登陆注册
16199100000005

第5章 微妙的植物器官(1)

植物器官的颜色

关于植物器官——花、叶、果实的颜色机理,有这样的说法:植物的花、叶、果实的颜色,除绿色以外,其他颜色大多由液泡中的色素所产生。也就是说,植物除绿色以外的其他颜色,不完全是由液泡的色素产生的。有色体也有多种颜色,它也可分布于根、茎、叶、果实和花瓣的细胞里,也可使这些器官呈现多种颜色。那么,对于植物各器官的颜色,究竟是有色体的表现,还是液泡的颜色体现?

事实上,植物各器官的颜色是各种色素的综合表现。例如:高等植物叶子在一般情况下,叶绿素和类胡萝卜素的含量比为三比一,叶绿素a和叶绿素b的含量比约为三比一,叶黄素和胡萝卜素的含量比为二比一。由于绿色的叶绿素比黄色的类胡萝卜素多,占优势,所以,正常的叶子总是呈现绿色。秋天、条件不正常或叶片衰老时,叶绿素较易被破坏或先降解,数量减少,而类胡萝卜素比较稳定,所以叶片呈现黄色。而黄栌和枫叶的叶子、紫云英的茎叶在气温下降、叶绿素分解消失的时候,叶子里面的糖分大量地转变成红色的花青素,于是就变红了。因此,我们判断植物各部分颜色的机理,主要是看植物的优势色素。这可以从如下几方面来区分:

1.从植物各器官的颜色来区分

植物的绿色是叶绿素特有的色素,所以,绿色植物含有的优势色素为叶绿素。而黄色、橙黄色是类胡萝卜素独有的颜色,因此,凡具有黄色和橙黄色的植物器官均含有大量的类胡萝卜素。如:香蕉、黄花菜、南瓜、黄玫瑰等。

至于红色,因有色体、液泡中的花青素、藻红蛋白均可使植物呈现红色,所以,情况较为复杂一些,但也并非无规律可循。一般地,藻类植物的红色是含有藻红蛋白的缘故。高等植物如紫鸭跖草、红苋等植物茎叶里面的花青素始终占优势,完全遮盖了其他色素的颜色,所以,它们常年是紫红色的。至于花、果实、根的红色则就要区别对待了。辣椒、番茄、红色旱金莲、桔红色金盏花的红色则是由有色体引起,而红色西瓜瓤则是由于具有花青素的缘故。

2.根据色素的生理特征来区分

花青素的颜色与溶液的酸碱性有关。它在碱性溶液里呈蓝色,在酸性溶液里呈红色,在中性溶液里呈紫色。因此,若花色在不同的时间或生长期,呈现上述颜色的变化,说明其颜色的变化主要依赖于花青素。例如:牵牛花随着日夜的变化,其代谢过程中植物细胞液的酸碱性不同,其颜色也不断呈现上述几种变化。

光对有色体和花青素的影响也各不相同。光直接影响花青素苷的合成。因此,若向阳的一面总是鲜艳一些的,则是由于花青素引起的。例如:红色的苹果。而有色体在有光的条件下可以转化成叶绿体,所以,光照后变绿的,其颜色的存在依赖于有色体。如:胡萝卜、红薯的根露出外面的部分变绿。

应该指出的是,植物各器官的显色原因不是一成不变的。随着植物的环境变化的生长期的不同,各色素在植物体内的含量发生变化,从而使花色的浓淡、颜色均发生改变。在这方面,棉花是一个突出的例证。棉花的花初开放的时候,花瓣中主要是无色的花色素和一些黄色的类胡萝卜素,两者结合起来,使花呈现乳白色并稍带黄色。当棉花的花开放以后,如阳光充足,无色花色素则较多地转化为花青素。再因植株呼吸作用加强,花瓣中的酸性物质随之增加,花就呈现红色直到最后变成紫红色。最后要说明的是,有些植物开白花,可不是因为含有白色体的缘故,而是花瓣里含有大量的气泡。如果用手捏一捏白色的花瓣,把里面的小气泡挤掉,它就变成无色透明的了。

树的“盔甲”

