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3章 植物的秘密(3)

当天气晴朗时,大花舒舒展层,露出圆盘状的花序。好像在晒太阳。当空中出现乌云,马上要下雨时,查理曼蓟菊花序外面的许多片苞片就自动向上、向里靠拢起来,慢慢地紧紧合抱在一起。一朵怒放的大花就成了一个待放的“花蕾”了。天晴之后,查理曼蓟菊就又舒展开了。

正是查理蔓蓟菊这种对空气湿度极为敏感的特点,使它成为人们观测天气的助手。

会“指南”的植物

有一些菊科莴苣属的植物有一种特殊的本领——“会”指南。

这些植物的叶子很有趣,好像深受地心引力的吸引似的,直直地垂向地面,而不是像其他植物的叶子那样开展地伸开叶面,垂直接受阳光的抚照。它们叶面的方向总是平行于南北,因此人们都称它们是“指南针植物”。它们为什么这么长呢?

美国两位植物学家对它们进行了研究。他们发现,当把这些植物种在温度适宜、舒服的大温室里的时候,叶片就奇怪地不再“指南”了;而在室外,就是把它们种在凉爽的大树荫下,它们也不会“指南”了!

由此,两位科学家断定:叶片会“指南”,和地心引力没有任何关系,而是因为——阳光!

“指南针植物”的故乡是夏季极为炎热、干旱的大草原。怎么适应这里的环境而更好地生存下去呢?通过仪器测量,植物学家发现叶片的“指南”对植物的生长发育真是最好不过了。中午,阳光强烈地直射着地面,叶片也垂直地面,阳光稠叶面平行,叶面接受的阳光少。想想看,如果此时叶片与阳光垂直,整个叶面都接受阳光的强烈直射,那会使叶面温度很高,白白“飞”掉多少水分!

清晨和傍晚,叶片因为这种位置,又可以在不浪费水“资源”的情况下获得更高的效益!

大自然中,有许多植物都在不断改变叶片的位置,以适应环境。植物也只有适应环境才不会被大自然无情地淘汰掉。

会“下雨”的桉树

在森林里,有许多奇怪的事情。有时圆圆的月亮高高地挂在天空,可是桉树林里竟然悄悄地下起雨来。小朋友你知道这是为什么吗?

在森林里,不仅桉树会“下雨”,别的茂密树林也会“下雨”。这是因为树的根从土壤里吸收水分,又通过叶子散发在体外。它们不断的吸收,又不断的散发,这样就增加了树林内外的空气湿度。当夜里气温低时,被散发到空气中的水蒸气就凝成水滴,落在树木的枝叶上。当水滴多了,枝叶挂不住了,就滴下来。这样大片的桉树林和茂密的树林就悄悄地下起雨来。

罕见的铁树开花

我们有时会看到这样的电视新闻:某个地方的铁树开花了。

大自然里,无论哪个季节。都会有不同的花种竞相开放怎么铁树开花就这么稀罕,以至于还走进了电视新闻里?

我们在电视中看到的铁树是栽在木制的大花盆里的。它显得又矮又小,个头跟个十岁的孩子差不离儿,墨绿色的叶子像巨大的羽毛,非常坚硬,四季常绿。它的叶子分工很明确,像羽毛的叫营养叶,它的任务就是为铁树制造粮食进行光合作用。另一部分长在茎干顶部的中心,保护新的生长点,样子像乌贼的触手,毛绒绒的,它叫保护叶。

铁树的花容实在与众不同。雄花极像个巨大的玉米棒子,金黄色;雌花像个毛绒绒的大球,成熟之后就都变成褐色的了。不熟悉它的人会把花误认成它的果实。

花成熟之后,铁树开始了结籽。它的果实又圆又红,被人喜爱地称作“凤凰蛋”。

据说,铁树将枯萎时,在根部加些铁屑就能使它复苏,所以又名苏铁。

苏铁的故乡在热带,在那里它能长成二十余米的高个子呢!只要长过十岁,它就会年年开花。带着从故乡培养出来的脾气——怕冷,它来到我们中国。中国地处北半球,大部分地区属于温带或接近寒带的气候,苏铁难以在这种“寒冷”气候里舒展地生长,连个头儿都长不高,开花就更是稀少的事了。

在长江以南的地方,气候相对温暖一些,如果一旦有几楞树在这里开了花,那实在是稀罕事,自然就走进了电视新闻。

在重庆北温泉有一棵百年以上的老铁树,1929年以来,年年开花,从未间断。这实在是个有待研究的特殊现象。

秋天变红的树叶

秋天的北京香山,沉浸在美丽的红叶的怀抱里,引来众多游人。

叶子为什么总在秋天变红呢?

