第2章 植物(1)

　　为什么种子会发芽

　　小小的种子为什么可以在适宜的条件下生根并且发芽再长大成材？这到底是怎么回事呢?

　　假如拿来一个桃核或是杏核，将它敲开，我们便可以看到一颗心形的种子，揭掉那层褐色的种皮，两瓣子叶就显露在前。因为，在种子上早就有着一棵小小的植株叫做胚，它有子叶、胚芽和胚根。种子萌芽之后，胚根就会往下生长，从而长成植株的根；胚芽就向上生长，发育成为枝干与种子。

　　就像人类的胎儿形成有一个很复杂的过程一样，树木的“胎儿”——胚的形成也是有一个复杂的过程，就像母亲百般爱护的胎儿一样，树木对待“胎儿”的爱护也是极为细心的。如桃和杏的种子，它那个洁白的胚外面有一层坚硬的种皮，种皮外面包着一层非常坚硬的内果皮，也就是我们平常吃的果肉，果肉的外面还会有一层外果皮，一粒种子的外面竟然有四层包被。

　　很多种子成熟之后，会经过一个休眠的阶段，好像动物冬眠似的。当它醒来之后，便要吸收水分，而后种子的胚要吸收贮藏在胚里的养分，慢慢地成长起来，然后生根发芽，变成幼苗，渐渐发育成一棵成年的树木，直到开花、结实、形成种子。种子就是这样不停地、而且周而复始地来进行生命的延续。

　　当然了，也有些树木的繁衍不是靠种子的，只需要把它的一段根或者一段茎插在土壤里就可以生根并且发芽，长成一株大树。甚至是一片树木的叶片，一块树木的组织在适宜的环境下也可以培育出一株大树。

　　知识点：子叶、胚、包被、种子

　　为什么植物的幼苗有的是一片叶子，

　　有的是两片

　　如果你在两只培养皿里分别放上几粒小麦种子和菜豆种子，然后给它们适当的水分、温度和氧气，很快它们就会长出叶子来了。但是你所看到的小麦幼苗只有一片叶子，而菜豆却有两片叶子。这是怎么回事呢?

　　菜豆种子里是没有胚乳的，你只要剥掉外面一层种皮后，就可以看到两片肥厚的白色豆瓣，这就是两片子叶。子叶占种子最大的部分，它里面含有丰富的营养物质，代替了胚乳的作用，可以供给种子发芽和幼苗生长的需要。除了菜豆以外，蚕 豆、大豆、棉花、柑橘、苹果、黄瓜、向日葵以及其他蔬菜类作物的种子，也都具有类似的构造。

　　如果把小麦外面的一层种皮剥掉的话，它的构造与菜豆就不同了，它只有一片子叶，夹在胚与胚乳之间，里面养分很少，所以这一类种子里，绝大部分由胚乳占据着。不仅小麦具有这样的构造，水稻、玉米、高粱、大麦以及其他许多类似植物的种子也同样如此。

　　小麦与菜豆播下去后，小麦长出一片叶子来，这片叶子不是原来的子叶，而是由胚芽长出的真正的叶子了；菜豆长出来的是两片肥厚的子叶(豆瓣)，然后再在上方长出真叶来。植物学家根据这些植物种子的不同构造，把像小麦种子一类构造的叫做“单子叶植物”，像莱豆种子一类构造的叫做“双子叶植物”。

　　知识点：小麦、菜豆、单子叶植物、双子叶植物

　　为什么植物的根总是向下长，

　　茎总是向上长

　　种子撒在地里是横七竖八的，但是，为什么出根都是向地下长，出芽总是向地上长呢？

　　原来，这是地心引力在起作用。植物受到单方向的外界刺激之后，发生了单方向的反应，这种现象叫做“向性”。例如，叶子受到单方向阳光的照射，就朝着阳光的方向生长，使叶面与阳光垂直，这叫做“向光性”。根和茎对于地心引力的单向作用，发生向地或背地的生长，叫做“向地性”。如果把一株植物水平放置不动，经过若干天，植物的根会向下弯曲(正向地性)生长，茎向上弯曲(负向地性)生长。如果将水平放置的植株，经常地绕纵轴缓慢旋转，使周边各部位都受到等效的引力作用，把引力的单向性刺激消除掉，你会看到植株两端都沿水平方向生长，并不发生弯曲。