树皮,像是树的“盔甲”一样,它保护着树干不受虫蛀和外伤。

如果你仔细观察各种树木的树皮,恰似一套套古代武士们穿的盔甲陈列在你眼前。它们的颜色、厚度、花纹都各不相同。

从树皮的颜色上看:色彩暗淡的有暗灰色的,如槐树;灰黑色的,如刺楸;色彩鲜明的有亮白色的,如白桦;翠绿色的,如梧桐;红褐色的,如樱桃。最漂亮的要算是白皮松的树皮,颜色绿白相间,斑澜可爱。就是由于树皮的色彩新颖,再加上枝丫扭捩,奇姿天成,故白皮松又有蟠龙松、虎皮松等别名。

不同的树种树皮的厚薄也各有千秋。树皮较薄的如悬铃木、冷杉;较厚的如麻栎、油松;最厚的当推栓皮栎,可达40厘米。它的树皮就是软木的原料。老树的树皮上开裂的花纹也是形形色色的:像樱花的树皮,作圆环状浅裂;柿树,作小方块开裂;松柏,作长条纵裂;鹅掌楸,作交叉状纵裂;雪松、枫香树皮的花纹则别开生面,像是一片片鳞甲覆盖在树上。

树皮的色泽、厚薄、开裂方式、裂纹的形状和深浅等特征,虽然在不同的树种间有很大差异,但它们的基本结构却是相同的。在植物学上木本植物的茎,从外到内的表皮、木栓层、皮层和韧皮部合称为树皮。剥掉树皮,就露出了茎内的木质部。因为韧皮部里面有筛管,筛管是树木运送有机养料的通路,所以新栽的小树,应该注意保护树皮不被损害。如果一棵幼树主干的树皮剥落了一圈,这样茎内输送有机养料的通路被切断,树冠叶子所制造的养料就不能通过筛管运送到根部,根部得不到养料就渐渐死去,最后导致全株树木枯死。

然而,也有相反的情况,比如枣树,为了使枣树多开花多结枣,人们往往在枣树开花时,在树皮上随意砍几刀,以使养分更集中用在开花结实上。农民把这种措施叫做“开甲”。

树皮除了对树本身有保护作用外,由于不同树种的树皮物理性质和细胞中所含的化学成分不同,又有种种不同的用途。栓皮栎树皮的细胞中充满了空气,细胞壁又包有不亲水的木栓质,使这种树皮既轻又有弹性,同时又有不传热、不导电、不透水、不透气、耐摩擦、耐腐蚀等性能,制成软木塞、软木砖、软木板在工业上用途很广。葡萄牙是世界著名的“软木王国”。每年夏季,是采剥栓皮最好的季节。人们用长斧迅速而准确地把栓皮割成一个个长方块,然后用斧柄把栓皮剥落下来。这时,树干会出现淡淡的血红色,是暴露的组织因氧化而变色。以后软木细胞(木栓形成层细胞)向外恢复生长,红褐色逐渐加深,变成灰色。每隔十年可剥一次栓皮,每棵树寿命长达150年以上。

许多树皮是造纸的原料,例如构树和桑树皮是制造打蜡纸的原料;青檀是我国制造宣纸必不可少的原料。樟子松、云杉、化香树、柳树的树皮中含有鞣质,可提制栲胶。黄柏的树皮可以做染料,灌木桂皮的树皮可做香料纯肉桂,杜仲的树皮可以提取橡胶;金鸡纳、厚朴的树皮都是名贵的药材。此外,很多种树皮的纤维还能打绳子,制人造棉。树皮的用途说来真是不胜枚举呢!

叶绿素

叶绿素是植物中进行光合作用的主要色素,是一类含脂的色素家族,位于类囊体膜,并且赋予植物的绿色。叶绿素吸收的光主要是蓝色和红色而不是绿色光,它在光合作用的光吸收中起核心作用。

叶绿素分子是由两部分组成的:核心部分是一个卟啉环(porphyrinring),其功能是光吸收;另一部分是一个很长的脂肪烃侧链,称为叶绿醇(phytol),叶绿素用这种侧链插入到类囊体膜。与含铁的血红素基团不同的是,叶绿素卟啉环中含有一个镁原子。叶绿素分子通过卟啉环中单键和双键的改变来吸收可见光。

