第4章 认识植物(3)
植物体是靠根，准确地说是靠根毛，像吸管一样吮吸土壤里的水，但是这与婴儿吮吸母奶可不大一样，因为婴儿吮吸的力量来自婴儿本身，根毛吮吸的动力来自两方面：当根内细胞液的浓度与土壤里水的浓度有差值，而且是细胞液的浓度必须大于土壤溶液浓度时，根毛才能顺利地把水吸收到细胞内，进入植物体，否则将出现相反的情况。植物体在获得水分的同时，也获得了溶解在水中的无机盐和有机物，保证植物生命活动的需要。
看，奇特的嘴的吃法当然也是与众不同的，它靠的是浓度差的力量或者说是根压的力量，把水吸入到体内的。
繁忙的茎
当我们在林中悠闲地散步或者风驰电掣般地穿行公路时，静静地矗立在旁边的树体内也在忙碌地进行着各种活动：从根部吸收的水分及无机盐要运送到叶部；叶部光合作用产生的有机物也要运送到根部和植物体的其他部位。那么连接根与叶的是茎，物质在茎内是通过什么进行运输的呢？
我们把一条带叶的杨树枝放在水里切断，然后迅速地移到滴有几滴红墨水的水里，在阳光照射下几个小时之后，再把枝条横向切断，这时观察一下断面，我们会看到断面上有殷红的斑点，再把枝条纵向剖开，会看到茎的剖面上有一条红色细纹。
这红色的细纹是植物体内水分的运输路径，这条路由根部开始，经过茎，再一直通过叶脉到达叶子各部分。在叶子里就是看得见的纵横交错的叶脉。
如果我们很细心的话，注意一下周围的树木，会惊奇地发现，有的树木的枝条由于树皮被破坏了一圈，在失去树皮的上方形成瘤状物，枝条的下部时间一久便枯死了。
原来在植物的茎内有两条公路：一条在韧皮部，是由一串串筛管上下连接而成的，它的运输方向是由上往下，即把叶子制造的营养物质运输到根部或其他部位，另一条路线在木质部，它是由叫做导管的细胞上下连接而成，它的运输路线是由下往上运输，也就是说，把根部吸收的水分和无机盐运送到叶部等。
组成导管的导管细胞由于细胞核、细胞质和横壁都消失了，上下彼此连接形成中空的长管，水分在里面可以畅流无阻，加上叶部蒸腾拉力作用和水分子之间的吸引力，水和无机盐可以源源不断地向上运输到植物体的各个部分，可真是与俗语水往低处流成了反照。水在导管中的输导速度是很快的，速度最快的为每小时45米，最慢的每小时也有5米，一棵草5～20分钟就能把水输导到顶端，高达几十米甚至上百米的树木，茎的输水能力就更大了。有人统计过，落叶树1平方厘米的木质横切面上，1小时可通过水量20立方厘米。
运输有机物的筛管由于横壁仍然存在，但横壁上出现很多的孔，通过孔上下筛管连通形成有很多关口的公路，运输速度也是很快的，大约每小时0．7～1．1米。叶制造的有机物30～60分钟就可运送到根部。
所以植物体内的两条公路是很繁忙的，运输量也是很巨大的。
植物腰身粗细的秘密
放眼我们周围的世界，看看挺拔而直指天穹的秀丽白杨、婀娜多姿的垂柳、迎着微风频频低头的小草，让人有一种直抒胸臆的温柔感。大树之所以挺拔，小草之所以迎风不倒，是因为它们都有坚强的脊梁——茎。植物的茎大都生长在地面上，负载着繁茂的枝叶、花、果实，还要抵挡风雨侵袭，因此，植物的茎具有强大的支持、抗御的能力。因此，茎的外形，大多数呈圆柱形。但有些植物的茎却呈三角形，如莎草；方柱形，如蚕豆、薄荷；扁平柱形，如昙花、仙人掌，所以貌看植物的茎单一，实际上也是变化多端的。
