研究結果與討論

研究結果與討論

一、探討南寶樹脂印膜和指甲油印膜何者是方便且能觀察到正常之葉片表面細胞型態的方法

透明指甲油處理的實驗組，葉片有萎縮且變色的反應 (圖五)﹔和對照組比較，其表皮細胞在顯微鏡下也呈現模糊 (圖6.1 和 6.3) 、萎縮、質離甚至破裂 (圖6.2 和 6.4) 的現象，無法獲得清楚完整的細胞外形。

指甲油印膜法雖然有快乾、薄膜標本可較長久保存的優點，但是其成分上絕大部分都含有甲醛、異丙醇等化學成分，它們會使蛋白質變性，對細胞具有極大的破壞作用，使細胞形態改變，進而影響實驗結果的正確性。


圖5.1 新鮮的 (左側) 與塗上指甲油的 (右側) 刺桐葉之外觀比較	圖5.2 新鮮的 (左側) 與塗上指甲油的 (右側) 蘄艾之外觀比較	圖5.3 新鮮的 (右側) 與塗上指甲油後 (左下側) 濱防風葉外觀變化	圖5.4 新鮮的榕樹葉塗南寶樹脂 (上半部) 與塗上指甲油 (下半部) 的外觀變化
圖五、不同處理後葉片外表的變化

圖6.1 鵝掌藤上表皮(400x)

左圖：以直接撕取法所得之；右圖：以透明指甲油拓印所得之

圖6.2 鵝掌藤下表皮(400x)

左圖：以直接撕取法所得之；右圖：以透明指甲油拓印所得之

圖6.3 榕樹上表皮(400x)

左圖：以南寶樹脂印膜所得之；右圖：透明指甲油拓印所得之

圖6.4 榕樹下表皮(400x)

左圖：以南寶樹脂印膜所得之；右圖：透明指甲油拓印所得之

圖六、不同處理後表皮細胞在顯微鏡下呈現的形態

二、探討氣孔數量與分布是否因葉片不同的成熟度而產生差異

(一) 氣孔數量：

色淡榕樹葉片的氣孔密度顯著地比色深葉高 (p<0.05)，如表三所示。

(二) 氣孔分布：

不論葉色深或淺，葉脈上以外的區域均有氣孔分布，呈現尚且均勻的分布；同一葉片視野下的氣孔數落差在0~5個之間。

榕樹新萌發之嫩葉呈金黃色，日照愈強，金黃愈明顯，日照不足或老葉，則漸轉綠色，亦即葉片顏色的差異不僅受年紀影響，光照時間、強度也是左右的因素。所以，利用葉色來表示葉片的成熟度有時會發生誤判。因此，我們討論後認為本實驗結果只能說明不同葉色的葉片確實會有氣孔數量上的顯著差異，我們建議在做相關實驗時要將葉色列為重要的變因，儘可能地以較大的採集樣本數做實驗，並在得到結果時去除異常高或低的值來降低誤差。

表三、校園內同一株榕樹色淡葉和色深葉的氣孔數目比較

榕樹葉色

視野下氣孔數

(個)

單位面積平均氣孔數

(個/cm²)

色淡

30.8±2.8

13865.0

色深

22.6±0.4

18895.7

三、觀察澎湖鄉土植物葉表細胞的形態和密度

本實驗選取植物20科共29種植物來分析比較各種植物葉表細胞的形態和密度，實驗結果顯示，除仙人掌沒有發現氣孔，台灣濱藜、蔓荊和番杏表面密被毛或似氣泡般的薄膜，無法辨識氣孔在葉表上整體分布位置外，其餘結果如下。

(一) 表皮細胞的形態：詳見表四。

1.上表皮之表皮細胞間的排列一般較緊密，細胞間隙比下表皮較小。

2.表皮細胞、保衛細胞及氣孔的相對大小在上、下表皮並沒有明顯的差異，都呈現表皮細胞>保衛細胞>氣孔(>表示大於的符號)。這三種細胞很少位在同一平面上，最常見表皮細胞凸出，氣孔微下陷。

(二) 保衛細胞與周圍細胞所成之形式：詳見表四。

(三) 氣孔的有無及分布的位置：詳見表五。

1.就分布區域而言：

(1)下表皮均具有氣孔分布。

(2)濱排草、榕樹和羅漢松除外，本研究中約90%植物的上表皮均具有氣孔。

(3)氣孔主要分布在葉脈間的表皮上，尤其是靠近葉脈兩側的地方，因此，一般呈現非均勻分布。另外，也有像蘄艾、草海桐、欖仁及大部分的草地植物成員尚有氣孔分布在葉脈上。

