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放大!再放大!原來植物里還有新世界

葉子裏有什麼?花朵里有什麼?果實里有什麼……憑藉肉眼,或許你可以思考出一些答案,但答案並非是完整的。那麼用科研成像手段來看看?

你可以通過光學顯微鏡掃描電子顯微鏡攝影審視細微的結構,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部。

準備好了麼?下面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

光學顯微鏡幾乎是每個生物學實驗室的必備品,科研工作者藉助顯微設備觀察樣品的細微結構。體式顯微鏡可觀察的對象非常廣泛,容易操作,能獲得的放大率一般在200倍以內。

1.褐色沙拐棗 Calligonum colubrinum(果實,光學顯微)

沙拐棗屬植物多生長在戈壁、荒漠環境,果實的特殊形態令其容易隨風翻滾,得以傳播。

2.劍葉蝦脊蘭Calanthe davidii(種子,光學顯微)

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。只有很少幸運的種子才能成長開花。

3.闊葉獼猴桃Actinidia latifolia(種子,光學顯微)

野生的獼猴桃,主要通過鳥類和動物傳播種子,通過動物消化道後才容易萌發。其外種皮上的結構能夠抵禦被動物消化。

4.鶴虱Lappula myosotis(果實,光學顯微)

鶴虱的果實具有尖銳的刺和鈎,易於被動物和人類攜帶,四處傳播。

5.扁穗雀麥Bromus catharticus(光學顯微)

禾本科植物的部分表皮細胞發生了矽質化,堅硬而鋒利。若不小心很容易劃破手指。

用它來拍照,還要擔心樣品不夠小?

掃描電子顯微鏡是更加奢侈的成像設備,它通過用聚焦電子束掃描樣品的表面來獲得圖像,可以實現解像度優於1納米的解像度。使用它拍攝時所要擔心的事常常是,樣品不夠小。不斷放大再放大,尋找合適的拍攝目標——沉浸在這樣的微觀世界裏,常常讓人不能自拔。

6.南瓜(Cucurbita moschata)的花粉(掃描電鏡+後期上色)

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+後期上色)

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+後期上色)

柳屬(Salix)、櫟屬(Quercus)和懸鈴木屬(Platanus)植物產生大量依靠風力傳播的花粉,它們漂浮在空氣中,被人吸入後常導致過敏反應。

9.葉背毛被(掃描電鏡原色)

許多植物體表覆蓋着毛被,毛被的形態是重要的分類依據。不少毛被的形態需要藉助顯微設備分辨,此處展示的是經過高倍放大的星狀毛被。

10.葉表結構(掃描電鏡+後期上色)

藉助掃描電子顯微鏡的高放大率和「大景深」效果,非常細微的植物結構一覽無餘。畫面中橙黃色的部分是葉背的腺體,棕色部分是長毛的細小葉脈。

要想拍出高級黑白藝術大片,就得用X光影像

曾着迷於安檢屏幕上頗具美感的透視行李圖像?或是盯着自己腕部骨折的X光片陷入遐想?是的,X光也常用於科學研究。它是波長極短(約0.001~10納米),能量很大的電磁波。利用它強大的穿透能力,科研人員可以在不損傷生物外表的情況下,窺視其內部結構。位於昆明植物研究所的國家大科學裝置「西南野生生物種質資源庫」常利用X光成像無損檢測果實和種子的發育狀態。

11.銀杏Ginkgo biloba(X光影像)

銀杏是我國特有的古老裸子植物,它們的葉片具有獨特的二歧分支葉脈。這種有序而頗有美感的結構在X光影像中更為突出。此圖經反相處理,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)

蘇鐵的種子大而營養豐富,能夠吸引動物傳播。它共有三層種皮,可保護內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,它們在成熟後從樹上旋轉飄落。不過,我們食用松子時這對翅膀已經不在了。

14.狹葉坡壘Hopea chinensis(果實,X光影像)

龍腦香科植物的果實具有長長的翅。果實利用這對翅膀從很高的樹冠旋轉下落,傳播到較遠的位置。

15.冬櫻花Cerasus cerasoides(X光影像)

16.雲南含笑 Michelia yunnanensis(X光影像)

17.豌豆 Pisum sativum(果實,X光影像)

18.花生Arachis hypogaea(果實,X光影像)

19.柄翅果Burretiodendron esquirolii(果實,X光影像)

它還能記錄無法被人感知的神秘信息?

紫外光的波長短於人類可見光的最短波長(約400納米),因此無法被我們感知。但人類的色覺遠遠算不上主流,包括昆蟲和鳥類在內的許多動物都可以感知紫外色彩。藉助改造過的數碼相機、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。這部分信號可以被傳粉昆蟲感知,與部分可見光信號一起作為它們識別、選擇花朵的依據。左側:可見光拍攝的花朵;右側: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。這種信號在可見光(右側)和紫外光下(左側)都可以看到。請注意,隨花朵逐漸老去,它們的色彩會發生改變(本圖示由淺黃變為粉色),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)。但實際上,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)。這類圖案信號常常是指引傳粉昆蟲的標誌。

23.黃瓜Cucumis sativus(可見光+紫外光)

黃瓜花也具有典型的紫外信號。在花朵的中心有一小塊吸收紫外線的深色區域,造就了邊緣亮中間暗的圖案。這往往是指引傳粉者着陸的信號。

結語

藉助這些科研成像手段,我們發現原來植物里還蘊藏着一個個神奇美妙的新世界,期待這一技術的日益發展與成熟,讓我們看到更多不一樣的世界,不一樣的美。

責任編輯: 王和  來源:果殼網 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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