描绘外部刺激信号在含羞草叶柄内部传播的位移时间图像

近日，微主在网络上检索资料，看到一条关于含羞草的短视频，十分有趣，就收藏下来，不时回放观看。

含羞草科为多年生、有刺草本或灌木植物，稀为乔木或藤本。约500种，大部分产热带美洲，少数广布于全世界的热带、温带地区。我国有3种及1变种，见于台湾、广东、广西、云南，均非原产。其中含羞草我国南部有野生，广州近郊尤多。此类植物的叶有敏感，略一触动，小叶即向上闭合，而叶柄亦作60度下垂，与晚上所取的位置相同，不久，则又恢复原来的状态。这种运动，据前人的研究，是由于叶柄基部的膨大部“叶枕”内的细胞膜厚薄不匀和细胞内失水所致。

作为一个在青少年科技创新教育与高中物理创新实验融合领域浸淫很多年的物理教师，自然不会放过这一绝佳的探究机会。

资料显示：含羞草是披散、亚灌木状草本，高可达1米；茎圆柱状，具分枝，有散生、下弯的钩刺及倒生刺毛。托叶披针形，长5-10毫米，有刚毛。羽片和小叶触之即闭合而下垂；羽片通常2对，指状排列于总叶柄之顶端，长3-8厘米；小叶10-20对，线状长圆形，长8-13毫米，宽1.5-2.5毫米，先端急尖，边缘具刚毛。

如果将视频中的含羞草的小叶间距取平均值2毫米，就可以以叶片间距为长度单位，利用视频播放器测量生物信号传递到每一个叶片的时刻，获得一系列距离与时刻数据。然后以长度为纵轴，以时间为横轴描绘生物信号在含羞草内传递的位移时间关系图像，并测算生物信号在含羞草内传递的平均速度。

微主利用Tracker实验视频分析软件逐帧测量了含羞草每对小叶闭合瞬间的关键帧信息，同时也测得了视频拍摄时的帧速率为30帧/秒。

利用实验测得的距离和时间数据在电子表格内绘制散点图，得到外部刺激信号在含羞草叶柄内部传播的位移时间图像如下图所示。

观察外部刺激信号在含羞草叶柄内部传播的位移时间图像可以发现，外部刺激信号在含羞草叶柄内部基本上是匀速传播的，其传播的平均速度约为2毫米/秒。

进一步的文献检索发现，即便是同一株含羞草，在不同温度、湿度和光照条件下，外部刺激信号在含羞草叶柄内部传播的速度也不相同。

那么，外部刺激信号在含羞草叶柄内部传播的速度与温度、湿度和光照之间是否存在某种对应关系呢？

家中养有含羞草的网友，可以参考本文开展对照实验，说不定会得到意想不到的发现。