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第5章 认识植物(4)

根系是植物的两大工厂(叶和根)之一,它负担着艰巨而繁重的工作。我们知道,植物生活中不能没有水分,以重量计算,植物身体各部分水分就要占80%以上。有了水分,植物这个绿色工厂才能制造出各种各样供植物生长发育所需要的食物来。另外,水分还经常要从叶的表面“逃走”,这叫做蒸腾。夏天温度高,水分的蒸腾特别厉害,这时如果水分供应不及时,植物就要枯萎,严重的会干死。有人做过统计,一株向日葵在一个夏天就需要水200~300千克。拿麦子来说,要结出500克麦粒,就需要约200千克的水。

植物需水量这么大,靠谁来供应呢?当然要依靠根系从土壤中吸收。我们可以想象,如果不是庞大的根系与含有水分的土壤微粒广泛接触,哪能保证水分对植物源源不断地供应呢?

植物在生长过程中还需要许多营养物质,如氮、磷、钾、硫等。这些营养物质不能在空中获得,必须依靠根系在土壤中到处寻找,有一些微量元素只有在土壤深处才能获得哩!因此,根系只有分布得又广又深,才能保证植物从土壤中获取生长所需要的大量养分。

有趣的是,植物地下的根这么多、这么长还不满足,它们还有一些“助手”。我们经常可看到在瓜藤的节上、玉米秆的基部,长出许多“不定根”来;有些植物如松树等的根部,还寄生着一种真菌,叫做“菌根”。它们都能帮助植物吸收水分和养分。

由此看来,植物的根系愈发达,对于植物的生长就愈有利。我们常说“根深叶茂”,正是这个道理。

植物的血管——茎

茎是植物的主要营养器官,担负着输导、支持、贮藏和繁殖的重任。根从土壤中吸取来的水和无机盐,要靠茎送往叶的“绿色工厂”去加工;叶进行光合作用的产品,也要通过茎运送到各个“仓库”去贮存。

植物的茎虽然多种多样,但都有节和节间的分化,能生叶或芽。茎大部分直立生长,但也有如葡萄、番薯等的攀缘茎、匍匐茎等。

金钱松的茎属直立茎茎多为圆柱形,这与它的生理功能及所处环境有关。因为在同体积下,圆柱形的表面积最小,而表面积越小,蒸腾量越小。所以,茎的这种形态是它生长在空气中长期适应的结果。

茎的内部结构大致相同。从锯木的断面可以清楚地看到:有些部分质地疏松,颜色较淡,这是春天形成的春材(早材);有些部分质地坚密,颜色较深,是夏末秋初时长成的夏材(晚材)。每年生长的春材和夏材合起来就构成一个圆环,这就是记录树木年龄的“年轮”。

茎的另一个作用是支撑着庞大的树冠,支持叶、花、果展放在空间,有利于进行光合作用,有利于开花和结果,也有利于种子的散布。茎的基本组织还有贮藏营养的功能,地下茎及部分地上茎还可用于繁殖。

植物的胃——叶

植物上叶子的排列是很有讲究的。植物的叶子很多,特别是木本植物,它们的叶子好像是杂乱无章的,其实都按着一定的规则排列。这片叶子与那片叶子总是互相交错着,尽量谁也不遮盖谁。因为每片叶子都向着太阳,就能接受到更多的太阳光,增强光合作用,制造出更多的养料来。

叶子制成的养料主要是糖类——葡萄糖和淀粉。葡萄糖能溶解在水里,可以随时输送到植物的各个部分去,供给植物生长的需要。

叶子的组成叶子中存在着制造养料的“化工厂”。全世界现有的50多亿人口和无数的动物都得依靠这个工厂过日子。由此可见,这个“化工厂”有多么庞大。有人统计过,庄稼叶子的总面积往往比土地面积大15~100倍。如果把地球上所有的植物叶子加在一起,它们的表面积是地球表面积的几十倍。

