爬山虎的脚长什么样,爬山虎的脚长什么样子啊( 三 ) _百科达人

当吸盘稳固地粘附后，卷须会开始卷曲、变厚并木质化，这才使得爬山虎的卷须和吸盘都有一个相当大的保持力。
此外，科学家们还观察到，爬山虎吸盘会沿着卷须主轴进行交替排列，这不仅遵循建筑学中的对称—非对称规则，而且和表面物理化学中的稳定吸附原理一致。
爬山虎吸盘沿着卷须主轴的交替排列，就是一个符合结构力学的经典例子。更奇妙的是，吸盘、卷须和茎的几何相关性和城市管网中的支管和主管分布有着惊人的相似性。
爬山虎吸盘的分布（图片来源：veer图库）
爬山虎吸盘的排列模型图（图片来源：参考文献2）
管道分支排列（图片来源：veer图库）
吸盘分泌的“胶水”是什么物质？
早年，达尔文还对爬山虎吸盘中的粘性分泌物进行了溶解性实验。他从灰泥墙上采集了一些已经成熟的吸盘，并在热水里泡了几个小时。之后，他用乙醇和乙酸对其进行洗涤，发现粘附在吸盘上的小石粒还是很顽固，难以脱落。
不过，当吸盘在乙醚中浸泡了一天后，石粒开始松动，而在温和的香精油（主要成分是薄荷和百里香）中，仅用了几个小时，石粒就完全松散了。
溶解性实验结果似乎表明，爬山虎的吸盘中起粘结作用的成分，是树脂粘结剂。
后来，科学家通过染色实验研究发现，爬山虎吸盘分泌的粘性物质很有可能就是酸性粘性多糖；而通过现代免疫细胞化学方法进一步表明，吸盘分泌的粘性特性主要是和已经脱除支链的鼠李糖半乳糖醛酸聚糖有关。
2012年，科学家们用高效液相色谱/质谱联用的方法初步分离了爬山虎吸盘中的 21 种有机成分，大多数都含有氮、硫、氧元素。而含有这几种元素的化合物基本都能产生极性。因此，推测氢键作用可能会是吸盘在攀援过程中产生的一种弱吸附力。
2016年，通过偏光显微观察发现，吸盘的皮层细胞内含有晶体，且普遍存在于成熟细胞中，通过酸溶解性测试发现，晶体是由草酸钙组成的针状晶体，被称为针晶。针状晶体被有机基质包埋成束状。大量水能将晶束解散，分离出单个晶体。
草酸钙晶体的结构特征（图片来源：参考文献4）
草酸钙晶体具有重要的机械支持作用，可以增强吸盘在基底上的稳定性。另外，针状晶体可能有利于防止吸盘被食草动物或昆虫咬食。
晶体的稳定性非常强，有人发现爬山虎生长的石头在自然界经历了130年的“沧海桑田”后，仍然有晶体沉积在基底表面或吸盘的外围。
吸盘的粘附机理假说
1.界面反应假说
科学家们提出了界面反应导致吸盘“锚合”和氮-氧吸入形成负压的吸附机理假设。
爬山虎分泌出的黏液属于一种弱酸性物质，在吸盘与衬底的接触面，会发生缓慢的化学反应，这种反应很难通过肉眼和普通分析方法进行检测。
界面反应的化学产物在分子层面扮演微填充物的角色，它能显著增强吸盘与基底之间的粘附力。
这种界面化学反应导致吸盘在衬底表面“锚合” 。此外，随着吸盘的生长和发育，卷须尖端受到持续地接触刺激，分泌物也源源不断地产生，这样有部分空气被包在吸盘里，在生长和发育过程中，光合作用消耗掉包在吸盘中的氮气。
与此同时，某些还原性分泌物发生的氧化反应会消耗掉包在吸盘里的氧气。
光合作用和氧化反应几乎会消耗掉包在吸盘里的所有气体，这样导致吸盘里面形成负压，从而加强吸盘与衬底之间的粘附强度。
此外，吸附力、分子间力、静电力、毛细力和范德华力的弱相互作用力对粘附也有辅助作用。
2.多级系统增强构筑假说
还有的科学家认为，从整体上看，吸盘具有类似钢筋混凝土的构筑，其中细胞壁纤维好比钢筋，细胞基质和粘液充当水泥，晶体像是石子。
自然环境中，吸盘充满粘液的表皮层脱水固化后，会形成一级防护层；富含晶体的皮层组织，大大增加了皮层的机械强度，为二级防护系统；木质部发达的维管柱为三级防护系统，将在前两级防护系统失效时发挥作用。
这种多级的系统增强构筑能在最大程度上保证吸盘粘附的稳定性和持久性，在自然界中，能够维持10年到130年甚至更久。
总之，吸盘的吸附原理远比我们想象的要复杂。
想要揭秘吸盘的微结构和粘附机理，还需要更多深入探索的工作。自然的力量不仅能创造美，更能创造奇迹。
参考文献：
何天贤、杨文伍、邓文礼. 具有超级粘附作用的藤本植物——爬山虎的最新研究结果及研究进展评论. 自然科学进展. 2008,(11):1220-1225何天贤. 爬山虎吸盘的粘附作用研究. 华南理工大学. 2012. 博士毕业论文.张莉. 爬山虎吸盘多糖的分离纯化、结构表征与粘附性能研究. 华南理工大学. 2014. 博士毕业论文.杨小军、攀援植物粘附系统的功能化形态与结构. 华南理工大学. 2016. 博士毕业论文.Steinbrecher T, Beuchle G, Melzer B, et al. Structural development and morphology of the attachment system of Parthenocissus tricuspidata. Int J Plant Sci 2011, 172: 1120-1129.Deng WL. Tendril, adhesive disc and super adhesive effect of climbing plant. Available from Nature Precedings http://hdl.handle.net/10101/npre.2008.1513.1 (2008)