书城科普读物科普知识百科全书——《植物知识篇》(上)
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第1章 植物的秘密(1)

漫谈根茎

根与茎,是植物不可缺少的组成部分,可以这样说,没有根与茎,就没有姹紫嫣红的鲜花,就没有刚劲挺拔的大树,也不可能出现芸芸众生、繁茂昌盛的植物世界。

如果你喜欢养花,在翻盆时,可看到很密密麻麻缠作一团。你知道在自然情况下,它们有多少吗?一年生苹果树苗的根,大约有38000多条;一株8片叶子的玉米,不定根有8000~10000条;一株黑麦上所有的根连接起来,其长度可达几十千米。

根系在土壤中的分布直径比地上部分的直径大两三倍。大多数草本植物的根,分布在靠近土表层2米左右的土层,木本植物的根可深达10~12米。有的植物根的入土深度,比地上部分还长。一株棉花在沃土中,根深可达3米以上,而生长在干旱沙漠中的骆驼刺,可深达20米。植物利用强大的根系深入土壤的角落,汲取水和养料,并且支持着地上的那部分。而人们则常利用根来固定堤坝,防止水冲走泥土,还用它固定沙漠,防止风刮走沙粒。

有些植物的根膨大起来,可作为贮存养料的仓库,我们熟悉的有萝卜、胡萝卜、红薯等。

根一般都长在地下,可你知道吗?还有一些根是长在地面上的呢!其实,这种情况在玉米和高粱中就能看见,在靠近土壤的茎上会长出几层根来,向下伸入土中,起到帮助稳固茎杆的作用。还有一些地上的根就更奇妙了。

俗话说“独木不成林”,可是在我国的南方可以看到的榕树,却可以形成独木成林的奇观。榕树在树干和枝条上长出一条条树枝状的东西,有的随风摇曳,有的还钻入土中,这实际是一种根,称做气生根。它能吸收空气中的水分,还有呼吸作用;钻入土中的还有支持作用。因此,榕树的树冠非常发达。在孟加拉国的吉索尔地区有一棵榕树,树冠广及3公顷,大大小小的支持根,俨然就是一片树林,可堪称世界之最了。

植物的根

有几位植物专家到海南岛考察曾看到海边的一片淤泥地上,长着一棵树,附近有一根根柱子状的突起物。这是什么呢?大家纷纷猜测。有的说这里曾是一片树林,这些是树桩;有的说这里以前可能是码头,这些是木桩。可是出乎意料,这些竟是那棵树的根的一部分,它们朝天生长,露出地面。那棵树叫海桑,它长的地方涨潮时被海水淹没,呼吸困难,一旦这些柱子状的根露出水面,就靠它来呼吸,真是一种奇妙的根!

常春藤在地面上的根则是另一种类型:在茎上常有一撮一撮刷子状的根,它们在幼嫩时能分泌一种类似胶水的物质,因此根能粘在树干、岩石上面。常春藤就靠这种根边粘边长,可以上树,可以攀上悬崖峭壁。现在许多庭园里都栽有这种植物,用它来绿化墙头、假山。

你知道除了寄生虫之外,还有寄生植物吗?菟丝子就是其中一种。它的幼苗只要一碰上豆科和菊科的植物,就会缠绕上去,同时,地下的根就会死亡,而茎上长出新的根来。这种新的根能深入被缠植物的茎和叶的表皮里,吮吸现成的营养物质,过着不劳而获的寄生生活。

植物的茎是另一种重要的器官,它决定了大大小小的植物的形态。在它上面生着其他器官,如叶、花和果实等;它还是根与这些器官物质交流的渠道。可是你能说出它的特征吗?比如一棵竹子,竹竿就是它的茎,我们可以看到有节和节间,在节上长有枝条和叶。但有些植物茎就很难看出节在哪儿,比如松树、杨柳等。但是只要你仔细地观察一下,就可发现叶子在枝条上总是有规律地排列着,而且小枝条总是从叶腋中长出。原来,这长叶子的地方,就是植物的节。

人们常用“节外生枝”这个成语来比喻故意设置障碍,使问题不能顺利解决。可是,世界上偏偏就有这种怪事,龙葵的花枝和果枝恰恰是生在节外的。当然这种情形在整个植物界中只是少数。

说到大树,有的同学会说,美洲的巨杉(世界爷)是世界上最高大的树。的确,巨杉高达100米以上,树洞里能穿行载重汽车。其实,在澳大利亚还有一种巨树,它是桉树的一种,据说最高可达155米,直径有10多米。这种按树生得高大无比,可是它的种子却小得出奇,只有1~2毫米长,像芝麻一样。

最硬的树可能要算长在北温带的铁桦树了,它的木质坚硬,子弹都难以打进去;它又很重,木纹细密,不能浮在水面上。可是,即使它长期浸在水中,水也不渗透进去,内部仍能保持干燥。

