東京城市大學的研究小組發現,山間溪流沿岸的植物透過軟化葉柄來減輕水流壓力。

 當河流因大雨或颱風而水位上升時,沿著河流生長的「河邊植物」有時會被淹沒,但很明顯它們可以避免並承受水流壓力。葉片的主要部分變薄的「變窄」被認為是減少水流應力的主要特徵,但僅變窄並不被認為對減少水流應力有效。

 在這項研究中,我們重新關注葉柄(莖中連接葉片和莖的部分),並嘗試了機械方法。我們使用三點彎曲試驗測量了日本扁柏(沿著山澗生長的植物)葉柄的機械性能(彎曲模量、彎曲強度和斷裂應變),並將其與密切相關的物種(日本扁柏)進行了比較。

 結果,雖然彎曲彈性模量沒有觀察到差異,但夜叉主發條的彎曲強度和斷裂應變明顯更高,這表明夜叉主發條的葉柄比主發條的葉柄更堅固、更柔韌。該物種的演化是為了減少山間溪流的水流壓力。

 另外,透過比較解剖分析,我們發現Yaschaspring葉柄處厚壁細胞的尺寸明顯大於主發條。結果,相對於施加在夜煞泉葉柄上的力,細胞支點之間的距離增加,從而允許大的位移,這被認為導致葉柄高度柔韌。

 這項研究表明,沿著溪流分化成植物不僅可以透過葉子變窄來解釋,還可以透過葉柄性狀和整個地上部分(包括其他器官)的變化來解釋,以及在高水位期間減少水流壓力的機制對此有了新的發現。未來,他們將繼續調查山澗沿岸的其他植物是否也發生過類似的演化,也期待基因層次的研究會取得進展。

論文信息:[科學報告] 流變植物紫萁(紫萁科)的葉柄表現出巨大的柔韌性

東京城市大學

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