是右缠绕(逆时针)。是什么因素影响缠绕植物的基因呢?研究表明,这种因素就是科里奥利力。当物体相对于转动的非惯性系运动时,物体除了受惯性离心力的作用外,还要受到另一种被称为科里奥利力的惯性力作用。地球是一个转动的非惯性系,如果地球上的物体相对于地球运动,只要相对速度不与地球白转轴平行,物体就要受到科里奥利力的作用。由于植物的发源地不同,有的起源于北半球,有的起源于南半球,这就决定了植物在生长过程中,缠绕的方向不同。进一步研究表明缠绕植物的方向与其在地球上发源地有关,这种现象也叫卡皮罗现象。经过反复观察分析,起源于南半球的本质藤本植物葡萄缠绕方向为左旋,起源于北半球的缠绕植物牛皮消和紫藤的缠绕方向为右旋。

研究显示,现生缠绕植物里,超过九成向右螺旋生长。但这种习惯右旋的习性,在远古时期却未必如此。2019年11月20日新华网报道,一支由中国、捷克、美国古生物学者组成的研究团队,在内蒙古地区的沼泽森林遗址里,发现一种迄今最古老的缠绕植物化石,这是一种约3亿年前的缠绕植物。与现在绝大多数缠绕植物向右螺旋生长不同,这种植物向左螺旋生长。

手性

手性一词源于希腊词,手性及手性物质只有两类:左手性和右手性。有时为了对比,另外加上一种无手性(nochirality)作参照,可称它为“中性手性”。左手性用£表示,右手性用D表示,中性手性用M表示。左手(性)与右手(性)单靠平移和旋转不可能完全重合,必须做镜像操作才能重合,所以手性对称也叫镜像对称。

关于螺旋的手性,通常的定义是:伸出一只手,让大拇指指向螺旋的轴向.另外四个手指握拳,于是由手掌到四个指尖有一“前进”方向;如果螺旋正好与伸出的左手相符,则此螺旋为左手性的(垂直轴向观看,螺旋是顺时针的),反之为右手性的(垂直轴向观看,螺旋是反时针的)。在气象学中,定义也是一样的。在北半球,低压区能够形成左手性的气旋,高压区能形成右手性的气旋。南半球情况正好相反。

手性所能描述的事物极其多样,大至星系旋臂、行星自转、大气气旋,小到矿物晶体、生物大分子和有机小分子、安培电流、弱相互作用的宇称不守恒等等。在植物学中,手性也是一个重要的形态特征。如枫叶、兜兰等植物的形态,以及攀缘和缠绕植物的茎蔓旋向,都呈左右对称.都涉及到手性。当然,绝对的对称、完全能够重合的两片枫叶并不存在于自然界,绝对的对称只能在数学中找到。

达尔文、华莱士等大博物学家、生物学家,都十分重视植物的手性,但研究并不深入。达尔文还写过《攀缘植物的运动和习性》,书中列出一张表,描述了42种攀缘植物。其中只有11种具有左手性。这比例与我们日常的观察差不多。无手性的藤本植物有凌霄、扁担藤、三叶地锦、长春花等。多数藤本植物茎蔓的螺旋是右手性的,如牵牛、杠柳、扁豆、大苍角殿、菟丝子、蝙蝠葛、萝蘑、北马兜铃、刺苞南蛇藤、猕猴桃、金鱼花等。左手性的则是少数。

区别

植物除了缠绕茎以外,还有其他类型的植物茎。主要有以下几种:

直立茎

直立茎的形态多种多样,如矗立于地面上的大树,它的茎粗壮挺拔,这种茎叫直立茎。

攀缘茎

攀缘茎是因为它们的茎过于纤细而无法直立,只好依赖其他物体作为支柱。比如丝瓜、葡萄及爬山虎等。这些植物的茎都有一套特殊的“攀登”装置。葡萄靠茎上的卷须攀缘而上,爬山虎利用短枝上的吸盘附着于墙壁上。

匍匐茎

匍匐茎是平伏于地面生长的茎。细软,不能直立,沿地面生长,来扩大营养面积,如草莓、红薯,都是匍匐茎

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