茎的样子,有时也是千奇百怪的。

竹节蓼绿色的茎扁平如带,节上偶尔出现几片叶子。

假叶树就更妙,它那绿色的小枝条变成扁卵形,完全就像一张叶片。而天门冬、文竹一类的植物,植物体上有许多绿色刚毛状的东西,人们常误以为是叶,其实,这也是茎的变态。

它真正的叶则变成小鳞片状,白色而不明显。这类植物多半长在干旱的地区,叶子退化,茎成扁平状,代替叶进行光合作用。

仙人掌类的植物,它们的叶退化成针状,肥厚的茎富含水分,这也是对干旱气候的适应。仙人掌的老家在雨量很少的地区,一旦下雨,它就大量吸水,贮藏在茎中,供干旱时享用。贮水最多的要算是南美洲的巨型仙人掌。圆柱形的茎高达数米,砍断枝条,可用手捧里面的水喝,是旅行者理想的茶水站。

仙人掌

前面说到常春藤的根会粘着物体,使茎可以爬墙攀树。

爬山虎则是借助茎的特殊构造来完成登高的。爬山虎节上的小枝条,长有许多分枝,分枝顶端有个吸盘,它可以牢牢地吸住物体,达到固定植株的目的。

还有些茎长在地下,像芦苇、竹子,人们常把它们和根混淆,称之为芦根、竹根。但它们有明显的节和节间,节上有退化的叶,还可长出地上枝来,所以它们是茎,叫“根状茎”。与之相似的还有很多,如茅草、狗牙根、藕等。这些地下茎喜欢横走四方,所以常常成片生长。

有一类长在地下的茎是球形的,称为“球茎”,如荸荠、慈姑、芋头等。拿它们和一般的茎相比,除了长成球形外,其他都一样,有明显的节和节间,节上有退化的叶,里面有芽,顶上还有顶芽。

百合的地下部分有个雪白的如同莲花般的东西,这是变态的叶。如果我们把叶片去掉,里面可看见一个圆盘状的东西,这是一个缩短的茎,叫做鳞茎。洋葱、葱、蒜、水仙、百枝莲等也有鳞茎。

土豆,你一定不陌生,它到底是根还是茎呢?如果你仔细观察,就会发现它的表面有许多梭子形的小凹窝,里面有芽,还有像膜一样的退化叶,所以它也是茎,称为“块茎”。

天麻、菊芋(洋姜)也是块茎。

根和茎的形态都千变万化,有的根长到地面上,有的茎却长到地面下,但不管怎么变,在茎上总可以找到节和节间、芽,有时还有叶或叶痕。这是区别茎和根的主要依据。

植物细胞与动物细胞的不同一切生物,不管庞大与微小,都是由细胞构成的。那么,安静的植物的细胞与活泼的动物的细胞相同吗?

不相同。有三个标志可以区分:细胞壁、液泡和叶绿体是植物细胞的显著特征,这也正是它与动物细胞不同的地方。

细胞壁,一听这名字就知道指的是细胞的“墙壁”,可是它非常薄,因为它仅是植物细胞分泌的纤维纱,包在细胞外面。细胞慢慢长大了,细胞壁也慢慢变厚了,否则它就不能完成保护和支持细胞的“任务”了。农田里有些农作物成熟的时候,尽管茎秆很细,仍然那么昂首挺拔,这就是因细胞壁在起作用。

液泡,听这名字,似乎是一个装满液体的软泡泡,实际上也就是这么回事。

植物每天要吸收大量的水分,一部分从叶子里“飞”出去了,另一部分全都存在液泡里。所以,如果你忘记给花浇水,那可怜的花就瘪了,因为液泡这个小“水库”里的水都快没了。这时,给花浇浇水,液泡一鼓起来,你的花又会昂首挺胸了。

液泡里的“水”营养可丰富了!咬一口西红柿、西瓜,那又酸又甜的汁水就流进嘴里了,实际上,是你咬破了人家的液泡,汁液就流出来了呗!

另外,大多数植物都是绿色的,这是因为在植物细胞里有叶绿体。植物就靠它为自己制造口粮——进行光合作用。动物很少有通身绿色的,因为它们的细胞里没有叶绿体,所以动物不能自己制造口粮,而只好去吃植物或者别的动物了!

植物的“血管”和“神经”

动物和人的血管在生物体内起着担负血液循环流动的作用,血管大大小小,成了一个密密的网,什么地方血管堵塞了,什么地方就坏死,若是脑中的、心脏里的血管堵住了,那可是危及生命的大问题!

