本站授權方式

創用 CC 授權條款
阿梅的生物圈一號韓中梅製作,以創用CC 姓名標示 3.0 台灣 授權條款釋出。
此作品衍生自montanahanbio.blogspot.tw

下載檔案請注意

這個部落格的目的

1.讓學生在需要時能有材料自學/預習/複習
2.生物教師(現在及未來的)能一起討論更棒的教學活動

所以請求檔案分享時請您寫個信告訴我您是誰囉~


感謝台中二中葉婉儀老師、台南二中李宜欣老師、平鎮高中蔣佑明老師、嘉義高中林芳妃老師、旗美高中蔡佳娟老師融入校內課程
探究實作與問題解決的全部課程紀錄列表 請點選https://reurl.cc/xEYoqZ

2022年10月28日 星期五

11101選修生物主題二-第八週植物必須要有聰明的調整與防禦機制

植物不移動可以有許多好處,但卻也沒有辦法趨吉避凶。
所以,這讓植物在遇到環境改變時,必須要能更聰明的讓自己好好的活下來。

植物在處理逆境的方法上,比我們多很多策略喔!

我們把植物不喜歡的狀況稱為逆境。
可以來自環境,水多、水少、太熱、太冷~
可以來自生物,被吃、被感染~

一起來看看植物比動物更聰明的地方吧!

---------------------------------------------------------------------


先來看水。
要知道逆境有什麼影響的話,要先知道植物為什麼需要水。
光看這四點會覺得很芭樂~會覺得反正水就是很重要咩!

但不是der!

相較於動物,水對於植物有完全不同的意義。

例如在第二點,植物是需要水作為捕捉光能的工具的,動物在攝食時,水頂多是載體。

又像是第三點,動物用水作為運輸體內物質的載體而已,運輸的動能來自心臟收縮。但植物利用水的蒸散作用可以在不耗能的情況下,讓物質運送很遠。
不用到完全沒水,只要水分稍減,可能整個運輸就會shut down!

這就提到第四點了,植物是完全外溫的生物,就是靠水的蒸散來一邊達到運輸一邊調節體溫。

偏偏植物平常生長時,是刻意讓自己有最大吸收陽光的截面積。
比起動物,更容易蓄積大量熱能,體溫直線上升。

就這兩點來說,缺水對植物的影響是雙重、立即而且非常致命的。

所以植物必須要對缺水有超多的反應機制。
在不同缺水程度、時間長度,都要有不同的對應方法。

既然是只有根能吸到水,當然由根去告訴其他部位要做改變是超合理的。


當土壤中的水變少時,不只吸不到水,還會因為鹽的濃度上升,反而脫水!

所以植物要在根部出現細胞輕微萎縮時,就要立即反應。
過離層酸影響木質部,葉子的細胞也會開始輕微萎縮,這個時候分泌的離層酸,會趕快讓氣孔關閉。

如果持續乾燥,那就要開始考慮是不是要暫停長新葉子惹。
就像景氣不好的話,暫時不要開新的分公司比較好啊。

節流的同時,也要開源。
離層酸在根部的作用會引發乙烯下降、生長素上升,長出更多的根。

不過呢,真的是長期乾旱的話,已經長出來的葉子還是先落掉比較好。

  幾乎所有的植物在缺水、高鹽時,都是忍耐度過的。

很少數的植物就是長期處在高鹽狀態,那就不是忍耐可以處理了。日子還是要過的。

像在海邊的紅樹林,一半子都泡在海水裡啊哈哈。
只好用主動吸收鹽的方式,讓水跟著進到體內。過多的鹽從葉子排出。可以想見這需要耗費多少能量~

-------------------------------------------------------------------------------------
相較於有很多方式處理缺水,植物對淹水可說是束手無策。
所以也難怪很多人因為愛護植物一直澆水,卻一直養死啦!

絕大部分的植物都是走紅色的。植物對淹水真的是束手無策。

只有很少數的植物能夠有一些對應方式。
而且像是通氣道或是發不定根,都沒辦法太久的!

-------------------------

我覺得「溫度」對植物生長的絕對決定性超大。在尺度上遠高於水。

因為溫度是影響整個代謝速度。
尤其對固碳反應這種需要提高自由能的代謝影響超大。
(呼吸作用是順著自由能下降方向的代謝,所以影響較少)

所以如果一個地方在一整年中,沒有任何一個月的月均溫超過攝氏十度,那麼植物能累積的合成物質量會無法支應其他時間的分解。

就像如果沒有一個月是賺到足夠錢營運公司的話,就只能改為小店了。

從全球尺度或是山地尺度的森林線就可以看到這種「絕對性」~


今年用的課本中,有這麼一段文字。
這段超有趣的。

這兩段要成立的話,有幾個先決條件。

1.
植物的整體高度足夠讓最高點與最低點的溫度差很多。
這個差很多要能顯著地讓細胞代謝速度形成足夠的濃度梯度差,這個足夠要能夠在自由能上高到能(間接又間接地)提供驅動液體移動所需要的動能。