　　地心引力为什么会诱导根和茎发生反向的弯曲生长呢?它的机理很复杂。一种解释是：根和茎的向地性弯曲是一侧生长较快，另一侧生长较慢的结果——向生长较慢的一侧弯曲，两侧生长快慢不同与生长素的浓度不同有关，而两侧生长素浓度的不同又是因地心引力单向作用引起的。

　　生长素是一种植物激素，浓度低时促进生长，浓度高时抑制生长。根和茎的生长对生长素浓度的反应不同：生长素浓度低时促进根生长，浓度高时抑制根生长，但却促进茎生长，浓度更高时则抑制茎生长。

　　当植株平放时，由于地心引力的作用，生长素移向下侧，茎部下侧生长素浓度高，生长比上侧快，使茎尖向上弯曲；根部下侧生长素浓度高到产生抑制的作用，生长比上侧慢，使根尖向下弯曲。这只是通常引用的一种解释，实际上道理可能复杂得多。

　　向性(向光性、向地性、向水性、向化性等)是植物在进化过程中的适应现象之一，它为农业生产提供了很大方便。由于植物的根和茎具有向地性，所以播种时可以不管种子的姿态。否则，人们只好弯腰曲背，将种子一粒一粒地正向插到土里了!

　　知识点：地心引力、生长素、向性

　　为什么秋天树叶会落

　　植物从种子萌发成为幼苗，经过春天、夏天的蓬勃生长，然后开花、结实，到秋天，果实或种子等成熟。这时，日照渐渐由长变短，温度也逐渐降低。植物接受外界环境信号，自身代谢发生一系列生理变化，蛋白质等物质的合成减少，分解作用加强；光合、呼吸作用下降，慢慢步入衰老。短日照下，由根系合成的促进生长、延缓衰老的激素，如细胞分裂素、赤霉素等含量减少，叶片得不到足够的细胞分裂素供应；同时，花、果、种子生长中还产生促进衰老的激素，如脱落酸和乙烯，并运到枝叶，促进叶片的衰老。另外，在花、果、种子生长过程中，内源细胞分裂素等含量增加，这样，花、果、种子就成为植株代谢旺盛的生长中心，促使叶片制造的养料被优先运往花、果实、种子，地上部分的枝叶得到的养料相对减少，不能满足继续生长的需要。叶片就像辛勤工作的老黄牛一样，默默无闻地为繁衍后代奉献一切，而自身逐渐衰老。

　　植物在衰老过程中，叶柄基部产生离层，它约有1-3层细胞厚。在乙烯、脱落酸等激素的作用下，纤维素酶和果胶酶等活性升高，分解离层细胞壁物质并使离层细胞间分离开来。这样，离层细胞之间的联系非常脆弱，稍加一些外力如风力，叶柄等就会脱落。因而，多数植物秋天会落叶。

　　知识点：短日照、细胞分裂素、激素、离层细胞

　　为什么植物落叶大多是叶背朝上

　　植物落叶大多是叶背朝上，叶面朝下，尤其是一些宽大一点的叶子，这种现象更明显。这是为什么呢？

　　这得从叶子的内部结构说起。很多植物的叶子，叶背和叶面在植物生长时接受光的量显著不同，这是因为叶背和叶面在内部结构上具有明显差异。大多数植物叶子靠近叶面的细胞，有一排紧密排列的长方形细胞，就像我们房子的阳台下的竖排栅(zhà)栏(lán)，所以又称为栅栏组织；而靠近叶背的细胞排列疏松，好像海绵的状态，所以又称海绵组织。栅栏组织不仅细胞排列紧密，而且含有大量的叶绿素，这些叶绿素接收光能，利用空气中的二氧化碳制造大量的有机物。海绵组织排列疏松，叶绿素比较少，主要是贮藏一些植物内部产物和水。叶子干燥或发黄脱落时，栅栏组织结构紧密，密度较大；海绵组织结构疏松，密度较小。落叶时，叶面比叶背相对重一些，所以，叶面先达地面。如果不是人为或风吹的翻动，大多数植物的叶子都是叶面朝下，叶背朝上。

