2015年10月31日 星期六

捕蠅草為什麼要捕蠅?水筆仔為什麼要胎生?

Fig. 1 豬籠草

任何的生物之所以會是他/她/牠現在這副模樣,之所有會做出現在在做的事情,都有其原因,只是人類經常不知道為什麼。

生物因為演化路徑不同、生存環境不同,因而發展出了許多不同的適應方式,各有其優勢,且環境的變化也不斷,因此地球上才會同時存在如此豐富的生物多樣性,而不是只剩下一種最強的物種。

看到長相或者功能特殊的生物,別忘了在讚嘆自然的奇妙之餘,多問一句:為什麼?

為什麼豬籠草要捕蟲?而其他大部分植物不會?

因為捕蟲植物生長在熱帶雨林中,而雨林幾乎每天都下雨,而植物的「氮」的營養來源——硝酸鹽,非常易溶於水,一下子就被被沖刷殆盡,故土壤容易貧瘠,植物就需要找到土壤以外的氮來源。捕蟲植物於是發展出了掠食行為,使用特化的葉來捕蟲,並直接消化吸收昆蟲身體的養分。

Fig. 2 瓶子草

Fig. 3 豬籠草

Fig. 4 毛氈苔



另外一個問題,就是:水筆仔為什麼要胎生?

潮間帶的鹽度高是一個可能的原因,因此種子還在樹上時就先發芽,待生長至夠強健才落下,獨自面對嚴苛的環境。


Fig. 5 水筆仔胎生苗。source

Fig. 6 已落下的水筆仔小苗。source


2015年10月30日 星期五

Bundle Sheath Extension --- Homobaric Leaves & Heterobaric Leaves

Bundle Sheath Extension(BSE) 維管束鞘延展區

BSE 指的是維管束鞘中的薄壁細胞與厚壁細胞延伸至上、下表皮的區域,有些植物有此特徵(Figure 1),而有些沒有(Figure 2)。此區域之細胞因缺乏細胞間隙,故會隔開兩旁葉肉細胞間的氣體交換。




Fig. 1 月桃 (Alpinia speciosa K. Schum) 的葉子橫剖面 (transverse section)。




Fig. 2 朱蕉 (Cordyline fruticosa (L.)A. Cheval) 的葉子橫剖面。



存在 BSE 的區域因缺乏葉肉組織,沒有葉綠體,因此透過光線可明顯的看到白色的葉脈 (Figure 3),若無 BSE,則葉脈的位置呈現綠色且較難觀察 (Figure 4)。但仍然有例外 (figure 5),可能與葉肉顏色深淺 (葉綠素含量多寡) 有關。



Fig. 3 桃子的葉子具有 BSE,可輕易觀察到白色的葉脈。



Fig. 4 南天竹的葉子不具有 BSE,很難觀察到葉脈。



Fig. 5 印度塔樹不具有 BSEs,但是葉脈仍然呈現清楚的白色。


依據 BSEs 的有無,可將植物分為兩大類:homobaric leaves 與 heterobaric leaves
Heterobaric leaves 有 BSEs,而 homobaric leaves 不具有 BSEs,或是其 bundle sheath 沒有延伸到兩端表皮。另有一種型態為 intermediate type (figure 6),其 bundle sheath 幾乎延伸到表皮,但會有若有若無的細胞擋住 (根據TANAKA KENZO , 2007,將其歸類為 homobaric leaves)。


Fig.6 intermediate type 的葉片橫切面。



生長環境與葉子homobaric/heterobaric型態的關係

BSEs 的確切存在目的、原因以及功能,一直都是未解之謎以及探討的要點。

綜合文獻,可以推論出 BSEs 的功能。首先,因為BSE鑲嵌在葉肉細胞內,卻不含葉綠體,而且細胞壁較厚,很可能與光線折射有關,引導光線進入比較厚的葉肉細胞,進而增加光合作用效率。也因為細胞壁厚,部分種類的 BSEs 由 sclerenchyma cells 所組成,因而推測 BSE 具有支撐功能,在樹冠層能夠抵擋強風,並支撐脫水的葉子使其不易瓦解。而許多具有 BSEs 的植物也比較耐乾旱,因為 BSEs 是維管束組織的延伸,所以可能也是連續水柱行經路線之一 (transpiration stream),水份藉由蒸散作用快速的被帶到葉表,而許多植物荷爾蒙透過維管束運輸,使葉子可以更快接收到訊息,例如逆境激素 abscisic acid (ABA),在缺水的環境下會關閉氣孔,減少水份蒸散。

也有研究發現,有BSE的葉子中有著較高含量的碳同位素13C。而13C通常會在C4植物中出現,因為C4循環的關鍵酵素PEP carboxylase和13C的親和力較高,而C4循環是一種水份利用效率及光合作用效率較高的方式,因此13C的含量多寡可用來推測該植物此兩項能力的高低 (Vally , 2009)。

另外,有 BSEs 的葉子多出現在樹冠層 (canopy)以及森林中沒有被上層遮蓋到的地方 (canopy gap),其環境特色為陽光強烈、風大位置高,因此蒸散作用強,水份易缺乏 (TANAKA KENZO , 2007)

