分享

放大!再放大!原来植物里还有新世界

 一盏书灯 2020-01-17

放大!再放大!原来植物里还有新世界

供图:中国科学院昆明植物研究所

摄影:李涟漪 牛洋 谷志佳 段元文

本文转载自中国科普博览大家族科学大院(ID:kexuedayuan)

叶子里有什么?花朵里有什么?果实里有什么……凭借肉眼,或许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来看看?

你可以通过光学显微镜扫描电子显微镜摄影审视细微的结构,靠紫外光和红外光摄影洞察更多色彩信息,还可以用X光摄影窥探事物的内部。

准备好了么?下面跟大院er一起来看这些植物的真面目吧!

放大!再放大!是粒小小的种子也能被看清

光学显微镜几乎是每个生物学实验室的必备品,科研工作者借助显微设备观察样品的细微结构。体式显微镜可观察的对象非常广泛,容易操作,能获得的放大率一般在200倍以内。

1. 褐色沙拐枣 Calligonum colubrinum(果实,光学显微)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

沙拐枣属植物多生长在戈壁、荒漠环境,果实的特殊形态令其容易随风翻滚,得以传播。

——

2. 剑叶虾脊兰 Calanthe davidii(种子,光学显微)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

兰科植物的种子是种子植物中最小的,它们像灰尘般众多而微小。只有很少幸运的种子才能成长开花。

——

3. 阔叶猕猴桃 Actinidia latifolia(种子,光学显微)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

野生的猕猴桃,主要通过鸟类和动物传播种子,通过动物消化道后才容易萌发。其外种皮上的结构能够抵御被动物消化。

——

4. 鹤虱Lappula myosotis(果实,光学显微)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

鹤虱的果实具有尖锐的刺和钩,易于被动物和人类携带,四处传播。

——

5. 扁穗雀麦 Bromus catharticus(光学显微)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

禾本科植物的部分表皮细胞发生了硅质化,坚硬而锋利。若不小心很容易划破手指。

——

用它来拍照,还要担心样品不够小?

扫描电子显微镜是更加奢侈的成像设备,它通过用聚焦电子束扫描样品的表面来获得图像,可以实现分辨率优于1纳米的分辨率。使用它拍摄时所要担心的事常常是,样品不够小。不断放大再放大,寻找合适的拍摄目标——沉浸在这样的微观世界里,常常让人不能自拔。

6. 南瓜(Cucurbita moschata)的花粉(扫描电镜 后期上色)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

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(扫描电镜 后期上色)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

紫草科植物的花粉只有几微米,是最小的花粉。

——

8. 致敏花粉(扫描电镜 后期上色)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

柳属(Salix)、栎属(Quercus)和悬铃木属(Platanus)植物产生大量依靠风力传播的花粉,它们漂浮在空气中,被人吸入后常导致过敏反应。

——

9. 叶背毛被(扫描电镜 原色)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

许多植物体表覆盖着毛被,毛被的形态是重要的分类依据。不少毛被的形态需要借助显微设备分辨,此处展示的是经过高倍放大的星状毛被。

——

10. 叶表结构(扫描电镜 后期上色)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

借助扫描电子显微镜的高放大率和“大景深”效果,非常细微的植物结构一览无余。画面中橙黄色的部分是叶背的腺体,棕色部分是长毛的细小叶脉。

——

要想拍出高级黑白艺术大片,就得用X光影像

曾着迷于安检屏幕上颇具美感的透视行李图像?或是盯着自己腕部骨折的X光片陷入遐想?是的,X光也常用于科学研究。它是波长极短(约0.001~10纳米),能量很大的电磁波。利用它强大的穿透能力,科研人员可以在不损伤生物外表的情况下,窥视其内部结构。位于昆明植物研究所的国家大科学装置“西南野生生物种质资源库”常利用X光成像无损检测果实和种子的发育状态。

11. 银杏Ginkgo biloba(X光影像)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

银杏是我国特有的古老裸子植物,它们的叶片具有独特的二歧分支叶脉。这种有序而颇有美感的结构在X光影像中更为突出。此图经反相处理,原始的X光图象为黑底白图,不同的亮度反映了不同的材料密度。

——

12. 贵州苏铁Cycas guizhouensis(种子,X光影像)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

苏铁的种子大而营养丰富,能够吸引动物传播。它共有三层种皮,可保护内部的胚与胚乳免受外界物理和生物伤害。

——

13. 金钱松 Pseudolarix amabilis(种子,X光影像)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

松科植物的种子具有轻盈的翅,它们在成熟后从树上旋转飘落。不过,我们食用松子时这对翅膀已经不在了。

——

14. 狭叶坡垒Hopea chinensis(果实,X光影像)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

龙脑香科植物的果实具有长长的翅。果实利用这对翅膀从很高的树冠旋转下落,传播到较远的位置。

——

15. 冬樱花Cerasus cerasoides(X光影像)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

——

16. 云南含笑 Michelia yunnanensis(X光影像)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

——

17. 豌豆 Pisum sativum(果实,X光影像)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

——

18. 花生 Arachis hypogaea(果实,X光影像)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

——

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

放大!再放大!原来植物里还有新世界

它还能记录无法被人感知的神秘信息?

紫外光的波长短于人类可见光的最短波长(约400nm),因此无法被我们感知。但人类的色觉远远算不上主流,包括昆虫和鸟类在内的许多动物都可以感知紫外色彩。借助改造过的数码相机、特殊镜头和滤镜,科研人员可以记录紫外光影响,窥探这些“神秘”的“隐藏信息”。

20. 榕毛茛 Ficaria verna (可见光 紫外光)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

依靠昆虫传粉的花朵,常在人类不可见的紫外光波段有“隐藏”图案。这部分信号可以被传粉昆虫感知,与部分可见光信号一起作为它们识别、选择花朵的依据。左侧:可见光拍摄的花朵;右侧:仅利用紫外光拍摄的花朵。

——

21. 马缨丹 Lantana camara (可见光 紫外光)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

马缨丹小花中心的色彩与周围不同,这是给传粉者的指引信号。这种信号在可见光(右侧)和紫外光下(左侧)都可以看到。请注意,随花朵逐渐老去,它们的色彩会发生改变(本图示由浅黄变为粉色),这种变化肉眼可见。

——

22. 蒲公英 Taraxacum (可见光 紫外光)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

人类的肉眼看来,蒲公英的花序是比较均一的黄色(左侧)。但实际上,花序中央的色素组成和边缘很不相同,这种差异造就了其在紫外波段的特殊图案(中心暗,边缘亮,右侧)。这类图案信号常常是指引传粉昆虫的标志。

——

23. 黄瓜Cucumis sativus (可见光 紫外光)

放大!再放大!原来植物里还有新世界

黄瓜花也具有典型的紫外信号。在花朵的中心有一小块吸收紫外线的深色区域,造就了边缘亮中间暗的图案。这往往是指引传粉者着陆的信号。

——

结语

借助这些科研成像手段,我们发现原来植物里还蕴藏着一个个神奇美妙的新世界,期待这一技术的日益发展与成熟,让我们看到更多不一样的世界,不一样的美。

放大!再放大!原来植物里还有新世界

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多