生长在地中海西西里岛埃特纳山边的一棵大栗树，恐怕是世界上最粗的树。它树干的周长竟有55米左右，要30多个人手拉手才能围住，树下部有大洞可供采栗人住宿或当仓库，传说它能容纳百骑而得名。美国加利福尼亚有一棵被叫做世界爷的巨杉，茎干粗大，若从树下开一个洞，可以让汽车或4个骑马的人通过，它的树桩，甚至可以当做舞台用。然而，我们常见的路边的小草，却是高不盈尺，茎细得只有几毫米。
那么，茎的粗细是由什么来决定的呢？
当春天来临，万物复苏，杨柳返青之时，你不妨截取一段粗细合适的杨树或柳树的茎，会很轻易地剥下树皮，你会发现剥下的树皮的内面是一薄层白色的柔韧的东西，这部分叫做树木的韧皮部。剥下树皮剩下的部分，坚硬呈白色叫木质部，占茎的大部分。你这时用手指摸摸韧皮部的内面或木质部的外面，你会发现，手指有一种滑溜溜的湿润的感觉，这是形成层，夹在韧皮部与木质部之间。形成层才是茎的粗细的决定者，因为这一层的细胞具有特别旺盛的分裂能力，少部分向外分裂的细胞形成新的韧皮部，主要是向内分裂的细胞形成新的木质部，新形成的韧皮部细胞，加在原有的韧皮部里面，新形成的木质部细胞加在原先形成的木质部外面。从茎的横切面上看，形成层就好像是一个大皮圈，木质部面积不断加大，皮圈也不断扩大外移，这样树木的直径也就随着加粗了。所以茎的粗细是由神奇的形成层决定的。那么草本植物的茎却如此之细，原因又何在呢？
原来草本植物的茎中没有像树木那样的绕茎一圈的形成层，它们茎内的形成层是一束一束的，像星星一样分散在茎当中。如果你看过玉米的茎的横切面，会看到在茎中分散着一个一个的小黄点，那便是形成层所在部位，这样的茎的加粗能力就很有限了。此外，草本植物生活周期很短，大多数在一个生长季节内就结束寿命，往往在它的茎还没有来得及加粗时，生命就结束了，所以它们的茎都很细。
绿色工厂
一位着名的生物学家曾说过：您给一个最好的厨师、足够的新鲜空气、足够的太阳光和足够的水，请他用这些东西为您制造糖、淀粉和粮食，他一定认为您是在和他开玩笑，因为，这显然是空想家的念头，但是在植物的绿叶中却能够做到。
叶子是怎样施展它那惊人的技艺的呢？原来，秘密发生在一个奇特的厂房里。这个厂房中有把太阳能转移到粮食、棉花、木材中的神奇的力量。
这个神奇的厂房便是绿叶的叶肉细胞中的叶绿体，一个叶肉细胞中有许多叶绿体，相当于许多厂房。叶绿体中含一种绿色的物质，是一种复杂的有机酸，叫叶绿素。植物就是利用叶绿素进行光合作用制造养料。叶绿体悬浮于叶肉细胞的细胞质中，不停地进行着生产，即光合作用。这个过程可以用一个简单的公式来表示：
公式的左边是工厂的原料，公式的右边是工厂的产品，公式正中是光合作用发生的条件，上面的光能是工厂的能源，下面的叶绿素是工厂的机器。
水来源于土壤，由根部吸收，经过茎中的导管到达叶脉中的导管进入叶肉细胞。
二氧化碳由叶吸收，在叶的表面有许多气孔，气孔是叶肉细胞与大气进行气体交换的门户，二氧化碳由气孔进入植物的叶并渗入叶肉细胞。
有了原料，机器叶绿素在能源光的启动下，就可以进行生产了，叶绿素的复杂结构和绝卓的技能超越了世界上任何先进机械。
这个工厂最初的产品是葡萄糖，它经过进一步转化变成淀粉，淀粉可以再转变成蛋白质和脂肪等。