2.
另外就是果實、莖這兩個部位,不在植物的上側。

3.
植物在韌皮部的壓力流不是主要調控醣類運輸的方式。


恩,大家可以自己評估~

----------------------------

anyway。
在溫度慢慢改變時,植物跟動物會用同樣的策略。
改變細胞膜的脂肪酸組成,避免細胞容易破裂。

這也是為什麼我們在溫度突然變化時,容易生病。
因為白血球的變形會受到很大的影響。


短暫的突然高溫有熱休克蛋白可以保護重要的蛋白質。
但時間不能太長,因為蛋白質被保護的時候,也沒辦法正常工作啊哈哈。

話就要有其他的方式來對應,大概就是減少照光面積。



比較起來,植物就有很多的方法來對應低溫的逆境了。

大絕招就是休眠跟落葉,反正植物再長新的就好。
倒是有一些植物會用累積蔗糖在細胞質的方式,降低凝固點。減少冰晶的危害。

這也是為什麼高山蔬菜常常比較甜的原因。
可以想想我們在吃冰棒的時候純水冰棒跟有糖水的冰棒,能夠帶走的熱是不一樣的。




接下來當然就是讓學生想想自己的植物在現在進入秋季,接下來到冬天的過程中,會發生哪些調整囉。

=================================
第二節課要來看植物怎麼處理感染逆境。
我也超愛這個單元的。
因為幾乎所有的藥物,西藥、中藥、草藥都是從植物次級代謝物來的。
更不用說很多日用品中的成分都是植物次級代謝物!


植物跟動物一樣,有多方法優先把病害與蟲害組閣在外。
人的皮膚、打噴嚏、流淚水與口水都是物理防禦。
(在這邊就順便幫他們補一點動物防禦,因為他們還沒上到。)

而植物就讓自己不容易被吃到,或是不容易被吃掉。
所以大多野外植物的葉子並不柔軟,要讓自己硬一點。
我們吃的葉菜是保留突變成沒有物理保護的個體,所以也超容易被蟲吃!

在野外,如果真的看到葉子又大又肥的,多半是有特別的化合物~
有特別氣味、有特別口味,甚至有毒。

很多果實在沒熟時,很多丹寧,就會讓適口性降低。
(如果吃過綠香蕉,還會整個嘴巴麻到要哭出來)

殺蟲劑的除蟲菊精,就是除蟲菊合成來保護自己的。
市面上賣的驅蟲液,都是利用香茅、薄荷等植物合成來幫自己蛆蟲的次級代謝物。

像是咖啡因、毛地黃、顛茄鹼更是會毒死體積小的動物!
所以才說目前大多藥物都是從植物次級代謝物來的。


基本上,這些東西分佈在整棵植物的不同位置。
但很大一部分是儲存在根部。
所以根系要健康,植物才有抵抗力。

如果一棵茶樹的根不健康,那麼不可能做出來香氣豐富的茶葉。
如果茶園中的根系都不健康,那麼這個茶園若是還能出產很香的茶葉,那麼,外加物質的可能性就很高!

手搖飲料店一大堆香氣豐富的茶葉。恩。


接下來帶學生看中醫與中草藥。
其實中醫上說的濕燥熱寒都是神經與免疫系統的整體描述。

而食物或草藥上的涼性與寒性,就是可以降低發炎反應、興奮副交感神經。
這也是為什麼常吃蔬菜、生菜、水果的人,常常較容易有手腳冰冷、腹瀉的原因

燥熱的食物或中草藥就是會興奮交感神經、加強發炎反應。
所以常吃辣、油炸、熱補的人,容易流汗、長痘子(毛囊炎)...

現在很多藥物開發都是從中草藥開始找點子了。

像中研院的農技中心,就有草藥科技研究組。

都是從中藥典籍中,去梳理植物次級代謝物作為現代藥物研發的發想。

是真的專業到用藥物動力學、分子生物科技等等的等級了。

台灣學生特別適合走這一條路。
因為我們有訓練讀文言文、也看得懂繁體字~

-----------


接下來是講在植物體內的防禦。

就簡單介紹局部防禦與系統防禦的過程。

重點放在植物也有類似我們抗體免疫的概念,是等到感染後幫全身加強抵抗力的。


更厲害的是,最後的結果可以呼叫其他動物來幫自己除害,甚至可以讓周圍的植物也加強抵抗力。



如果我們也會的話,就不用隔離這種策略啦哈哈!






在新竹,當然是要介紹東方美人茶。
一個班頂多只有一個學生喝過,真是太遺憾了。所以我還有泡茶給大家聞香與品茶。
每個學生都大喊實在太香了吧~~

最後就是讓學生去網路搜尋自己的植物會有哪些病蟲害。幫自己的植物畫畫有哪些武器或是體內會有哪些小戰爭~

沒有留言:

張貼留言