2.就植物種類而言：

在網狀脈的葉片上，氣孔的分布沒有一定的規則性，而平行脈葉片上的氣孔分布則呈平行狀排列，例如羅漢松。

3.就植物生育地特質而言：

砂礫灘植物、沙地植物與草地植物的上、下表皮均有氣孔分布，而珊瑚礁植物和木本植物的成員則不完全均有氣孔分布。

(四) 葉表面附屬物的存在與形式：詳見表五。

1.附屬物的種類：

突出於植物葉片表面的表皮附屬物以各種茸毛最多，如星狀毛、絹毛、絨毛等﹔其次是像腺體出口的構造，有時可在其附近發現一些顆粒物，再者，也有些似氣泡般的薄膜覆蓋葉表，如台灣濱藜、番杏 (圖15.2)。

2.就分布區域而言：

最常見分布在下表皮，再者，是上下表皮均有者。

3.就植物種類而言：

同科植物雖然生育地不同，表皮依然均有不同濃密度的茸毛分布，例如櫻草科、旋花科、菊科及豆科植物的成員。

4.就植物生育地特質而言：

砂礫灘植物與草地植物成員的上下表皮幾乎均有茸毛分布，其餘者，則疏或無。

(五) 保衛細胞形態：這些植物的保衛細胞在沒有打開時，都像似緊閉的嘴唇，呈現一條線；稍微打開時，外形像一對凹面相對的蠶豆；全開時呈橢圓形，這時氣孔短徑最長，而長徑卻最短。

(六) 氣孔大小：詳見圖七~三十五及各圖所附之表格說明。

1.氣孔大小因植物種類而異，氣孔一般都顯著的小於表皮細胞。

2.一般氣孔隙長徑約13～20μ，短徑1～2.5μ，大者如濱排草的氣孔長徑為32μ ，短徑為10μ，小者如龍葵的長徑為6.5μ，短徑為1μ。

3.氣孔大小與葉片面積及氣孔的數量並沒有直接的關係，而是和環境因素有關。例如蘆薈的總表面積至少60cm²以上，但氣孔在白天幾乎都是閉合狀態，且每平分公分氣孔數僅約1,400個。

(七) 每平方公分面積平均氣孔數量及氣孔平均張開度：詳見圖七~三十五及各圖所附之表格說明。

1.氣孔的數量：

(1)一般下表皮氣孔的數量均顯著高於上表皮，但是馬鞍藤、蘆薈、大白花鬼針、銀合歡、蘄艾及花生呈相反之結果。另外，天人菊和變葉藜上、下表皮氣孔數沒有顯著差異。

(2)在一平方公分的面積內，總表皮面積平均氣孔數目一般為0.5～2.5萬個，最少者如龍葵的上表皮僅有900多個，多者如濱豇豆和台灣灰毛豆的下表皮達35,000個左右。

(3)葉片面積及氣孔的數量並沒有直接的關係。例如台灣灰毛豆和濱豇豆的葉表總面積分別大約是0.86及12cm²，彼此相差14倍之多，卻都平均擁有23,000個氣孔。

2.氣孔張度百分率：

氣孔在葉面所佔之面積，通常少於1%，面積較大者如濱排草佔3.87%，未有超過 4%者。

(八) 小結：

葉片外形和氣孔間有互相輔助以利生存之處，例如：

1.站在海濱最前線的珊瑚礁植物有葉面小，葉具厚度，上表皮細胞緊密排列、細胞間隙小；上表皮表面氣孔張開度在0~0.6%的特性，這樣大大降低了外來傷害 (尤其是鹽害) 可作用的面積。

2.肉質葉兼具有較多的氣孔有助於在土壤貧脊的沙地上存活：

陽光射在番杏肉質葉上，可見到鹽晶般的閃亮光華。經解剖顯微鏡觀察，我們發現葉面上有許多的「水泡」，就如同一層防震泡棉覆蓋在表面，而底下是疏鬆的葉肉組織 (圖15.2)。文獻提到肉質化的葉子多量之葉肉組織可儲存較多量的水分，也可以增加多汁性來防止細胞液中離子濃度的增加，以減少鹽風的傷害。當環境較好時，多數氣孔的存在有助於氣體迅速交換。所以像蘄艾、番杏、草海桐和變葉藜等肉質葉植物均擁有每平方公分12,000個左右的氣孔數，這應對適應沙地有很大的幫助。

3.賽葵葉片較小，葉緣缺刻較深，這使得單位體積的葉片有較大的表面積，而有利於熱的散逸。另外，賽葵具有較高的氣孔密度 (每平方公分面積約有19,000個)，水分及空氣通過的阻力較大，但在缺水時敏感度較低，可在強光環境下避免水分散失過快，也可在植物體內缺水時，繼續進行緩慢的蒸散作用以平衡體內過多的熱能。我們認為這也是它在荒地或路邊隨處可見的本錢之一。