植物的光合作用是一个极复杂的过程。直到现在,人们对这座“养料化工厂”的生产情况还未完全弄清,许多科学家正在研究,想模拟光合作用制造“粮食”和其他有机物。

植物性成熟的标志——花

春天来临,百花争奇斗艳,有雍容艳丽的牡丹,有幽香淡雅的兰花,有姿色秀美的月季等等,这些多姿多彩的鲜花给大自然带来了迷人的景色,令人赏心悦目。

阳春三月,鲜花盛开,拣起落在地上的一朵花仔细观察,首先看到的淡粉色的花瓣。如果把桃花纵着切开,能够清楚地看到内部的结构。

桃花的基部有一短小的花柄,它把花和茎连接起来,还能作为通道把茎内的营养物质传送给花,并对花起着支持作用,使花伸展在空中。花柄顶端膨大的结构是花托,像个杯子一样,在这个杯子的边缘生着花的各部分,最外层靠基部有绿色的小片,叫做萼片,他们共同组成了花萼;花萼的里面是粉色的花瓣,组成了花冠;当花里面的结构还没有成熟的时候,花不开放,花萼的花冠层层包裹,就像被子一样,保护着内部结构,所以人们又称他们为花被。再往里就是花蕊了,也有人叫花芯。它们呈密密的一丛。细看时,可见花蕊分成两种:花的结构一种是外围的许多细丝状的雄蕊,雄蕊的下面有细长的花丝,顶端膨大的黄色部分是花药,里面有花粉。如果用手指触摸,手指就沾上了黄色的花粉。被雄蕊簇拥在中间的是一枚亭亭玉立的雌蕊。雌蕊的顶端叫做柱头,中部细长的部分叫花柱,下部膨大的部分叫做子房,子房里面有胚珠。当雄蕊和雌蕊成熟以后,雄蕊花药中的花粉就散落出来,被风或者被昆虫带到雌蕊的柱头上,完成雌蕊受粉。传粉之后,又经过一系列的复杂变化,雌蕊的子房就渐渐膨大发育成果实,里面的胚珠发育为种子,其他的部分就枯萎脱落了。果实里面的种子实际上是新一代的极为幼小的植物体。别看种子小而无奇,但它发芽长大之后,就能长成和原来一样的植株和花朵。俗话讲“种瓜得瓜,种豆得豆,”“撒什么种子开什么花”。植物的奉献——果子被子植物传粉、受精后,由雌蕊的子房(或有花的其他部分参加)膨大而形成的器官,植物结实一般要经过受精作用。但有很多例外情草莓是一种假果,但它们的外面布满了小瘦果。况,有的没经过受精,子房发育成了果实,但不含种子,这叫无子结实或单性结实。有的经过受精,但胚珠发育受阻,子房也发育成了无子果实。多数植物的果实,仅由子房发育而来。叫真果,如桃、大豆等。有些植物的果实,除子房外,还有花的其他部分参加,最普遍的是子房和花被或花托一起形成果实,叫假果,例如梨、苹果、石榴等。多数植物一朵花中仅有一个雌蕊,形成一个果实,叫单果,如李、杏等。有些植物一朵花中有许多聚生在花托上的离生雌蕊,每一雌蕊形成一个小果,叫聚合板栗果,如莲、草莓、玉兰等植物的果实。有些果实由一个花序发育而成,叫复果,亦叫花序果或聚花果,例如桑、凤梨、无花果等。果实的构造比较简单,外为果皮,内含种子。果皮分外果皮、中果皮和内果皮三层。果皮的结构、色泽以及各层发达的程度,因植物的种类而不同。根据果皮是否肉质化,可把果实分为肉果和干果两大类。肉果的特征是果皮肉质化。依果皮变化的情况,肉果又分为浆果、核果和梨果。浆果的果皮除外面几层细胞外,其余部分都肉质化并充满着液汁,内含多数种子。核果的内果皮全由石细胞组成,特别坚硬,包在种子之外,形成果实;发达的中果皮是食用部分,由薄壁组织的细胞组成;外果皮即外皮,包括表皮和表皮下的几层细胞。梨果由子房和花托愈合在一起发育而成,食用的果肉是花托部分。干果的特征是果皮呈干燥状态。根据果皮裂开与否,干果又分为裂荔枝是浆果的一种,多汁的果肉内包着种子果和闭果。裂果是成熟后葖果皮裂开的果实,因果实的组成以及裂开的方式不同,裂果分为蓇果、荚果、蒴果和角果4种。闭果是成熟后果皮不裂开的果实,包括瘦果、颖果、翅果、坚果和双悬果等几种类型。果实和种子成熟后散布各处,以繁衍种族,其传播方式有风传、水传、动物传以及依靠果实裂开时所产生的弹力来传播。

生命的延续——种子

种子是种子植物特有的繁殖器官,孕育着植物新的生命。自然界能形成种子的植物有20多万种,占高等植物的绝对优势。一般的种子由种皮、胚和胚乳三部分组成。种皮是种子的“铠甲”,起着保护种子的作用;胚是种子最重要的部分,它是植物的雏形;胚乳是种子集种子结构中养料的地方。最大的植物种子要算椰子,直径有20厘米,重达10~20公斤。最小的种子是斑叶兰的种子,200万粒种子加在一起才有一克重。有些植物种子长寿,如古莲籽寿命有几千年,是种子家族的“老寿星”。橡胶树、柳树种子的寿命只有几个星期。

加工绿色的机器——叶绿素

植物的绿叶,被人们称为“绿色的工厂”。谁都知道,植物要制造有机物质,必须进行光合作用,当然也一定要有叶绿素的存在。

有些植物,例如稻子、红苋菜、秋海棠的叶子,常常是红色或者紫红色的。这些叶子虽然是红色的,但是叶子里也有叶绿素。至于这些叶子所以成红色,主要是含有红色的色青素的缘故,它们含的色青素很多,颜色很浓,把绿色盖住了。

