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放大！再放大！原來植物里還有新世界 文章來源: | 發(fā)布時(shí)間：2019-11-12 | 作者:李漣漪，牛洋，谷志佳，段元文 | 瀏覽次數(shù)： | 【打印】 【關(guān)閉】 葉子里有什么？花朵里有什么？果實(shí)里有什么……憑借肉眼，或許你可以思考出一些答案，但答案并非是完整的。那么用科研成像手段來看看？ 你可以通過光學(xué)顯微鏡或掃描電子顯微鏡攝影審視細(xì)微的結(jié)構(gòu)，靠紫外光和紅外光攝影洞察更多色彩信息，還可以用X光攝影窺探事物的內(nèi)部。 準(zhǔn)備好了么？下面跟大院er一起來看這些植物的真面目吧！ 放大！再放大！是粒小小的種子也能被看清 光學(xué)顯微鏡幾乎是每個(gè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的必備品，科研工作者借助顯微設(shè)備觀察樣品的細(xì)微結(jié)構(gòu)。體式顯微鏡可觀察的對(duì)象非常廣泛，容易操作，能獲得的放大率一般在200倍以內(nèi)。 1. 褐色沙拐棗 Calligonum colubrinum（果實(shí)，光學(xué)顯微）
沙拐棗屬植物多生長(zhǎng)在戈壁、荒漠環(huán)境，果實(shí)的特殊形態(tài)令其容易隨風(fēng)翻滾，得以傳播。 2. 劍葉蝦脊蘭 Calanthe davidii（種子，光學(xué)顯微）
蘭科植物的種子是種子植物中最小的，它們像灰塵般眾多而微小。只有很少幸運(yùn)的種子才能成長(zhǎng)開花。 3. 闊葉獼猴桃 Actinidia latifolia（種子，光學(xué)顯微）
野生的獼猴桃，主要通過鳥類和動(dòng)物傳播種子，通過動(dòng)物消化道后才容易萌發(fā)。其外種皮上的結(jié)構(gòu)能夠抵御被動(dòng)物消化。 4. 鶴虱Lappula myosotis（果實(shí)，光學(xué)顯微）
鶴虱的果實(shí)具有尖銳的刺和鉤，易于被動(dòng)物和人類攜帶，四處傳播。 5. 扁穗雀麥 Bromus catharticus（光學(xué)顯微）
禾本科植物的部分表皮細(xì)胞發(fā)生了硅質(zhì)化，堅(jiān)硬而鋒利。若不小心很容易劃破手指。
用它來拍照，還要擔(dān)心樣品不夠?。?/strong> 掃描電子顯微鏡是更加奢侈的成像設(shè)備，它通過用聚焦電子束掃描樣品的表面來獲得圖像，可以實(shí)現(xiàn)分辨率優(yōu)于1納米的分辨率。使用它拍攝時(shí)所要擔(dān)心的事常常是，樣品不夠小。不斷放大再放大，尋找合適的拍攝目標(biāo)——沉浸在這樣的微觀世界里，常常讓人不能自拔。 6. 南瓜（Cucurbita moschata）的花粉（掃描電鏡 + 后期上色）
南瓜的花粉呈球形，表面有很多突起。 7. 紫草科（Boraginaceae）植物的花粉（掃描電鏡 + 后期上色）
紫草科植物的花粉只有幾微米，是最小的花粉。 8. 致敏花粉（掃描電鏡 + 后期上色）
柳屬（Salix）、櫟屬（Quercus）和懸鈴木屬（Platanus）植物產(chǎn)生大量依靠風(fēng)力傳播的花粉，它們漂浮在空氣中，被人吸入后常導(dǎo)致過敏反應(yīng)。 9. 葉背毛被（掃描電鏡 原色）
許多植物體表覆蓋著毛被，毛被的形態(tài)是重要的分類依據(jù)。不少毛被的形態(tài)需要借助顯微設(shè)備分辨，此處展示的是經(jīng)過高倍放大的星狀毛被。 10. 葉表結(jié)構(gòu)（掃描電鏡 + 后期上色）
借助掃描電子顯微鏡的高放大率和“大景深”效果，非常細(xì)微的植物結(jié)構(gòu)一覽無余。畫面中橙黃色的部分是葉背的腺體，棕色部分是長(zhǎng)毛的細(xì)小葉脈。
