叶片生长场的间歇性本质

允许组织或器官正常生长的一般原则是什么？正在生长的叶片就是这样一个系统：它的面积增加了几个数量级，同时保持着适当的（通常是平坦的）形状。在没有中央控制单元的情况下，如何实现这一点？人们可能会认为，均匀生长与粘弹性流变学的结合可以实现这一点。在这里，我们表明实际发生的过程恰恰相反：叶片表面的自然生长在时间和位置上强烈波动。通过结合高分辨率测量和多尺度统计分析，我们提出了一种看待叶片生长方式的范式转变。我们在三维 Lagrangian 坐标系中测量了烟草叶片的面内组织生长，并研究了与张量生长场相关的三个标量场的统计特性：生长速率、各向同性和方向性。我们确定了生长速率波动的控制时间和长度尺度，并在高分辨率测量下捕捉到了局部区域膨胀与收缩之间的大量切换。在较低时空分辨率下，生长速率场变得平滑。相反，各向异性场随时间增加。最后，我们发现白天和夜间测量的生长之间存在显著差异。夜间的生长更具间歇性，相关长度更短且没有全局方向性。尽管具有波动性质，生长场并非随机的，因此携带了关于生长调节的信息。事实上，力学分析表明，只有当测量的波动受到调节/相关时，生长的叶片才能保持平坦。我们的测量表明，应该研究生长场的整个统计特性，而不仅仅是它们的均值。特别是，应该研究这些场的调节及其特征与叶片全局几何形状之间的联系。