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天津市民族中学开展学校科普日活动，旨在大力弘扬教育家精神，实施“双驱引领”下的科学教育。通过广泛传播科学知识、弘扬科学精神，激发学生崇尚科学、探索未知的兴趣，营造讲科学、爱科学、学科学、用科学的氛围。
学校将在科普日面向全校师生推广科普知识。学生和家长通过关注学校微信公众号，可以了解学校在每期科普日推送的科普内容或活动。在后续的科普日活动中，学校还将组织学生开展现场活动，助力学生科学思维的发展和科学探究能力的提升。
本期科普日由学校生物学科老师张玥讲述含羞草叶片的闭合——细胞膨压变化的应激反应。
用手指轻轻触碰含羞草的叶片，叶片会迅速向内合拢，甚至整个叶柄也会下垂；若触碰力度较大，整株含羞草的叶片都会闭合，仿佛“害羞”一般。
含羞草为何会有如此灵敏的反应？
这种“害羞”并非植物有“意识”，而是其体内“细胞膨压变化”引发的应激反应，是长期进化中形成的自我保护机制。要理解这一过程，需从含羞草的叶片结构、细胞膨压的调节机制以及应激反应的生物学意义入手，揭开含羞草“害羞”的生命奥秘。
含羞草的结构特点
首先，我们需要了解含羞草的叶片结构特点。含羞草的叶片属于“羽状复叶”，由许多小叶组成，小叶呈长椭圆形，成对排列在总叶柄两侧；总叶柄基部有一个膨大的结构，称为“叶枕”，叶枕是含羞草叶片闭合和叶柄下垂的关键部位。叶枕内部结构特殊，分为“上半部分”和“下半部分”，两部分的细胞排列和细胞壁厚度不同：上半部分的细胞排列疏松，细胞壁较薄；下半部分的细胞排列紧密，细胞壁较厚。叶枕内还含有许多“维管束”（负责运输水分和养分）和“薄壁细胞”（储存水分），薄壁细胞内充满水分，形成一定的“膨压”——膨压是细胞因吸水膨胀而对细胞壁产生的压力，植物的叶片伸展、花朵开放等都依赖于细胞膨压的支撑。
含羞草叶片闭合的核心机制是“叶枕细胞膨压的快速变化”，这一过程由“触碰刺激”引发，涉及信号传递和水分流动两个关键步骤。当手指触碰含羞草的小叶时，叶片表面的“触觉感受器”（一种特殊的表皮细胞）会感受到刺激，并迅速将信号传递给叶枕——信号传递的速度极快（可达每秒数厘米），类似于动物神经信号的传递，但植物没有神经系统，而是通过“电信号”和“化学信号”（如钙离子、生长素等物质）的协同作用实现的。
信号传递到叶枕后，会引发叶枕细胞的“水分快速流失”：首先，叶枕上半部分的薄壁细胞会迅速释放出内部的钾离子、氯离子等离子，导致细胞内的渗透压降低；而细胞外的渗透压相对较高，细胞内的水分会通过“渗透作用”快速流向细胞外，进入叶枕的间隙中；随着水分流失，叶枕上半部分细胞的膨压急剧下降，细胞失去支撑力，逐渐萎缩；而叶枕下半部分的细胞结构更坚固，膨压变化较小，仍能保持一定的支撑力。此时，叶枕上半部分萎缩、下半部分支撑，导致总叶柄失去平衡，向下下垂；同时，小叶叶柄基部的叶枕（小叶叶枕）也会发生类似的膨压变化，小叶成对向内合拢，形成叶片闭合的现象。
触碰刺激消失后，含羞草的叶片会逐渐恢复原状，这一过程是叶枕细胞“重新吸水”的结果：叶枕细胞会通过主动运输将流失的离子重新吸收回细胞内，提高细胞内的渗透压；细胞外的水分再次通过渗透作用进入细胞，使叶枕上半部分细胞的膨压逐渐恢复，细胞重新膨胀；当膨压恢复到正常水平时，叶柄会向上抬起，小叶也会逐渐展开，恢复到原来的形态。恢复时间的长短与触碰力度有关，轻微触碰通常几分钟即可恢复，力度较大的触碰则需要十几分钟甚至半小时。
含羞草的自我保护
含羞草的这种应激反应，是长期进化中形成的“自我保护机制”，主要用于抵御天敌和适应环境。从防御角度来看，当昆虫等天敌触碰叶片时，叶片迅速闭合能将天敌“包裹”或“驱赶”，防止天敌啃食叶片；同时，叶片闭合后，植株的表面积减小，能减少水分蒸发，在干旱环境中保护自身水分；从适应环境角度来看，当遇到暴雨、强风等恶劣天气时，叶片闭合、叶柄下垂能减少风雨对叶片的冲击，避免叶片被折断或损伤。例如，暴雨来临时，含羞草的叶片迅速闭合，能防止雨水直接冲击叶片，减少叶片受损的概率；强风来袭时，叶柄下垂能降低植株的重心，避免被风吹倒。
其他植物的应激反应
并非所有植物都有类似含羞草的应激反应，这种灵敏的反应与含羞草叶枕的特殊结构和细胞调节机制密切相关。其他一些植物（如合欢树、酢浆草）也有类似的叶片闭合现象，但反应速度和程度不如含羞草灵敏——合欢树的叶片会在夜晚闭合、白天展开（称为“感夜性”），主要由光照变化引发，而非触碰刺激；酢浆草的叶片在触碰时也会闭合，但反应速度较慢，闭合程度也较轻。
需要注意的是，含羞草虽然对触碰敏感，但不宜频繁或用力触碰——频繁触碰会导致叶枕细胞反复失水和吸水，消耗大量能量和水分，长期下来会影响植株的生长，导致叶片发黄、生长缓慢；同时，含羞草体内含有少量“含羞草碱”，这是一种有毒物质，若长期接触或误食，可能会引起人体不适（如头晕、恶心），因此不宜将含羞草放在室内卧室或儿童、宠物容易接触到的地方。
从轻轻触碰后的叶片闭合，到一段时间后的逐渐恢复，含羞草的“害羞”是细胞膨压变化引发的应激反应，也是植物适应环境的生存智慧。深入理解这一生物学原理，能让我们更好地认识植物的生命活动，欣赏植物世界的奇妙——生命的反应，就藏在这每一次叶片的开合之中。
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科普知识问答
你知道含羞草害羞的真相吗？
01
02
你了解含羞草害羞背后的生存策略吗？
含羞草可以预测天气吗？
03
撰稿人：张玥
核稿人：沈建伟 关雪岩 周海燕
排版制作：魏佳
领导审核：刘芃 刘和葵
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