自然界中的这一座座数也数不尽的微型绿色工厂，它的产品不仅养活了自己，也养活了世间的一切生物。而它的神奇之力直到今天，对于自然界中拥有最高智慧的人类来说还是一个谜、一个神话，人类渴望在叶绿体之外用自己建造的工厂合成出粮食来，当然也仅仅是用水、二氧化碳及光和叶绿素等。
这个美好的梦想决不是空想，它会在人类孜孜不倦的探索中一步一步实现。
自然界中庞大的生产者——绿叶
有人计算过，一个人活60岁，大约要吃进2万斤糖类，3200多斤蛋白质、200斤脂肪，这些食物从何而来呢？食物直接和间接来自绿色植物的光合作用。全球绿色植物进行光合作用，一年能制造的有机物达4000多亿吨，除了供给人类食用外，还能供一些工厂作原料。绿叶在制造有机物的同时，把光能转化成化学能贮藏在有机物里，每年绿叶的光合作用贮藏的能量相当于24万个三门峡水电站每年发出的电量，为人类在工农业、日常生活所需能量的100倍。目前最好的光电池的转换效率也只有15％～16％，而绿色植物的光合作用的转换效率一般达35％～75％，可见绿色植物充分利用太阳能甚至比原子核能效率还要高。绿色植物光合作用也是制造氧气的生产者。经过计算，1天中人要呼吸近2万次才能正常生活，一个人1昼夜要吸入体内的氧气，其体积相当于6寸高的篮球场那么大。全世界约有50多亿人口，再加上其他生物呼吸需要的氧气，数量是相当可观的。另外，人在吸进氧气的同时还要向外呼出二氧化碳，1个人1年能呼出约300公斤的二氧化碳，全世界50多亿人要呼出亿吨以上的二氧化碳，再加上煤、石油的燃烧，以及细菌、真菌在自然界的作用下放出的二氧化碳，足够地球上绿色植物的光合作用的需要。据统计，每年地球上的绿色植物放出的氧气达1000多亿吨（如果自然界绿色森林有计划地采伐和栽种，自然界氧气能够达到平衡），大气中的氧气量不过200多亿吨，按现有绿色植物光合作用的速度，大气中氧的来源是够人们利用的。
绿色植物的光合作用促进了大气中二氧化碳和氧气的循环，只有这样一切生物才能够生存。如果每人每天吸进075公斤的氧气，呼出09公斤的二氧化碳，有人计算过，城市居民每人只有10平方米的绿地（草坪、树木和花卉）面积，就可以消耗每人呼出的二氧化碳，并可从绿叶中得到每天每人所需的氧气。
迷人的叶
千姿百态的植物给人类带来了许多美好感受，而植物枝条上的片片柔绿或是浓翠或是嫣红的叶儿，也给人们带来了美的享受。
首先来说一说叶子的形状：松针尖利细长，像是万根绿针簇于枝条；枫叶五角分明，像天上的星星聚于树端；圆圆的落叶像一只只硕大的玉盘；田旋花似十八般兵器中的长戟；剑麻叶像一把把脱鞘而出的利剑；芭蕉叶像片片巨形青瓦，迎着雨声噼叭作响；灯心草叶像是一把缝鞋底用的锥子；银杏叶像是一把驱除炎热的折扇；智利森林里生长着一种大根乃拉草，它的一张叶片，能把3个并排骑马的人连人带马都遮盖住，像这样大的叶子，有两片就可以盖一个五六人住的临时帐篷。叶子的形态说也说不完，而每片叶儿都勾起人们无尽的遐想。
叶子生长的位置也非常有特色：有的是单片生长于茎上，有的则是成双结对，有的数片有规律地交错生长，有的紧贴在地面上。叶子相互错开的角度非常准确，有120°、137°、138°、144°、180°，从上往下看，可以看到片片叶子互相镶嵌又丝毫没有遮盖。叶子之所以如此巧妙地安排，一方面可使植物受力均衡，再者则是为了最大限度地感受阳光雨露，由此看来叶子还有对称之美。