表四、本研究所採集植物的表皮細胞形態以及保衛細胞與周圍細胞所成形式之比較

表五、本研究所採集植物的氣孔分布位置與葉表面附屬物的比較

編號		氣孔分布位置				毛或其他附屬物存在的位置
		葉脈上		葉脈間		葉脈上		葉脈間
		上表皮	下表皮	上表皮	下表皮	上表皮	下表皮	上表皮	下表皮
01	黃花磯松	無	無	有	有	無毛，具泌鹽腺
02	綠珊瑚	無明顯葉脈，氣孔縱列分布				無	無	無	無
03	濱排草	無	無	無	多	稀疏	稀疏	稀疏	較多
04	台灣濱藜	非常多似氣泡般的薄膜覆蓋葉表，無法辨識。
05	馬鞍藤	無	稀疏	多	多	稀疏	稀疏	稀疏	稀疏
06	濱豇豆	無	無	多	多	絹毛	絹毛	絹毛	絹毛
07	蔓荊	密被灰白色柔毛，無法辨識。
08	蘄艾	多	有	有	有	絹毛	絹毛	有	絹毛
09	番杏	眾多氣泡薄膜覆蓋				無	無	氣泡薄膜覆蓋
10	仙人掌	無	無	無	無	無	無	無	無
11	草海桐	多	較少	葉脈兩側	很多	無	無	無	無
12	蘆薈	無葉脈	無葉脈	有	有	無	無	無	無
13	變葉藜	無	無	有	有	有	疏	疏	疏，適量氣泡
14	濱防風	無	無	有	有	無	無	無	無
15	澎湖決明	有	無	有	有	無	無	無	無
16	天人菊	無	無	有	有	眾多	眾多	眾多	眾多
17	大白花鬼針	無	有	有	有	有	有	有	有
18	台灣灰毛豆	無	有	有	有	無	毛多	有	有
19	賽葵	無	疏	多	多	稀疏，長毛	稀	均勻分布	均勻分布
20	薊罌粟	有	有	有	有	無	無	無	無
21	龍葵	無	無	幾乎僅沿葉脈兩側分布	有	有	星狀毛	有	星狀毛
22	槭葉牽牛	無	無	有	有	無	無	0~1/單位	有
23	海綠	無	無	適中	適中	疏	疏	疏	疏
24	欖仁樹	主脈較多，支脈微	有	無	較多	主脈稀，毛長	主脈毛更多，短	疏	多
25	榕樹	無	無	無	很多，生於氣孔窩	無	無	無	無
26	銀合歡	無	無	無	有	有	無	無	無
27	羅漢松	無	無	無	多，下陷型	無	無	無	無
28	苦檻藍	無	無	多	多	適中，均勻分布。3~6/單位面積。
29	花生	無	無	有	有	無	多	微	有

經過清水及0.1%、0.2%、0.4%、0.8%四種食鹽水處理後一小時的榕樹和海綠的氣孔外形及張開度均和對照組相同，沒有顯著改變，而1%食鹽水開始導致榕樹和海綠的氣孔閉合，然而最嚴重的還是保衛細胞發生質離現象，尤其在2%濃度以上，保衛細胞95%以上幾乎整個破碎瓦解。

(一) 我們進行本實驗的時間是在二月中旬，此時東北季風強，鹽風籠罩澎湖，榕樹葉面附著許多灰塵、鹽漬，而從未處理的對照組與四月初天氣溫和下進行實驗五的榕樹氣孔樣本中發現，惡劣的天氣確實造成很多榕樹氣孔緊閉及保衛細胞破裂。

(二) 文獻指出強勁的東北季風自海上夾帶多量鹽分，抗鹽力弱之植物即易受害。鹽分水滴粒子如附著於植物的葉、嫩枝，首先鹽分將氣孔阻塞，妨礙呼吸作用等氣體之交換，其次鹽分自氣孔或表皮，甚至因風而造成之傷口，侵入枝葉內，使細胞內之濃度變高，細胞原生質分離而妨礙正常之生理作用。

(三) 本實驗中觀察到0.8%以上的食鹽水在短時間內即對氣孔產生影響，不過在自然情況下，反應時間應會延遲。海水中鹽分濃度大約是0.35%，鹽分經由循環並堆積在葉面上達到0.8%應需要一段時間，不過這段時間內可能已經造成抗鹽力弱之植物 (如榕樹和海綠) 某些傷害。