植物也有“血管”,一般的植物有两种“血管”。一种叫“导管”,另一种叫“筛管”。当然,它们运送的“血液”是植物生长必需的水分和养分。导管四通八达,从叶、芽、花到果等器官里都有它。导管非常纤细,据测,茎中的导管直径只有200~400微米,叶脉中的导管直径有100微米。

组成导管的细胞是一切死了的木质化的细胞,茎和叶的活细胞包围着导管的上端,根的活细胞包围着导管的下端。当庞大的根毛进入土壤里吸收来水分和养分的时候,根部活细胞有一种压力,就把水分与养分压进了导管。而茎和叶的细胞十分干渴,它们的吸水力就很强,它们都向旁边的细胞吸水,一个挨一个的细胞会不断地吸水,于是形成了一条吸水柱,从而把导管里的水吸了上来。

筛管长在韧皮部里,它专门负责运输“粮食”。叶子进行光合作用之后所制造的养分不断地通过筛管送到植物各器官,供植物生长发育,秋天,开花结果的时节,筛管工作量非常大,要把茎叶里的养分统统送到果实和种子里去贮藏起来。最忙碌的季节里,棉花、玉米的筛管运输速度每小时达40—100厘米,白天送输的速度是晚上的4倍,否则,养分就会“积压”起来的了。

人们通过实验得出了植物有一种类似神经的系统。当植物根部无水而干渴得快死的时候,叶子就不再制造“粮食”,也就是停止光合作用了。这时若向根部浇水,要隔很长时间,水才能传到叶子上,可是叶子几乎在浇水的同时就又开始工作——进行光合作用了。是谁把信号通知得这么快?多次实验后证明,在植物体内存在着一种类似动物神经的网络,它可以极迅速地把信号从一个部分传向另一个部分。

植物的千千万万个奥秘,实在是值得我们好好探索、研究。

植物的血型

大家都知道人的血型有O、A、B、AB四种主要类型。大概没有听说过没有血液的植物有血型。

日本的一位植物学家在检验过的植物中,发现有十分之一的植物也有血型,虽然植物体内没有血液,但却流通着与人体血液同样起作用的液体。他对150种蔬菜;水果作了测定,发现有19种血型。例:海带、苹果、南瓜等是O型,咖啡、李子为AB型,也有的植物测不出血型,如大麦、土豆等。

植物血型的区别非常有助于植物的分类,希望小朋友长大后也研究,发现植物更多的秘密。

植物的味道

说起酸味的植物来,真是不胜枚举。酸杏、酸梅、西红柿,还有能把人牙都酸倒的柠檬。

植物这么酸,是因为有许多种酸类存在植物体内。如醋酸、苹果酸、酒石酸,琥珀酸、柠檬酸,这些酸类没有一个不酸的,所以吃含酸量大的植物时,我们会被酸得睁不开眼睛。

甜,是人们最爱的味道。西瓜、哈密瓜、甘蔗,吃起来真是甜在嘴里,喜在心里。许多水果、蔬菜里都含有葡萄糖、麦芽糖、果糖、蔗糖。有些糖类本身并不甜,但是一遇到唾液中的酶,就会被分解成有甜味的麦芽糖与葡萄糖,我们吃起这些含糖的植物就会感到甜滋滋的。

怕的是苦味。生病的时候吃的药差不多都很苦。比如黄连素药片,因为它太苦了,所以外面才包上了一层糖衣。而这非常苦的黄连素正是从植物黄连中提取出来的,因为黄连中含有黄连碱。金鸡纳树皮能提炼治疟疾的金鸡纳霜,也非常苦,因为金鸡纳树皮含有金鸡纳碱。苦味,是因为植物中含生物碱的缘故。

辣,莫过于辣椒。辣椒之所以辣,是因为它含有辣椒素;萝卜皮很辣,是因为它含有芥子油。

谁都爱吃柿子,又都不敢吃生柿子,因为它太涩!这是因为生柿子里含有许多鞣酸。其他有涩味的植物,像梨、茶叶,也都是含鞣酸的缘故。

能改变性别的植物

有趣,植物难道自己能改变自己的性别吗?它们是怎么变的?

菠菜是雌雄异株的植物。人们发现,在高温影响下,雌株菠菜竟都变成了雄株菠菜。而在低温影响下,番木瓜的雌花在不断地增多,雄花却在减少。

在干旱的土地里,雌雄本同株的小麦、栎树和槭树越来越多地走向雄化,黄瓜种在湿度为80%的土壤里,要比种在湿度为40%的土壤产量提高好几倍,说明在水分充足的时候,雌花生得就多。

甚至,外伤也能改变植物的性别。如果番木瓜的幼苗被无意中砍伤,它就会开雌花;有些植物开出的花和刚结出的小果子被人摘了去,它反而会多开雌花。

这说明什么呢?

在自然条件下,像温度、水分等等诸多环境状况比较优越的情况下,就会出现植物雌性化的现象;而当环境条件比较恶劣的情况下,植物就会更多地出现雄性化的现象。

植物身体里有一种宝贵的东西,叫激素。在正常情况下,激素是可以保证植物的性别的。可是,环境条件一不正常,比如干旱、日照变化、植物受到损伤等等,激素就“乱了方寸”,不是多分泌,就是少分泌,这样也会导致植物的性别发生变化。