2014年10月17日 星期五

為什麼淤泥長出荷花潔淨無染?

荷花的葉片在出水前,從葉片的左右向中軸對折捲成雙筒
兩端尖而且緊貼葉柄成一直線(可以觀察葉脈的分叉,了解中軸指的是什麼)
荷花的花苞出水前被萼片包裹、端尖而形狀幾乎與花柄同粗
這樣的形狀可以減小出水時的阻力
荷葉與花的表皮有保護組織,外層有角質與蠟質能夠防水
表皮上又有氣孔與外界空氣交流
花瓣表皮的每個細胞都有一個乳頭狀突起
而且在花蕾階段,萼片與花瓣層層緊抱
如此結構自然水不能透進泥巴也附不上
荷花出淤泥而不染這句話其實是對荷花形態結構的描寫
 維摩經說 :
“高原陸地,不生蓮花,卑濕淤泥,乃生此花”
不少水生植物生長在淤泥中但只有蓮花獲得佛門喜愛
 周敦頤更是情有獨鍾
“予獨愛蓮之出淤泥而不染,濯清漣而不妖;
中通外直,不蔓不枝;香遠益清,亭亭淨植,可遠觀而不可褻玩焉.”
 荷葉的表面附著著無數個微米級的蠟質乳突結構
用電子顯微鏡觀察這些乳突時
可以看到在每個微米級乳突的表面
又附著著許許多多與其結構相似的奈米級顆粒
植物學家將其稱為荷葉的微米 - 奈米雙重結構
這些微小的雙重結構
使荷葉表面與水珠或塵埃的接觸面積非常有限
因此便產生了水珠在葉面上滾動並能帶走灰塵的現象
而且水不留在荷葉表面
科學家稱這種現象為 lotus effect
植物生長要輸送水份的組織叫導管
植物的導管內壁在一定的部位會特別增厚
成各種紋理,有的呈環狀,有的呈梯形,有的呈網形
而藕的導管壁增厚部連續成螺旋狀特稱螺旋形導管
在折斷蓮藕或荷葉梗時
導管內壁增厚的螺旋部脫離
成爲螺旋狀的細絲,直徑僅爲3~5微米
這些細絲很像被拉長的彈簧
在彈性限度內不會被拉斷
所以荷葉才能隨風搖曳 
絲狀導管不僅存在蓮藕內
在荷梗、蓮蓬中都有,不過更纖細
采一根荷梗盡可能把它折成一段一段的
像一長串連接著的小燈籠,連接這些燈籠的便是這種細絲
這種細絲看上去是一根,如果放在顯微鏡下觀察
會發現其實是由3~8根更細的絲組成

唐 孟郊《去婦》
君心匣中鏡,一破不復全。
妾心藕中絲,雖斷猶牽連。
安知禦輪士,今日翻回轅。
一女事一夫,安可再移天。
君聽去鶴言,哀哀七絲弦。

蓮是冰河期以前的古老植物
它和水杉、銀杏、中國鵝掌楸及北美紅杉等
同屬於冰河期倖存的孑遺植物代表
早在3000多年前的《詩經》中
便有蓮花的記載 :

國風 陳風 澤陂
彼澤之波,有蒲與荷。
有美一人,傷如之何?
寢寐無為,涕淚滂沱。

蓮花雌蕊短胖散生在雄蕊之間,這是較原始型被子植物的特徵
被子植物約在一億八千萬年前出現
此時尚未出現蝴蝶或蜜蜂
蓮花的扁平花型其實是為了方便讓授粉甲蟲爬行
生長在濕地的植物種子壽命都相當長
因為濕地的水位變化大,常遭遇乾涸等環境變化
種子必須長時間在土中等待適合發芽的時機
科學上就有考古出土的二千多年前蓮花種子
在研究室發芽開花的記錄(http://www.city.chiba.jp/toshi/koenryokuchi/kanri/chuo-inage/chibap06ogahasu.html大賀ハスの由来)


(蓮葉效應的原理lotus effect
1997年,德國波昂大學的植物學家Bartholtt進行了一系列的實驗,發現蓮葉物理結構、化學組成與表現出疏水、自潔性間的關係,因此創造了「蓮葉效應」一詞也就是奈米效應的原理。)