植物含有几种类型的叶绿素,它们之间的差别在于烃的侧链不同。叶绿素a存在于能进行光合作用的真核生物和蓝细菌中。大多数能进行光合作用的细胞还有第二种类型的叶绿素,即叶绿素b或叶绿素c。在高等植物和绿藻的细胞中含有叶绿素b,而在其他一些类型的细胞中含有叶绿素c。不同类型的叶绿素对光的吸收也是不同的,如叶绿素a最大的吸收光的波长在420~663nm,叶绿素b的最大吸收波长范围在460~645nm。当叶绿素分子位于叶绿体膜上时,由于叶绿素与膜蛋白的相互作用,会使光吸收的特性稍有改变。

年轮

年轮(nianlun)是木本植物茎干横断面上的同心轮纹。常见于温带地区的乔木和灌木。年轮的形成是由于植物受生长季节的影响而产生的。当在春夏季时,气候温暖,形成层细胞分裂得快,生长也快,所产生的木质部细胞大,壁薄,导管数目多,直径较大,木纤维少,木质疏松,色淡而宽厚,称为早材或春材。夏末至秋季,形成层活动逐渐减弱,细胞分裂较慢,体积较小,壁较厚,导管少,直径较小,木纤维较多,木质致密,色深而狭窄,称为晚材或秋材。当年形成的早材和晚材,代表一年中所生成的木质部,组成一轮。当年形成的晚材与次年形成的早材间,界线非常明显,呈现出环状的轮纹,就是年轮。温带地区,可依据树干基部年轮的数目,推算出树木的年龄。年轮的形成,易受外界环境影响,每因气候、虫害或其他原因,一年内可产生若干个轮纹,这叫做假年轮。热带乔木常常是终年生长,多不具明显的年轮。近代正开展对古植物年轮的研究,用以讨论古代气候的变迁情况。

植物的茎

茎是指支撑叶及花、果等器官生长的植物地上部分。茎的形状是多种多样的。常见的有直立茎,这种茎的主干及分枝明显,而且直立向上。但是,在自然界中,有许多种植物因为长期适应各种特殊的生活环境,茎的功能和形态发生了种种变化,改变了原来茎的形式或直立习性。比如牵牛花、茑萝、菟丝子、扁豆和豇豆的茎,本身细长而不能直立,必须缠绕在其他的支持物或植物体上,这叫缠绕茎。草莓、蛇莓、甘薯,它们的茎是匍匐在地面上生长的,在茎的节上再长出叶和不定根,这种茎叫匐匍茎。还有一些茎,像根一样横生在地底下,这种茎就叫做根状茎,如芦苇、藕、草石蚕、姜及中药里有名的黄精、玉竹等植物的茎就是。

更为奇特的要数变态茎了。仙人掌的茎就是一种变态茎。它的茎干扁化成叶状,体表内侧的细胞内充满了叶绿体,完全可以起到叶子一样的功能,进行光合作用和蒸腾作用。常见的仙人掌类有仙人球、仙人鞭、山影,等等,因为它们的祖先大多生长在干旱的环境里,在长期适应这种恶劣环境的过程中,它们的植物体演变成肥厚多汁的肉质茎,而叶子却退化成针状。在仙人掌生长得较多的墨西哥,有一种名叫强刺球形仙人掌,寿命可以达到五百年以上,直径2~3米,它的茎可长成重至数千斤的巨球。另一种高大柱形的仙人掌,茎高十余米,虽无常见的绿叶,但那玉柱般的身躯平地拔起,堪称壮观。

变态茎的另一些突出的例子是假叶树、竹节蓼、昙花等的叶状茎及土豆和天麻、荸荠和慈菇、洋葱与大蒜、百合等的块茎、球茎和鳞茎。叶状茎是茎变为叶状并可代替叶进行光合作用;而块茎、球茎或鳞茎却变成了块状或者球状,或者鳞片状埋在地下成了贮藏器官,骤看起来,真有点面目全非,一般都不以为那原来是植物的茎,反而往往错把它们当成植物的根。

