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科學普及
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科普文章
葉子里有什么？花朵里有什么？果實里有什么……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？ 你可以通過光學顯微鏡或掃描電子顯微鏡攝影審視細微的結(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 光學顯微鏡幾乎是每個生物學實驗室的必備品，科研工作者借助顯微設備觀察樣品的細微結(jié)構(gòu)。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(nèi)。 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(huán)境，果實的特殊形態(tài)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，通過動物消化道后才容易萌發(fā)。其外種皮上的結(jié)構(gòu)能夠抵御被動物消化。 4. 鶴虱Lappula myosotis（果實，光學顯微）
鶴虱的果實具有尖銳的刺和鉤，易于被動物和人類攜帶，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(fā)生了硅質(zhì)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?。?/strong> 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(xiàn)分辨率優(yōu)于1納米的分辨率。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)生大量依靠風力傳播的花粉，它們漂浮在空氣中，被人吸入后常導致過敏反應。 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，棕色部分是長毛的細小葉脈。
要想拍出高級黑白藝術(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(nèi)部結(jié)構(gòu)。位于昆明植物研究所的國家大科學裝置“西南野生生物種質(zhì)資源庫”常利用X光成像無損檢測果實和種子的發(fā)育狀態(tài)。 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(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）
蘇鐵的種子大而營養(yǎng)豐富，能夠吸引動物傳播。它共有三層種皮，可保護內(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，它們在成熟后從樹上旋轉(zhuǎn)飄落。不過，我們食用松子時這對翅膀已經(jīng)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(zhuǎn)下落，傳播到較遠的位置。 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，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？ 紫外光的波長短于人類可見光的最短波長（約400nm），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(nèi)的許多動物都可以感知紫外色彩。借助改造過的數(shù)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(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。這種信號在可見光（右側(cè)）和紫外光下（左側(cè)）都可以看到。請注意，隨花朵逐漸老去，它們的色彩會發(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)）。這類圖案信號常常是指引傳粉昆蟲的標志。 23. 黃瓜Cucumis sativus （可見光 + 紫外光）
黃瓜花也具有典型的紫外信號。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。
結(jié)語 借助這些科研成像手段，我們發(fā)現(xiàn)原來植物里還蘊藏著一個個神奇美妙的新世界，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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