雖然目前看來葉片具有 BSEs 會帶來諸多好處,但 homobaric leaves 仍然具有部分優勢。homobaric leaves 因為沒有 BSEs 的阻隔,CO2 在葉肉細胞間擴散快速,且能行光合作用的葉肉細胞較多,可增加光合作用效率。



同分類群中homobaric/heterobaric型態的專一性

在同一個科裡面的物種,甚至連屬內,不一定都是同一種型態,而型態上的不同反映植物成體所生長的環境以及微環境,但是在同一個地區、環境中,相同科屬的植物似乎有較高的相似性。




參考資料:
TANAKA KENZO 764–775. 2007. ECOLOGICAL DISTRIBUTION OF HOMOBARIC AND HETEROBARIC LEAVES IN TREE SPECIES OF MALAYSIAN LOWLAND TROPICAL RAINFOREST American Journal of Botany 94(5)
Vally Liakoura et al., 2009. SHOULD STRUCTURE – FUNCTION RELATIONS BE CONSIDERED SEPARATELY FOR HOMOBARIC VS. HETEROBARIC LEAVES?. American Journal of Botany 96 (3): 612–619. 
Ichiro Terashima, Anatomy of non-uniform leaf photosynthesis, photosynthesis research
http://map.ntu.edu.tw/ntutree/index.htm

2015年10月27日 星期二

stomatal complex (氣孔複體) 的多樣性

Figure 1 The lower epidermis of Alpinia zerumbet(月桃) showing the epidermal cells and the paracytic stomatal complex.




Figure 2 The lower epidermis of Sansevieria trifasciata Prain(虎尾蘭) showing the epidermal cells and the anomocytic stomatal complex.























Figure 3 The lower epidermis of Musa sapientum L. (香蕉) showing the epidermal cells and the paracytic stomatal complex.



















Figure 4 The lower epidermis of Thunbergia alata Bojer ex Sims. (黑眼花) showing the epidermal cells and the anomocytic stomatal complex.






















 Figure 5 The lower epidermis of Bryophyllum daigremontianum (落葉生根) showing the epidermal cells and the anisocytic stomatal complex.





















Figure 6 The lower epidermis of Euphorbia milii (麒麟花) showing the epidermal cells and the paracytic stomatal complex.




















Figure 7 The lower epidermis of Codiaeum variegatum (變葉木) showing the epidermal cells and the paracytic stomatal complex.




















Figure 8 The lower epidermis of Pyrrosia lingua (Thunb.) Farw. (石葦) showing the epidermal cells and the copericytic stomatal complexes.





















Figure 9 The lower epidermis of Rhoeo spathacea (Sw.) Stearn. (紫背萬年青) showing the epidermal cells and the brachyparatetracytic stomatal complex.






















Figure 10 The lower epidermis of Petunia hybrida Hort. ex Vilm (矮牽牛) showing the epidermal cells and the anomocytic stomatal complex.

是國花的蘭花

國花是指一個國家用來作為自己國家象徵的花,一般對一個國家的文化別具意義,可能是當地特別著名的花卉。



委內瑞拉─ Cattleya mossiae




錫金─ Cymbidium goeringii (春蘭)





印尼─ Phalaenopsis amabilis



貝里斯─ Prosthechea cochleata



  • 俗名:


扇貝蘭、章魚蘭 (Cockleshell Orchid, Clamshell Orchid, Black Orchid)

  • 分類變動大:


Epidendrum cochleatum --> Encyclia cochleata --> Prosthechea cochleata

  • 分布於中南美洲之熱帶雨林及落葉林
  • 當地人會食用其假球莖
  • 生性強健
  • 全年不定期開花


哥倫比亞─ Cattleya trianae


















  • 其名為紀念19世紀哥倫比亞植物學家JerónimoTriana。故又稱為Dr. Triana'sCattleya、Christmas Orchid
  • 分布於歌倫比亞各山脈
  • 棲地破壞,瀕臨絕種
  • 冬季開花,花具香味
  • 二十世紀初期用作胸花





新加坡─ Vanda Miss Joaquim 


  • 1890發現此物種,為雜交種
  • 命名以紀念發現者 Miss Agnes Joaquim
  • 中文名「卓錦萬代蘭」有「卓越錦繡,萬代不朽」之意
  • 單莖型,莖細且長,需支撐
  • 需全日照、高濕度、重肥
  • 一個花序可以開十二朵花




哥斯大黎加─ Cattleya skinneri



  • 哥斯大黎加是世界上第一個不設軍隊的國家
  • 英國植物學家James Bateman為了紀念英國商人George Ure Skinner把此物種引進歐洲,故以他的名字命名之




巴拿馬─ Peristeria elata

  • 又名:Dove Orchid, Holy Ghost Orchid
  • 複莖型地生蘭
  • 植株大,可高達80公分,花梗可超過1公尺
  • 分布於中南美洲草地與熱帶雨林邊緣,700公尺海拔以下
  • 夏季開花,花徑約5公分,花具有香味,花期可達兩個月
  • 蕊柱與唇瓣合起來似鴿子狀



Trichrome 的多樣性

矮牽牛


 到手香


繁星花


空氣鳳梨


狸藻(沈水部分)



千日紅



馬纓丹


人厭槐葉萍

日日春


石葦

薰衣草





(頂端圓球破裂,表示香味已溢出)

銀葉樹