要证明这件事儿,并不困难。你只要把红叶子放在热水里煮一下,就真相大白了。花青素是很容易溶于水的。而叶绿素是不溶于水的。在热水里,花青素溶解了,叶绿素仍留在叶子中,煮过后的叶子由红变绿了,这就证明了红叶子上确有叶绿素存在。

另外,许多生长在海底的植物,像海带、紫菜,也常常是红色或者是褐色的。其实,它们同样含有叶绿素,只不过绿色被另一种色素——褐色素遮住罢了。

至于,有些植物的叶子,像枫树、槭树的叶子,本来是绿色的,到了秋天就变为红色了,这是因为叶绿素被破坏,而花青素(它是红色的)显示出来的缘故。

世界上最大的和最小的种子

什么植物的种子最小?人们通常都会说是芝麻,因为人们常用芝麻来比喻小。其实,比芝麻小的种子还多着呢!种子的重量也可反映种子的大小,如以千粒重计算,芝麻是2~5克,烟草是014克,马齿苋是01克,四季海棠只有0005克,也就是说,一粒芝麻比一粒四季海棠种子要重几百倍到上千倍。可是天鹅绒兰的种子更小得可怜,它细小得像灰尘那样,只要呼吸稍大一点,就会把它吹得无影无踪,可说它是最小的小弟弟了。至于大些的种子,如大粒蚕豆的千粒重可达200克,但还有比蚕豆重几千倍的种子。究竟什么植物的种子才算最大呢?生长在非洲东部印度洋中的塞舌尔群岛上的一种复椰子树,它的种子算得上是植物界中的大哥了,可以在海上漂浮到印度、斯里兰卡、苏门答腊、爪哇、马来西亚、桑给巴尔沿岸等地。尤以马尔代夫群岛最多,故又名马尔代夫椰子。一粒种子长达50厘米,中央有个沟,好像两个椰子合起来一样,重量竟有15000克。

复椰子树的果实也像椰子一样,外果皮是由海绵状纤维组成的。去了外面的纤维层,可见到有硬壳的内核,这就是种子。

植物生长需要“粮食”

我们人类是吃粮食长大的,那么,植物生长是不是也需要“粮食”呢?答案是肯定的。而且,植物的“粮食”还不用像人类一样费工夫去制造和寻找,因为它就在我们周围无所不在的空气当中。

地球周围围绕着一层厚厚的大气,这就是我们周围的空气。空气里主要有什么呢?科学家分析后发现,空气中78%的成分是氮气,21%的成分是我们呼吸所需要的氧气,还有约0027%的成分是二氧化碳,其余的就全是一些含量非常微少的气体了。二氧化碳气体的含量在空气中是第三多,它就是绿色植物生存必不可少的“面包”。

含量才0.027%,那么多绿色植物,够“吃”吗?别担心,虽然才0.027%,但由于空气的总量非常巨大,算起来二氧化碳的数量也就很大了。自从植物勇敢地走出海洋登陆以来,已经有多少亿年了,植物一直不断地“吃”着这样的粮食,但大气中的二氧化碳含量并没有大的变化。

植物吸收了二氧化碳后会把其中的氧释放出来,而把其中的碳转化成自己身体的一部分,并固定下来。现在,地球上的陆生植物(主要是森林)每年仍能固定数以亿吨的碳。据计算,仅地球上的森林所含的碳就约有4000~5000亿吨,假如树木平均年龄为30年,每年就有大约150亿吨的碳就是被树木从二氧化碳转化成了木材,供给人类生活建设所用。空气中植物所需要的成分可不止是二氧化碳,含量最多的氮也是植物、动物乃至一切生物所必需的。植物所需的氮一般是通过吸取氮的化合物来获得的,因为植物大多没有直接从空气中获取氮的本领,那么,植物就没有办法利用空气中的氮了吗?当然有办法,因为有的植物可以开设“地下氮肥厂”。

在自然界中,存在着这样一种奇特的现象:在许多高等植物的根中,经常会有细菌和真菌共同生活在一起,它们相互依存,联系密切,在许多情况下可以称之为“相依为命”,这种现象就叫做共生。共生是植物与植物以及植物与微生物之间长期相互适应的结果。当你走在大豆田里,满眼绿油油的一片,随风摇曳,真的很惹人喜欢。拔出一棵大豆,你就会发现在大豆的根上有许多小圆球,用手使劲挤压一下,小圆球还会有许多液体流出来。这些奇怪的小圆球是什么呢?它们就是我们所说的“地下氮肥厂”——根瘤,也是植物界中最常见的一种共生现象。

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