五、實驗五驗證同一種植物長期在自然環境下遭受較嚴重的環境逆境，氣孔數量是否產生變異

(一) 除了榕樹外的其餘六種植物均顯示生長在較嚴重環境逆境者的氣孔數顯著地比生長在隱蔽處者為少(表六)。

文獻三指出澎湖地表缺乏植被，海洋中的鹽分在東北季風的夾帶下，以循環、井水灌溉等方式滲入地表，並藉著高溫、颱風的效應使生育地的鹽分不斷地堆積，對植物造成最痛的危害。文獻一提到長在高鹽分土壤的植物，單位面積內氣孔較少且較小。我們的實驗結果顯示距離海洋越近的植物氣孔數確實顯著低於離海洋遠且隱蔽的植物氣孔數。不過澎湖四面環海，每年鹹水煙漫天撲地籠罩整個本島，土壤鹽度會因離海遠近而有不同濃度，進而明顯地導致同種植物氣孔數的差異嗎？我們認為有待進一步獲得土壤鹽分資料或到台灣本島的內陸區進行採樣對照，才能下結論。

(二) 校園樣本的榕樹氣孔數最少，港子國小校園東側樣本次之，而港子保定宮和通樑顯著地最多。

在本研究中，樹齡越小的或位處較隱蔽的榕樹，其氣孔數較少，反之，則越多。我們和老師討論後認為可能原因有兩個：

1.樹齡差異上的呈現：百歲以上的老榕樹氣孔數會比較多，以促使它進行較旺盛的光合作用，進而能獲得足夠的養分生存。

雖然榕樹是本縣縣樹，有許多甚至已是百齡以上的老樹，不過榕樹是栽植的樹種，並非海濱植物，本身不甚耐鹽、抗風。而它為了能屹立在海濱並枝葉繁茂，它必須在形態上有所改變，而我們認為氣孔數增加應是其中之一。

以上這兩個推測需要從台灣較無污染的環境採集相近樹齡的樣本以進一步證實。

表六、同一種植物生長在隱閉處和較嚴重的環境逆境下氣孔數量上的比較

說明：代號a.和b.分別代表生長在隱蔽處和直接承受環境逆境 (海濱) 的採集樣點

植物名稱	採集地	視野下氣孔數(個)	單位面積平均氣孔數(個/cm²)
黃花磯松	a.菜園	26.8±4.3	16451.2
黃花磯松	b.合界后螺	14.0±3.0	8589.0
馬鞍藤	a.校園	35.7±0.6	21908.0
馬鞍藤	b.合界后螺	30.0±3.7	18411.4
蘄艾	a.菜園	42.6±4.0	13865.0
蘄艾	b.沙港	14.2±1.9	8725.9
草海桐	a.校園	36.3	22268.9
草海桐	b.合界后螺	20.2	12382.4
天人菊	a.校園	9.5±0.9	5808.0
天人菊	b.沙港	6.1±0.8	3753.2
賽葵	a.校園	41.0	25153.4
賽葵	b.沙港	20.6	12622.7
榕樹	a.校園	30.2±4.0	18527.6
	b.港子保定宮	47.7±2.6	29284.3
	a.港子國小校園東側	35.0±4.1	21472.4
	b.通樑	50.6±4.4	31042.9

編號	植物名稱	表皮細胞的形態	保衛細胞與周圍細胞所形成的形式	編號	植物名稱	表皮細胞的形態	保衛細胞與周圍細胞所形成的形式
01	黃花磯松	規則、扁平、五六角形	平列形	16	天人菊	不規則、長形板塊狀	無規則形
02	綠珊瑚	規則、扁平、多角形	平列形	17	大白花鬼針	不規則、條柱狀	無規則形
03	濱排草	規則、角形板塊狀	平列形	18	台灣灰毛豆	不規則、條柱狀	無規則形
04	台灣濱藜	非常多似氣泡般的薄膜覆蓋葉表，無法辨識。		19	賽葵	不規則、條柱狀	不等形
05	馬鞍藤	不規則、微凸板塊狀	平列形	20	薊罌粟	規則、微凸角形	無規則形
06	濱豇豆	規則、扁平板塊狀	平列形	21	龍葵	規則、微凸板塊狀	平列形
07	蔓荊	密被灰白色柔毛，無法辨識。		22	槭葉牽牛	規則、微凸板塊狀	平列形
08	蘄艾	不規則、微凸板塊狀	平列形	23	海綠	不規則、側壁呈波浪狀、互相嵌合	無規則形
09	番杏	規則、微凸、多角形	無規則形	24	欖仁樹	不規則、長柱狀	無規則形
10	仙人掌	規則、扁平長方形、似磚塊	－	25	榕樹	規則、扁平、多角形	平列形
11	草海桐	上表皮：像蜂巢狀下表皮：規則、板塊狀	不等形	26	銀合歡	不規則、側壁呈波浪之板塊狀	平列形
12	蘆薈	規則、微凸、五六角形	無規則形	27	羅漢松	不規則、扁平、側壁呈波浪狀	平列形
13	變葉藜	規則、微凸板塊狀	無規則形	28	苦檻藍	規則、扁平、多角形	平列形
14	濱防風	規則、角柱狀、像山脈般	不等形	29	花生	不規則、長形高柱狀	不等形
15	澎湖決明	規則、中央厚凸之多角形	平列形