除了上面所说的一些茎的形态之外,丝兰的茎却别具一番风趣。丝兰生长在美国阿利桑那州,它的茎通常也向上长,但一遇到暴风雨,茎的主干就向下弯,弯入土中的部分则又会长出新根,这样就使直立的丝兰变成了拱门状的弯形茎丝兰。此后,在拱形的茎上又可长出新枝。因此牧马人就常常喜欢把马拴在这种弯成了拱形的茎上。

从上面茎的种种变态来看,尽管茎变化多端,只要我们抓住了茎的几个主要特征,那就是:它有节、有叶(有时退化成鳞片状或针刺状)和腋芽的痕迹这些特点,就不难与无节、无叶、无芽的块根(红薯、大丽菊等)相区别。

植物在生长发育过程中,需要大量的水分和有机营养。有人曾经计算过,植物每形成1千克干物质所消耗的水分:小麦是271~693千克;玉米是239~495千克;向日葵是490~577千克。从这些数字,可以看出茎的运输任务是多么繁重。

物质在茎内的运输,基本上沿两条渠道进行。一条是由根把吸进来的水和溶在水里的无机盐,经导管运输到叶、花、果;另一条是由叶把制造出来的有机物质,经筛管送到根等其他器官。

先让我们来看看茎内的导管吧。把一条带有叶子的枝条放到水里切断,并且把它立即插入滴有几滴红墨水的水里,在太阳光下照射几小时以后,再把枝条纵向剖开,这时你可以看到,茎内有一条条红色的细纹,这些细纹就是植物运水的管子——导管。导管由很多长形细胞连接而成,细胞两端的细胞壁都已消失,好像竹竿把节打通了的情形一样。由于叶子蒸发水分时的拉力,以及水分子本身的内聚力,使水在导管里成为一条连续不断的水柱,从而把叶和根连接起来。这样就使水和溶在水中的无机盐类,能源源不断地沿着导管运送到植物的各个部分。

韧皮部里的筛管,是运输有机物质的主要场所。筛管也由很多细胞连接而成。不过,在筛管细胞的连接处,细胞壁未完全打通,而由一层像米筛一样有很多细孔的“筛板”隔着。另外,筛管细胞是活细胞,这与死的导管细胞也是一个明显的区别。

水在导管中运输的速度,最快的每小时约45米,慢的也可以达到每小时5米。在一般草本植物里,由于植株矮小,溶在水中的无机盐被吸入根部以后,大约经过10~20分钟就可以达到叶。而由叶片制造出来的有机物质,在筛管里运行的速度就慢得多,每小时大约为0.7~1.7米。一般农作物,有机物质由叶运到根,大约需要30~60分钟。

这里所说的运输系统是指绿色开花植物而言。至于那些低等的、构造简单的藻类、菌类,有的只由一个或几个细胞组成,它们很容易从所处的环境中直接获得水分和养料,这样就不需要什么专门的运输机构了。

硕大的根系

同类推荐
  • 环保结锦(青少年科谱知识丛书)

    环保结锦(青少年科谱知识丛书)

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。为此,我们特别编辑了这套“青少年科普知识”丛书,主要精选现代前沿科技的各个项目或领域,介绍其研究过程、科学原理、发展方向和应用前景等,使青少年站在当今科技的新起点寻找未来科学技术的契入点和突破口,不断追求新兴的未来科学技术。
  • 科学我知道-Why动物

    科学我知道-Why动物

    本书主要讲述的是:动物的概念、动物的家庭组成、动物的进化、动物的生活习性等。
  • 动手做实验丛书--光学实验改进设计实践

    动手做实验丛书--光学实验改进设计实践

    本系列丛书主要介绍动手做实验,本书详细讲解了光学实验改进设计实践等内容。
  • 中国地理未解之谜全纪录

    中国地理未解之谜全纪录

    本书对几百个中国地理未解之谜进行全面剖析、深入开掘掩藏于神秘表象背后的真实,引导读者进入精彩玄妙的未知世界,使读者在充分享受阅读乐趣,学习地理知识的同时,获得更广阔的认知空间和文化视野。
  • 图文科普-神秘的星空