要想拍出高級(jí)黑白藝術(shù)大片，就得用X光影像 曾著迷于安檢屏幕上頗具美感的透視行李圖像？或是盯著自己腕部骨折的X光片陷入遐想？是的，X光也常用于科學(xué)研究。它是波長(zhǎng)極短（約0.001～10納米），能量很大的電磁波。利用它強(qiáng)大的穿透能力，科研人員可以在不損傷生物外表的情況下，窺視其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。位于昆明植物研究所的國(guó)家大科學(xué)裝置“西南野生生物種質(zhì)資源庫”常利用X光成像無損檢測(cè)果實(shí)和種子的發(fā)育狀態(tài)。 11. 銀杏Ginkgo biloba（X光影像）
銀杏是我國(guó)特有的古老裸子植物，它們的葉片具有獨(dú)特的二歧分支葉脈。這種有序而頗有美感的結(jié)構(gòu)在X光影像中更為突出。此圖經(jīng)反相處理，原始的X光圖象為黑底白圖，不同的亮度反映了不同的材料密度。 12. 貴州蘇鐵Cycas guizhouensis（種子，X光影像）
蘇鐵的種子大而營(yíng)養(yǎng)豐富，能夠吸引動(dòng)物傳播。它共有三層種皮，可保護(hù)內(nèi)部的胚與胚乳免受外界物理和生物傷害。 13. 金錢松 Pseudolarix amabilis（種子，X光影像）
松科植物的種子具有輕盈的翅，它們?cè)诔墒旌髲臉渖闲D(zhuǎn)飄落。不過，我們食用松子時(shí)這對(duì)翅膀已經(jīng)不在了。 14. 狹葉坡壘Hopea chinensis（果實(shí)，X光影像）
龍腦香科植物的果實(shí)具有長(zhǎng)長(zhǎng)的翅。果實(shí)利用這對(duì)翅膀從很高的樹冠旋轉(zhuǎn)下落，傳播到較遠(yuǎn)的位置。 15. 冬櫻花Cerasus cerasoides（X光影像）
16. 云南含笑 Michelia yunnanensis（X光影像）
17. 豌豆 Pisum sativum（果實(shí)，X光影像）
18. 花生 Arachis hypogaea（果實(shí)，X光影像）
19. 柄翅果Burretiodendron esquirolii（果實(shí)，X光影像）
它還能記錄無法被人感知的神秘信息？ 紫外光的波長(zhǎng)短于人類可見光的最短波長(zhǎng)（約400nm），因此無法被我們感知。但人類的色覺遠(yuǎn)遠(yuǎn)算不上主流，包括昆蟲和鳥類在內(nèi)的許多動(dòng)物都可以感知紫外色彩。借助改造過的數(shù)碼相機(jī)、特殊鏡頭和濾鏡，科研人員可以記錄紫外光影響，窺探這些“神秘”的“隱藏信息”。 20. 榕毛茛 Ficaria verna （可見光 + 紫外光）
依靠昆蟲傳粉的花朵，常在人類不可見的紫外光波段有“隱藏”圖案。這部分信號(hào)可以被傳粉昆蟲感知，與部分可見光信號(hào)一起作為它們識(shí)別、選擇花朵的依據(jù)。左側(cè)：可見光拍攝的花朵；右側(cè)：僅利用紫外光拍攝的花朵。 21. 馬纓丹 Lantana camara （可見光 + 紫外光）
馬纓丹小花中心的色彩與周圍不同，這是給傳粉者的指引信號(hào)。這種信號(hào)在可見光（右側(cè)）和紫外光下（左側(cè)）都可以看到。請(qǐng)注意，隨花朵逐漸老去，它們的色彩會(huì)發(fā)生改變（本圖示由淺黃變?yōu)榉凵?，這種變化肉眼可見。 22. 蒲公英 Taraxacum （可見光 + 紫外光）
人類的肉眼看來，蒲公英的花序是比較均一的黃色（左側(cè)）。但實(shí)際上，花序中央的色素組成和邊緣很不相同，這種差異造就了其在紫外波段的特殊圖案（中心暗，邊緣亮，右側(cè)）。這類圖案信號(hào)常常是指引傳粉昆蟲的標(biāo)志。 23. 黃瓜Cucumis sativus （可見光 + 紫外光）
黃瓜花也具有典型的紫外信號(hào)。在花朵的中心有一小塊吸收紫外線的深色區(qū)域，造就了邊緣亮中間暗的圖案。這往往是指引傳粉者著陸的信號(hào)。
結(jié)語 借助這些科研成像手段，我們發(fā)現(xiàn)原來植物里還蘊(yùn)藏著一個(gè)個(gè)神奇美妙的新世界，期待這一技術(shù)的日益發(fā)展與成熟，讓我們看到更多不一樣的世界，不一樣的美。 |
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