植物須要水與空氣(二氧化碳和氧氣)才能光合作用。然而, 當植物体打開氣孔讓空氣進入時, 植物体內的水份將可從氣孔內向外散失, 特別是於乾燥的環境下。若是於水份非常充沛的環境(如: 池塘和沼澤), 空氣則有可能會供應不足, 因為水中(於20度C)僅能含有空氣的0.00005倍的氧氣和0.002倍的二氧化碳。植物体無法遷移至較好的環境, 但是其生理或形態可以轉變, 使其可成功地生活於似乎很差的環境。生理和形態的可塑性(plasticity), 使生物体可生存於許多各種不同的環境。本實習將探討植物葉片於結構上的適應。

一、材料與設備

「野外使用」

相關地圖與實習區的標記圖
 

植物剪、指北針、量尺(3公尺)、

塑膠袋(裝樣品)、簽名筆、寫字筆、和紀錄用紙

鋁梯(幫助於樹上的採樣)

「實驗室內」
 

光學顯微鏡 (含 ocular micrometers 與照相設備)、

製作組織切片的設備與藥品、各種葉片組織的切片、

微量尺器(可精確至0.1mm)、量角器

相關植物的圖鑑
 

二、步驟與作業

本實習可分為野外與實驗室兩個部份。實習進行是以小組為單位, 共同於野外觀察與採樣, 以及使用一組實驗室設備。本實習的進行步驟與測量的項目, 以及相關作業條列如下:

葉片的形態特徵
 

可計量或測量的外表形態特徵如下:

最長葉片的長度(cm) 最長葉片的最寬度(cm) 葉片基部的寬度(cm)

葉寬/ 葉基寬的最大比值 葉長/ 葉基寬 葉尖的角度(angle)

葉片抬高的仰角(angle) 葉脈的數目(最寬地區) 葉片重量(每單位面積)

葉片的氣孔數目

「野外的工作」

按上一個實驗(微氣候測量)的結果, 觀察於不同的微氣候環境, 各種植物的葉片形態有何特徵, 各有何差異? 質感, 含水量, 厚度, 長度, 寬度, 面積, 葉脈形態, 葉緣形態, 葉表形態, 上下葉表的差別, ...等等方面有何差別。並依照以下五個步驟, 完成觀察, 設計, 與實驗等的工作, 且寫成書面報告。有關報告的寫法, 請參考實習十。

依照擬定的實驗計劃, 將由野外取樣回來的樣品進行實驗室內的測量。測量的形態特徵至少要有10 項。並且要作統計分析。

同時, 以顯微境觀察各種植物的葉片組織構造, 並比較其間的差別。這些差別可包括: 角質層的厚度, 葉表層的厚度與形態, 柵狀組織或是海綿組織的形態, 氣孔的位置與數量, 輸導組織的多寡與構造, 支持性組織的種類與數量, 液泡的大小與數量, 有無其它特殊組織, ....等等。查閱這些植物種類的圖鑑, 瞭解這些植物的整株形態與特徵, 以及其分佈地區的環境狀況。討論這些資料與葉片特徵有何可能的關連, 並整合作成書面報告。另一方面, 按野外實驗計劃的結果, 選擇其中兩種葉片, 作組織切片, 並觀察其組織構造, 整合進入書面報告中。此書面報告的內容包括:

a. 顯微觀察葉片的植物種類, 以及其葉片組織的照相圖, 與圖內容的說明。圖片中必要附有量尺刻度。

b. 這些植物葉片組織的質與量的比較。所有量的資料都要有統計分析。

c. 這些植物的分類親緣關係, 以及其各有生態習性。

d. 依照野外的觀察與實驗結果, 以及其中兩種植物葉片的組織構造之比較, 研析其可能的相關情況。

e. 整合以上的資料與數據, 討論其間的關連, 並作總結。

 
　

　
生態學實驗教材