    图文科普-神秘的星空

    广袤太空,神秘莫测;大千世界,无奇不有;人类历史,纷繁复杂;个体生命,奥妙无穷。本书以图文并茂的编排形式为读者展示出更广阔的认知视野和想象空间。
热门推荐
  • 欢喜游侠

    欢喜游侠

    唐冀是个专门劫富济贫的侠盗,他英勇无比,可这个侠盗的胆子也太大了,这回竟偷走了皇太后捧在手掌心中的珍宝。这可怎么得了哇,看来非咱们的十二少出马不可了。她江十二今日可代父擒贼,非杀他个落花流水不可!“我如果说谎欺骗伟大崇高的唐冀哥哥,今生今世便随他爱亲亲小嘴就亲亲小嘴……”天啊,一遇上唐冀这家伙她的机变全破了功,竟然被他逼着硬是发了这个狗屁不通的誓词!唉!当唐冀遇上这个娇俏可人的巾帼英雄江十二,勾出的爱火简直一发不可收拾……
  • 霸道宠婚宝贝亲我

    霸道宠婚宝贝亲我

    她,是他在一次意外中救下的,从十岁到十八岁。她的成人礼晚上。他自己是他送给她的礼物。第二天,某女尖叫。某男;‘嘘。让我睡会。。。。。。
  • 情挑暴王

    情挑暴王

    他是俊美无俦、权倾天下的王爷,她却只是他千百侍妾中最不起眼的丑妾。他风流多情,有他倾心多年的心爱女人。她人淡如菊,要的不多不少不过一瓢饮。她却在一场大火中丧生,香消玉殒。再相见,她完美蜕变,美男环绕。他却强扣她入怀,霸道宣言:“云飘零,你今生今世只能是本王的女人……”
  • 废柴重生:倾城绝恋

    废柴重生:倾城绝恋

    她,二十一世纪顶级杀手,穿越成废柴三小姐?呵呵,那么她就要让这一切扭转!他,杀人不眨眼,视人为蝼蚁,却独宠她一人,妖孽霸道,令她不由倾心......
  • 世界的正反面,光明与黑暗

    世界的正反面,光明与黑暗

    叶孤独如他的名字一样,从小到大他一直孤单一个人。,出生时妈妈在他七日后过世,由爸爸抚养长大。叶孤独六岁时,叶家遭到了屠杀,全家人丧生。被一个乞丐所救,开始了艰辛刺激的流浪生活。六年后,叶孤独12岁时,乞丐因病逝去,叶孤独独自过了更加艰辛的五年。叶孤独17岁时来到了南江市,为了复仇来到了南江市。在乞丐的一本书中得知凶手就在南江市,那个杀了叶家全家之人就在南江市,一场复仇的旅途开始了...
  • 娇妻惹火:龙神大人别吃我

    娇妻惹火:龙神大人别吃我

    虽然我家是开花圈店的,但是我也不想嫁给一个纸人啊!为了不被一个纸人吃干抹净,于是被迫跟纸人做了交易,没想到却把自己卷入了一场未知的漩涡里!从此便遇到许多奇奇怪怪的事,日日与僵尸、恶鬼为伍!偏偏这纸人腹黑傲娇,最后还是逃脱不掉……爱情做了场诡异的梦,如果丘比特是死神,你,还敢爱吗?
  • 万古第一武神

    万古第一武神

    景国都城,一朝风云聚。神龙翻身,繁华尽化灰。天下大乱起,文武登台唱,文人卖弄阴谋,武人手染血腥。秦飞,为了一个模糊的诺言,从一介纨绔子弟,踏上一条血腥之路,誓言要成长为天下第一武神。
  • 发现我爱你

    发现我爱你

    长像一样,性格相反的一对孪生姐妹欧阳宣、欧阳玖幼稚园里小朋友口中的“大王”詹辰浩一下子闯入了姐妹两的世界,他给了姐姐活下去的动力,他带给妹妹的是讨厌?还是喜欢?
  • 做人有原则

    做人有原则

    本书归纳了48个做人必须坚持的原则,并给出了“建议与忠告”,对人生有积极的指导作用。
  • 柯南之是我是元太

    柯南之是我是元太

    穿越到柯南世界成了那个几乎没有什么本事只会捣乱的元太……