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第11章 根之奇趣

说到植物的根,人们会想到《水浒传》中的鲁智深。

他的力气出奇地大,竟然可以把大相国寺的垂柳连根拔起。

连根拔起垂柳为什么不容易?这是因为植物的根在地下分布得既深又广,根紧紧抓住大地,把植物固着在大地上,同时为植物的生长发育输送水分和养分。根作为植物的一部分,默默无闻地奉献,一般人对它了解不多。其实,它也有不少奇趣呢!

1. 旺盛的生长力

许多年以前,在英国的一个地方长着一棵大柳树。一次,由于某种原因,人们在离地3 米处砍断了它。年复一年,柳树的断面上积了厚厚一层尘土。有一天,土中竟然钻出一棵小赤杨来。小赤杨吸收柳树断面上土层中的营养,慢慢长大,终于向地面伸出一条树根来。那树根经历了千辛万苦,最后到达地面,后来扎入地下, 争取到了大地的营养。由此可见, 根的生命力有多旺盛。 如果有可能到地底一游的 话,你会惊奇地发现,植物的根 竟是如此发达! 小麦的根最多可达 70000 条,总长500 米以上;一 株才长出8 片叶子的玉米,根 的数目为8000 ~ 10000 条!

大多数植物的根都有自己 的特征。种子在发育时,胚 根最先突出种皮,径直往下 生长。这种根又粗又大,入土 较深,叫主根。主根上再长出 较细的根来,这种根叫侧根。像大豆、 棉花和苜蓿,主根和侧根的区别非常明显,它们统称直根系。而像玉米和小麦等,它们的根看上去好像一把胡须,这些根统称须根系。

生活在沙漠地区的骆驼刺,地上的茎充其量不过0.5 ~ 0.6米高,地下的根却可长到5 ~ 6 米,最深可达15 米。正因为如此,骆驼刺才得以在沙漠中生存。

对于植物本身来说,根部的吸收功能是不可缺少的。根是怎样吸收水分的呢? 它主要通过根毛区的根毛来吸收。将根尖纵切成薄片,做成装片,放在显微镜下观察,你可以发现它是由四部分组成的:根冠、生长点、伸长区和根毛区。在根尖处吸收水分和无机盐能力最强的是根毛区。

根毛区长满了向外突起的根毛。根毛其实是一种特殊的表皮细胞。这种细胞外形像个封口的瓶子,直径有百分之几毫米,长为0.15 ~ 1 厘米。

根毛的细胞壁又薄又嫩,细胞液极浓极浓,因此与根毛周围土壤溶液的浓度产生了一个极大的浓度差,这种浓度差保证根毛能贪婪地“大口大口”地“喝”水。在水分进入根毛的时候,溶解在水里的无机盐也一起渗了进去。

科学家统计,一株玉米从出苗到结实,竟要消耗200 千克水,而长成1 吨小麦( 种子),竟要耗去1500 吨水。

2. 无手“雕刻家”

很久以前,一位叫彼得的植物学家做了这样一个实验:他在地里挖了一个30 厘米深的坑,然后将一块光滑的大理石平平地放了进去,上面用土壤盖好,而后在土中撒下一些芸豆种子。不久,芸豆苗出土了。等到芸豆的茎蔓上长出卷须来,他将土扒开,竟然发现芸豆苗的根紧紧地贴在大理石表面,还不容易拉扯掉呢。彼得用清水反复冲洗大理石面,发现原来光滑的大理石面被根“刻”

上了纵横交错的纹路。

芸豆的根为什么能成为“雕刻家”呢? 原来,植物的根在呼吸时吐出二氧化碳,这些二氧化碳溶解在土壤溶液中成为碳酸,然后再以离子交换的形式把大理石( 主要成分为碳酸钙) 分解成氧化钙和二氧化碳,氧化钙溶于水,随水被根毛细胞吸收。天长日久,大理石板表面就这样被“雕”出花纹来。除此以外,植物的根还能分泌柠檬酸、苹果酸和葡萄酸等,这些酸类对于大理石都有腐蚀作用。

不过,植物的根吸收的不光是钙,还有别的许许多多的无机盐。把植物晒干烧成灰烬,能得到少量的灰分。用化学方法分析这些灰分,可以得知,植物体内除含钙外,还有磷、钾、镁、硫、铁等多种元素。

目前已知植物生长所必需的元素共有16 种,其中13 种主要来自土壤,也就是主要通过根部吸收的。

3. 根不一定都向下生长

19 世纪,有人把一棵植物栽种在一个花盆中,等它生长一段时间,再把盆绑在小车的轮子上,让轮子绕着轮轴沿着水平方向不停地转动。

后来发现,盆中幼苗的根竟朝着轮子转动时的离心力方向生长。这是什么原因呢?