　　当然，有些植物的叶背和叶面结构差异不是十分明显，这些植物的叶子在生长时多，是竖立着分布，两面接受阳光的量差不多，例如水稻。还有一些植物如马尾松，叶子为针形，叶片的背面和腹面很难区分。这些植物落叶时是随意的。

　　知识点：栅栏组织、海绵组织、叶绿素

　　仙人掌为什么有刺没有叶子

　　仙人掌类植物种类繁多，形状千姿百态，有圆，有扁，有的柱形直立似棒，有的似石累叠成山，变化无穷。植株色泽清雅、脱俗，花色艳丽，十分耐看。它们的体表大多有刺或有毛，可是却都没有叶子，为什么呢？

　　大多数仙人掌类植物的家乡在美洲热带或亚热带干旱沙漠、半沙漠地区，主要产地为西印度群岛等地区，墨西哥、巴西、阿根廷、美国等国家。

　　在寸草不生的沙漠中，只有仙人掌类傲然生存，形成奇特、旖(yǐ)旎（nǐ）的沙漠风光。在这里，除极少数地区外，年降水量一般不低于200毫米，但一年内降水量分布极不均匀。雨季有时降水量很大，旱季可能几个月滴雨不下，土壤保水能力很差，缺水严重。为适应严酷的外界环境，它们的叶退化成刺状、毛状，表皮角质层或蜡质较厚，以最大限度地减少水分的蒸发，保持水分。

　　它的根系分布很广，但向下延伸不深，有利于最大范围地吸收雨水和露水。一株高120厘米的巨人柱，根系分布在10厘米深的地表层内，却向四周辐射状伸出5米多。它的根系大多是须根，一下雨就可大量抢吸水分。有些种类地上部分很小，但根部肥大成为储水的主要器官。同时，它们的变态茎相对肥厚，肉质，棱多并具疣状突起，能够贮藏丰富的水分。美国亚利桑那州有一种世界上最大的仙人掌，高达23米，体内存有十几吨重的水，因而获“巨人”称号。沙漠中旅行的人们，焦渴难耐之际，它鲜嫩多汁的茎肉可作为救命水。当雨季过后进入漫长的旱季时，仙人掌类能利用体内贮藏的水分，维持正常的生命活动。曾有人实验过：一棵37．5千克的仙人掌，在没有一滴水、一滴肥的情况下，在室内顽强地生活了6年，前后一共只消耗了11千克水。它对干旱的忍受能力真让人吃惊啊。更有趣的是，在秘鲁的沙漠中，还有一种仙人掌，能在风的推动下，用它那带刺软枝组成的根，匍匐前进，以寻找水分和养分，称为“步行仙人掌”。可见，仙人掌类植物非常耐旱，它的外形、结构特征都是对干旱适应的结果。

　　知识点：降水少、叶退化、须根、外界环境、耐旱

　　冬季为什么要把树干刷白

　　在公园里、校园里及道路和庭园的绿化树、果树，到了冬季往往把树干下部刷成白色。这是为什么呢?

　　首先，我们要弄清楚白色的东西是什么。专门用来把树干下部刷白的刷白剂的主要成分是石灰乳，还有食盐、大豆粉、石硫合剂。具体制成方法是这样：将它们按一定比例加水，搅拌至均匀，最后加入少量的碱性或中性农药，增强杀虫灭病效果。

　　冬季树木涂刷白剂有什么作用呢?冬季天气寒冷，如果我们在装有空调的房子里待一段时间后，突然到室外去，会感到外面特别冷。如果一直在室外，冷的感觉就没有刚刚出来时那么强烈。很多人手上脚上生冻疮，往往是因为用冷水洗暖和的手和脚，或用热水洗冰冷的手和脚，或将冰冷的手和脚烤火造成的。如果我们在洗冷水时，先用少量的冷水揉搓，使手和脚慢慢变凉变冷；洗热水之前，先揉搓一下手和脚，并用少量的热水搓手和脚，使手和脚慢慢温热；烤火之前，由远而近慢慢靠近火边，这样，我们的手脚皮肤从冷变热或从热变冷有一个慢慢适应的过程，就可以大大减少和避免冻疮的形成。植物冬季涂刷白剂，一方面预防寒害冻害，另一方面预防病虫害。