叶子在春天和夏天总是绿绿的,那是因为叶子里含有一种叫叶绿素的东西。叶绿素的作用可大啦!它盲S把太阳光加工成“粮食”。所以,不断有新生产出来的叶绿素代替老了的叶绿素。

秋天一到,秋风四起,温度骤然下降。叶子抵抗不住寒冷与干燥的气候,它慢慢丧失了生产叶绿素的能力,叶绿素慢慢老了,死掉了,叶子的绿色也随之褪掉了。可是叶子里还存有大量的类胡萝卜素,一听这名儿,你就能猜出来,它的颜色就像胡萝卜那样黄,所以,秋天里的许多叶子是黄色的。

而有些叶子在绿色褪掉后,却产生了大量的红色花青素。结果可想而知,叶子变成了红色的了。

留心观察一下秋天里香山的叶子,有橙色的、有黄色的、也有红色的。

山上的叶子总比山下的叶子红得早。这是因为,山上昼夜温度差异大,叶子里的糖分就积累的多一些,产生的红色花青素就比较多,所以山上的叶子比山下的红得早一些。

植物落叶的科学解释

植物通过落叶可以缩小蒸腾和散热的面积,减少体内水分散失,以适应低温、干旱等不良环境条件。叶片落人土壤后,即被分解,养分重新被植物利用。其有机物质还可改善表层土壤的理化性状,提高保水、保肥能力。近来,有人对植物落叶现象提出了新的解释。他们把落叶看成是植物的排泄和竞争的过程。这一点常被已往的研究忽视。沃曼等人于1980年发现,生活在富含金属土壤中的植物,生长着的叶片含铝量很低,但已脱落的叶片中却含有高浓度的铝。他们分析了生长在不同条件下的21种多年生植物的各种离子的含量,大多数植物脱落叶片中钙含量高于生长的叶。镁和钠没有明显的规律性。而铅、锌、铁、铝等元素,则几乎在所有被测脱落叶片均高于生长活叶。各种元素含量变化的幅度也很悬殊。高浓度的重金属对任何植物来说都是有害的。把重金属离子积累于老叶,并随落叶而脱落植物体,无疑具有积极的作用。从这个意义上来说,落叶就是植物的排泄过程。落叶还有提高植物竞争的能力。有些植物的落叶可释放出种间抑制剂,阻碍其他植物的生长。在森林中,永久性的落叶层能减少林下草的生长量。有人在果园中铲除果树周围的杂草,使果树增产,起到与落叶层类似的作用。落叶层还为树木的种子提供发芽和幼苗生长的温床,有利于种的繁衍。显然,这些特性都在生存竞争中起到积极的作用。在漫长的进化史中,植物经受了来自多方面的选择压力,叶片结构愈见复杂,功能日趋完善。落叶的排泄和竞争作用有利于整个植物和物种的生存发展。

海底生长的树

在四季如春的海南岛,那里有许多珍贵、稀有的动植物。最有趣的是那些生长在海底的树——红树,它们终日泡在又苦又咸的海水中。那里环境恶劣,日复一日地受波浪冲击,脚下是沙子一样的土地,又稀又软的泥。可是它们却顽强地“活”下来,长成粗壮的大树。小朋友们,你们知道为什么海底能长树吗?

红树能在海底“安家落户”,多亏了它那又粗又多、盘根错节像蘑菇一样扣在地上的根,紧紧抓住地下,从远处看分辨不出是树根还是树干。红树不怕咸水,它身上有负责排盐的叶子。叶子上的白点,就是颗颗盐粒。它的根上含有许多气孔,有的在水中,吸水中的氧气,有的在半空中吸收空气。这样红树就不怕水淹和海水的侵蚀了。

别的树都是结种子,传播种子,再长新苗。可是红树却是大树生小树,小树苗在大树妈妈身上长成后,就自己飘落而下,根朝下,芽朝上,任海水把它送往各个角落,哪里合适就在哪里扎根。

人们都说红树是海南岛千里海岸线的“绿色长城”。小朋友你有机会到这天涯海角来看看它。

树木为什么需要水

没有水就没有生命,这是人所共知的事实。水是决定植物生长的重要条件,这是自然现象。水对树木个体和森林群体的作用又有什么特殊意义?这是大自然的秘密,复杂而有趣。

水和生命是紧密联系在一起的。在生理活动旺盛的细胞中,原生质的含水量是很高的。

当细胞含水量减少时,原生质的胶体由流动的流胶状变成了半固态的凝胶状,因此,细胞中各种生理活动也随之减弱。树木体内的含水量一般是幼龄树高;于成年树。通常叶子的含水量为80~90%;根尖、嫩梢及幼苗的含水量高达90%;休眠芽为40%;休眠的干种子只有12%;树干的含水量为50%左右。从不同器官含水量差异可以看出:凡是生理活动旺盛的部分,都具有较高的水分含量。

