感性运动
感性运动是一种反应方向不取决于刺激方向的植物反应,例如含羞草小叶被触碰时迅速闭合,其原因是膨压突然丧失,而不是生长所致。
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发生的部位
感性运动发生在特化的结构中,例如含羞草每片小叶基部的叶枕,其反应的强弱取决于刺激的强度,而不是刺激来自哪个方向。
叶枕是一团包裹着中央维管束的薄壁薄壁组织细胞。叶枕下侧的细胞(伸肌细胞)通常充分膨胀并把小叶撑开;上侧的细胞(屈肌细胞)较小。
其他植物也有感性运动:雨树和罗望子等豆科植物的叶子在黄昏折合(睡眠运动,即感夜性),郁金香和番红花在温暖时开放、寒冷时闭合(感热性),捕蝇草的捕虫夹在触发毛被触碰时迅速合拢(感触性)。在每种情况下,刺激启动反应,但运动的方向由植物的结构决定,而不是由刺激来自何处决定。
输入与输出
- 输入:触碰、热、振动或光强变化等刺激,可来自任何方向。
- 输入:从受刺激点经叶片组织传到叶枕的电信号,原理上类似神经冲动,但速度慢得多。
- 输入:叶枕细胞内的钾离子与氯离子,信号到达时被泵出细胞膜。
- 输出:水经渗透作用流出伸肌细胞,使细胞收缩变松软。
- 输出:小叶闭合、叶柄下垂,无论触碰来自何处,方式都相同。
- 输出:缓慢的恢复,离子通过主动运输被泵回细胞,水经渗透作用重新进入,膨压恢复。
步骤
- 触碰等刺激作用于含羞草的小叶。
- 接触点的感受细胞产生电信号,经叶片组织传到小叶基部的叶枕。
- 信号到达叶枕后,钾离子与氯离子迅速从下侧的伸肌细胞流出。
- 水随离子经渗透作用流出这些细胞,细胞失去膨压变得松软。
- 松软的伸肌细胞无法再支撑小叶,而上侧的屈肌细胞保持膨压,因此小叶在数秒内向上合拢。
- 若刺激强烈,信号会传到叶柄基部的叶枕,整片叶子下垂。
- 在接下来的几分钟内,主动运输把离子泵回伸肌细胞,水经渗透作用重新进入,膨压恢复,小叶重新张开。
向性与感性运动比较
感性运动与向性都是对刺激的反应,但两者在反应方向如何确定上有所不同。
| 特征 | 向性 | 感性运动 |
|---|---|---|
| 反应方向 | 取决于刺激的方向 | 不取决于刺激的方向 |
| 机制 | 不均匀的生长(细胞伸长) | 膨压的改变,不涉及生长 |
| 速度 | 通常较慢,需数小时或数天 | 可以非常快,在数秒内完成 |
为何重要以及如何调控
感性运动对植物的意义在于保护。含羞草小叶的突然闭合能惊走啃食的昆虫,并减少暴露给食草动物或暴雨大风的叶面积。
这种运动受刺激强度控制:轻触只使靠近接触点的小叶闭合,用力摇晃则使所有小叶闭合并使叶柄下垂。恢复需要消耗能量,因为离子必须通过主动运输泵回,所以反复刺激最终会使植物暂时不再反应,直到它恢复离子平衡。
如何考查
你可能被要求解释为何从任何方向触碰含羞草都会产生相同的闭合反应、描述膨压与钾离子的作用,或用上表区分感性运动与向性。
实验型题目会描述在植物不同部位触碰并记录闭合与恢复的时间。题目要求指出操纵变量(接触点或刺激强度)、反应变量(闭合所需时间或闭合的小叶数目),并解释为何该反应归类为感性运动。
题目也会把含羞草与向光弯曲的幼苗配对,要求用表格写出两个区别,因此要准备好方向、机制和速度这三个比较点。
常见误解
考试风格例题
题目。 一名学生从左侧触碰含羞草的一片小叶,待植株恢复后,再从右侧触碰同一片小叶。
两次小叶都在约两秒内向上合拢。(a) 说出所显示的反应类型。
(b) 结合叶枕解释闭合是如何发生的。(c) 说出这种反应与茎向光弯曲的两个不同之处。
参考答案。 (a) 感性运动(感触性)。
(b) 触碰触发的信号到达小叶基部的叶枕。钾离子从叶枕下侧的细胞流出,水经渗透作用随之流出。
这些细胞失去膨压变得松软,无法再撑住小叶,小叶便闭合。两次试验的反应相同,因为闭合方向取决于叶枕的结构,而不取决于刺激的方向。
(c) 茎向光弯曲是向性:其方向取决于刺激的方向,由生长素调控的不均匀生长(细胞伸长)引起,因此缓慢;而含羞草的反应是膨压变化,迅速且不涉及生长。
来源:SRC-DSKP-EN
常见问题
为何含羞草无论从哪个方向触碰都会闭合小叶?
向性与感性运动的主要区别是什么?
含羞草闭合后如何重新张开小叶?
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