夏天绿叶焕发出勃勃生机，秋天则是黄叶扑簌，那是另一种美。叶的世界真是美丽得很。
奇妙的叶
世界上的植物成千上万，也就有了各种形状的植物叶。而这些形状不一的植物叶子也就有了许多奇妙之处。
先说说思茅草，它的叶缘上有许多锋利的细齿，这是为了自卫用的，经受过它的自卫抵抗而被划破了手的鲁班，就因此受到启发而造出了世界上的第一把锯子。
生长在海边的椰树有十分宽大的叶子，为何在强大的风雨之中却安然无恙呢？原来它的叶子表面有一道道凸起或凹下的波纹。正是这些波纹使叶子能够承受较大的压力。这就好像是一张平纸不能承受住什么，但是把它折成折扇状，它就能承受重物的压力。
车前草十分常见，谁知在它的叶子中也存在着令人吃惊的秘密：它的叶子按螺旋状排列，而两片叶子的夹角竟都是137°30′，结果使所有的叶子都能照射到阳光。于是人们受到启发而建造了螺旋形的高楼，使得阳光能照进每一个房间。
玉米叶呈圆筒状，这也是有什么意义吗？原来，它使叶子更牢固，而不易被破坏。人们仿造它的形状建造起跨越海峡或大河的桥梁，竟坚实牢固得很。
由此可见，植物的叶子构造是十分巧妙的，这其中的意义也深远得多。
秋风扫落叶的秘密
一夜秋风，遍地黄叶，人便会平添几分惆怅。可你想过吗？为什么植物会落叶？谁是这幅萧条的秋景图的设计师呢？
早春，伴随着声声春雷，万物吐翠，嫩绿的枝芽慢慢展开了她的笑脸。如果说此刻的叶子尚处于旺盛生长的青年期的话，那仲夏的树叶便已到了壮年期，她们旺盛地进行各种代谢活动，为植物体维持生命和生长提供必要的能量。但万物有生必有死，叶子经过了她的青壮年以后，便开始步入暗淡的老年，开始衰老死亡了。
早在本世纪40年代，科学家们就认为叶子的衰老是由性生殖耗尽植物营养引起的。不少实验都指出，把植物的花和果实去掉，就可以延迟或阻止叶子的衰老，并认为这是由于减少了营养物质的竞争。如果有兴趣的话，你不妨做这样一个实验，在大豆开花的季节，每天都把生长的花芽去掉，你会发现，与不去花芽的植株相比，去掉花芽的大豆的衰老明显地延迟了。
但是，进一步观察，你会发现，并不是所有植物都是这样的。许多植物叶片的衰老发生在开花结果以前，比如雌雄异株的菠菜的雄花形成时，叶子已经开始衰老了。这样看来衰老问题并不是那么简单。
随着研究工作的逐步深入，人们现在知道，在叶片衰老过程中，蛋白质含量显着下降，遗传物质含量也下降，叶片的光合作用能力降低。在电子显微镜下可以看到，叶片衰老时，叶绿体遭到破坏。这些变化过程就是衰老的基础，叶片衰老的最终结果就是落叶。
从形态解剖学角度研究，人们发现，落叶跟紧靠叶柄基部的特殊结构——离层有关。在显微镜下可以观察到离层的薄壁细胞比周围的细胞要小，在叶片衰老过程中，离层及其临近细胞中的果酸酶和纤维素酶活性增加，结果使整个细胞溶解，形成了一个自然的断裂面。但叶柄中的维管束细胞不溶解，因此衰老死亡的叶子还附着在枝条上。不过这些维管束非常纤细，秋风一吹，它便抵挡不住，断了筋骨，整个叶片便摇摇晃晃地坠向地面，了却了叶落归根的宿愿。
说到这里，你也许要问，为什么落叶多发生在秋天而不是春天或夏天呢？是啊，为什么没有春风扫落叶呢？是因为秋风带来的寒意吗？