在干燥的土壤中播种,种子是不能发芽的,更不会长成小苗。必须有适量水分、适宜的温度和良好的通气条件,种子才能发芽、成长。这些条件首要是水分。因为干藏的树木种子,针叶树的含水量只有10%左右,而阔叶树种子的含水量也只有30%左右,当种子吸水膨胀后,种皮软化破裂,有利于氧:气进入,促进种子呼吸。水分是参与呼吸化学反应的重要物质之一,而呼吸放出的能量则为种子进行生理变化提供了动力。种子内大分子贮藏物质必须被水解为简单的有机物质,才能供发芽之用。种子吸水后,各种酶的催化活性增强了,种子中大分子物质在水分饱和的状态下进行水解反应,种胚在水分饱和下经过细胞分裂、伸长和分化,使得胚根和胚芽正常生长。

无性繁殖,保证水分充足和适量是关键,要保持活细胞正常生理活动必须有充足的水分。苗木对水的需求仍是十分重要的,因为在叶子进行光合作用中水分参与生理活动;光合作用产物要在水溶液中运输;叶绿素的形成必须有充足水分;矿物质养料通过土壤溶液被根系吸收,并输送到植物体各部分;树木生长是在细胞内原生质含水量相当高的情况下进行的,水分不足会抑制细胞的分裂和伸长。水分过多对树木生长也是不利的,它使根系呼吸减弱,呼吸功能衰退,被迫进行缺氧呼吸,产生乙醇、乙醛、乳酸等有害物质。

水既是构成树木的必要成分,又是树木赖以生存的必不可少的生活条件,所以只有在一定水分条件下,树木才能健康生长。

年轮

人们都有这样的常识:要想知道大树的岁数,只要看看大树横断面有多少圈圈就行了,那圈圈儿叫做——年轮。

年轮长在树中间,要想知道年轮,就要把大树砍断,那有多可惜啊!实际上,聪明的人们已经发明了一种专门的钻具,可以从树皮一直钻到树心,取出一个有全部年轮的薄片,就不用为了计算年轮而砍倒大树了。

一年轮既然代表一岁,那么它一定是在一年中形成的,那么大树是怎样在一年的四季里形成这圈年轮的呢?

在树皮和木质部之间有一层细胞。这层细胞排列得整整歹齐,不断地分裂出新细胞来。

这样,年复一年,大树越长越粗壮。这层细胞叫做形成层。

春天,阳光普照大地,雨水滋润着一切,树木舒枝展叶这时,形成层分裂细胞极为旺盛,新分出的细胞又多又大,因此,这时形成的木材就显得疏松,颜色也浅。

等到人秋以后,天气变冷了,雨水也少了,这时,形成层分裂细胞的速度就减慢了,分裂出来的细胞个头小,颜色深质地细密。一个年轮就形成了。

年复一年,年轮不停地扩大着,小树也渐渐长成历尽沧桑的老树了。

年轮是树木对大自然千变万化的最真实的记载,人类若想研究,改造大自然,年轮提供的记载将是最宝贵的第一手资料。

英国有一张古时传下来的珍贵的大圆桌,为了鉴定它的确切年代,考古学家根据木材的加工技术来确定,可惜没有满意结果;历史学家翻开一页页资料,也没找到它的出处;甚至动用物理学家用放射性碳同位素来确定,仍无确切结果,最后还是植物学家根据桌面纹理,就是年轮,结合碳同位素测定资料,令人信服地确定出此桌制于1336年。

在气候学方面,年轮更加大显身手。

美国科学家根据年轮的变化,发现美国西部草原每隔11年发生一次干旱。根据这个规律,他们准确地预报了1976年的大旱。

我国气象工作者根据对祁连山一棵古圆柏的年轮的研究,竟推算出我国近千年来的气候以寒冷为主,17世纪20年代到19世纪70年代是千年来最寒冷的时期,历时250年。看!多么了不起的成果。

年轮对于地方病的成因,环境被污染的历史,地震的时间和强度都有着精确的记录;在浩瀚的大海中沉睡的历代沉没的船只,史学家根据木船的花纹等诸因素就可以确定出沉船遇难的年代等,因为这种种原因,我们要去认识年轮,在科学的诸多领域中,年轮将会对人类提供更多的帮助!

树木的性别

树木有性别吗?这对不少人来说还是个谜。其实,我们平常所说的树木间的传粉现象,就是植物性生活的表现。而热心的风大姐和繁忙的蜂蝶等昆虫,则是植物界“男婚女嫁”的“媒人”。

人类真正对树木性别有科学的认识,是在17世纪显微镜发明以后。1682年,一个叫格罗的人第一次明确指出:植物的雄蕊是花中的雄性器官,花粉落在柱头上能促进果实的生长。