　　植物刷白为什么可以预防寒害冻害和病虫害呢?冬季天气寒冷，但是，白天太阳出来时总会暖和许多。所以，我们喜欢冬天晒太阳。可是，植物晒太阳并不像我们晒太阳那么舒服。我们晒完太阳后，没有太阳的晚上可以躲进被窝里，植物不管多冷，还是在原来的地方，这样，白天热，晚上冷，并且冷热差异很大，植物最容易受害，比我们生冻疮还严重。植物刷白，白色可以反射白天的太阳光和各种辐射，避免植物体内温度过高，大大减弱了白天与晚上的温度差异，避免植物受到突然变温的伤害。同时，刷白剂具有隔热效果，就像我们的手和脸涂防冻霜和护肤霜一样。另外，秋后初冬，许多昆虫喜欢在老树皮的裂缝中产卵过冬，刷白剂对许多害虫有杀灭作用。

　　知识点：防冻、防虫害、降温差

　　为什么花有各种不同的颜色

　　花儿为什么在夏天那样多彩多姿?如果你仔细地观察一下，可以发现：大多数花儿的颜色，是在红、紫、蓝之间变化着；也有一些是在黄、橙、红之间变化着。

　　花色能够在黄、橙、红之间变化，那是类胡萝卜素在“耍把戏”。类胡萝卜素的种类挺多，大约有60多种颜色。像黄叶子、成熟的香蕉里所含的黄色的叶黄素，就是类胡萝卜素中的一种。

　　花色能够在红、紫、蓝之间变化，是因为花朵的细胞里含有花青素。花青素是一种有机色素，它极易变色，只要温度、酸碱度稍有变化，就立即换上了“新装”。

　　你一定认得牵牛花吧!它那喇叭状的花朵，很引人注目。喇叭花的颜色挺多，有红的，有蓝的，也有紫的。其实，这全是花青素在“变戏法”，如果你把一朵红色的牵牛花摘下来，泡在肥皂水里，这红花顿时变成了蓝花。然而，这“戏法”还能重新变回去，只要你把蓝花再浸到稀盐酸的溶液里，又变成红花啦!原来，这是因为溶液的酸碱度变化，引起了花青素的变色。

　　在植物体里，有酸性的东西，也有碱性的东西。不仅不同植物体内的酸碱度不一样，即使在同一植物体内，酸碱度也会因光照、温度和湿度等不同而变化。这样，花青素就时常在人们面前“耍把戏”，造成“万紫千红”的声势。

　　你一定会奇怪：芙蓉早上开花时是白色的，中午以后逐渐由粉红变成红色，这是怎么一回事?你如果到棉花田里走一走，也有这种情况，棉花不但上午和下午会变色，而且同一枝上会同时开着几种颜色不同的花。这都是花里的花青素随着日光照射的强度和温度、湿度的变化而耍的把戏。

　　知识点：类胡萝卜素、花青素、阳光、温度

　　夏天中午为什么不宜给花浇水

　　在夏天，各种树木花草都蓬勃地生长着，需要的营养物质和水分也最多。由于花的根系分布浅，如果有几天不下雨的话，很易受干旱，所以常常需要浇水。

　　可是，给花浇水也要注意时间，如果在中午的时候给它浇冷水，不是帮助它，而是害了它。所以有经验的花农总是选择在傍晚或早晨给花浇水的。这是什么道理呢?

　　夏季天气十分炎热，尤其是中午，气温更高，这时，土壤温度也逐渐升高。由于水的比热是空气的4倍多，加上水在吸收和散发热量时温度变化较小，所以水温总是比气温低。如果在炎热的中午浇冷水，本来温度高的土壤会骤然降温，而这时外界气温仍相当高，在这种温度变化十分急剧的情况下，娇嫩的花会因吃不消这种强刺激而死亡。

　　在早晨和傍晚，因为气温较低，浇水后土壤温度与气温差异小，不至于引发死亡的危险。如果在阴天，那么，不管什么时候都可以浇水。

　　除了花以外，一般的蔬菜和其他一些草本植物，在夏天的中午都不宜浇冷水，农民都有这个经验。有时候在炎热的夏天，中午突然下一场倾盆大雨，往往会使蔬菜的幼苗全部“闷死”，也就是这个道理。

　　知识点：浇水、温差