原来,植物的根之所以向下生长,是因为地心引力的作用。生物学家达尔文很早就发现,在根尖末端的1 ~ 2 毫米处正是这种感应力的集中之处。然而,不久之前,几位植物学家到南美洲的委内瑞拉考察,却在那里的丛林中发现了20 多种根部朝天生长的植物。这是怎么一回事呢?

原来,当地的土壤所含的无机盐极少,植物被迫将根靠向周围的树干,从那些树干的树洞里摄取含矿物质的潴留雨水。科学家为了证明自己的论断,故意将含有大量无机盐的溶液反复浇向树干,根部朝上生长现象果然加剧了。

根部向上生长的植物,其实还真不少。它们的根部由于种种原因,能克服地心引力伸向空中。比如,生长在我国广东、福建沿海一带的海桑,它们的根就能克服地心引力向上生长。海桑又叫剪包树,属海桑科,高可达5 米。它生活在缺氧的淤泥中,经常受到海水的侵袭,因呼吸困难而长出了专供呼吸的呼吸根。这种呼吸根的顶端有皮孔,内部是疏松的海绵状结构。为了吸取到新鲜氧气,海桑的呼吸根拼命挣出淤泥,就像冒出地面的春笋一样。

4. 变态根

有人在西藏某地曾挖到一个罕见的大萝卜,竟有20 余千克! 萝卜为什么会长这么大? 原来,萝卜的膨大部分是植物的贮藏根,它是由主根发育而来的。萝卜长得大,一方面说明生长条件有利,另一方面说明萝卜根的薄壁细胞内贮藏着大量养料,能够供给越冬后植物在来年春天生长的需要。

然而,贮藏根不一定由主根形成。例如,甘薯的块状贮藏根就是由不定根或侧根形成的,它肥大,肉质滑,贮藏着大量的淀粉。

植物学家把贮藏根——这种形态、结构和功能都发生很大变化的根,叫做变态根。植物的变态根除了贮藏根外,还有支柱根、板状根、气生根、寄生根和附着根等。

人们发现,从玉米的茎上长出许许多多不定根来,这种不定根起了支撑茎干的作用,因而被称作支柱根。

在我国南方的热带雨林中,很多高大的植物都长有结实的板状根,这种板状根可以有效地防止大树的倾倒。至于气生根,除了榕树以外,吊兰和葡萄蔓上也可以见到。

说到寄生根,那主要指的是菟丝子。菟丝子自己的叶片早就退化,它的根并不起吸收水分和无机盐的作用,而是吸附在其他植物体上,吸收现成的养料。菟丝子的缠绕能力特别强,当它盘旋到别的植物身上以后,茎上就长出一个个突起的小“疖”,这小“疖”能破坏被绕植物的茎干和叶,从而拼命吮吸寄主植物的营养和水分。这个“疖”就是我们称之为寄生根的东西。

长有附着根的植物多是热带丛林中的菊科植物。它们长出又扁又平的根,仅仅是为了附在大树的树皮上,“吮吸”树洞里或树干上淌下的雨水,这些根本身含有叶绿素,能进行光合作用,自己制造养料。

最为奇特的根要算是大王花状瓜子金和葫芦科植物的根了。前者生活在热带地区的森林中,它的身上长满鼓鼓囊囊的花瓶状的叶,“花瓶”的上方开有口子,雨季一来便灌满了水。

有趣的是,大王花状瓜子金的瓶状叶的叶柄会生出许多不定根,这些不定根会伸进“花瓶”吮吸水分,即使是久旱不雨,只要“花瓶”里有水,就不用担心会渴死。生活在墨西哥荒漠地区的耐旱的葫芦科植物,它们的根一部分露出地面,像一个个扁扁的水壶贮满了水。这种植物极为耐旱,即使滴水不进,它们也能活上好几年,只是“壶”中的水少一些而已。