实验92：在一根胡萝卜顶部钻出一个3到4英寸深、孔径大致0.75英寸的小 洞，将胡萝卜外皮去掉，然后裹上几圈布条以防止胡萝卜开裂。用一个单孔橡 胶塞塞住洞口，从孔中插入一根1米长的玻璃导管，然后通过它向小洞内注入 红色的浓糖水，注意将胶塞压紧捆牢，让糖水在外边的玻璃管中露出一部分， 然后用一根橡皮筋在液面处做下记号。再将这根胡萝卜连同其导管装置放入水 中，保持几个小时。不时给玻璃管中的液面位置做下记号，品尝一下浸泡胡萝 卜的水，会发现胡萝卜内外的液体出现了交换现象。
植物的根吸收水分的过程，与刚才实验中的土豆杯和胡萝卜里的浓糖水吸 收水分的过程是相同的。根须中所含有的水分和细胞液都比土壤让中水分更浓 稠，就像实验中浓糖水比外边的水更浓一样。人们发现，如果两种液体或气体 被动物或者植物的生物膜隔开，就会发生液体或气体的交换，浓度低的液体或 气体会很快地进入到浓度高的液体或气体中。这就是我们所称的渗透现象，它 对植物和动物都极其重要。
所有的动物和植物都是由一种很微小的基本单元构成，叫做细胞。插图84 就显示了一个树叶细胞的样子，我们可以看见叶毛被放得很大。高大的植物和 动物所拥有的细胞数量非常之多。细胞通常都有一层很薄的细胞壁，在生长中 的细胞里面，还有一种半流质的无色物质，叫做细胞质，细胞质正是植物的生 命物质。人们已经发现，植物的所有生长发育、物质合成、能量传输等生命活动，都发生在细胞中。细胞还能通过分裂形成新的细胞，植物也正是通过这个 方式实现生长的。
纤细的根毛也是一种植物细胞，它们由很薄的细胞壁和其中的细胞质、细 胞液组成，细胞液就是富含植物所需养分的溶液。由于细胞质和细胞液的浓度 比土壤中的水分高出许多，因此进入细胞的液体远比其渗出的液体多。当然也 有极少部分的细胞液从细胞中渗出，这在一定程度上也促进了土壤颗粒的溶化 分解。细胞质也可以通过浓度变化，来调节内外环境中液体的交换。
实验93：将一株长势良好的天竺葵、秋海棠或其他植物的茎截断，在地面 以上留大致一两英寸长就行。将这段植物的茎用一节橡胶管与一根一米长的玻 璃管相连接，玻璃管与植物的茎差不多粗细，并让橡胶管与玻璃管和植物的茎 紧密连接，最好用细绳拴紧。然后将玻璃管竖直支撑起来，并注入足量的水， 让管中液面高于橡胶管。记下玻璃管中的液面位置，然后不断给植物周围的土 壤浇水，注意观察管中液面的位置变化。
植物的根吸收的水分，通过细胞间的渗透进行传输，并上升到植物的茎 中。这个过程我们在实验93中可以清楚地看见，玻璃管中的水不断上升，其原 因就是这样的。根部的压力，以及我们在实验54中看到的毛细现象，都可以解 释水分在低矮植物中的上升传输，但是它们是怎样到达高大植物的顶端的，这 个问题还有点难以理解。
根须在土壤中不断延伸，是因为根须的尖端在不断地生长。在那里，细 胞快速地分裂，不断形成新的细胞并成为新的根须组织。由于水对植物非常重 要，所以植物的根总是顽强地寻找水源，并将它们自己不断向水分充足的地方 延伸，这就导致它们有时会有偏向延伸，以及能深入地下很深的地方。一株燕 麦的整个根须可以延伸到超过150英尺的长度。根的向水性会导致大树的根向 着排水管不断生长，有时甚至令排水管堵塞。因此，有些种类的植物是禁止在 排水管附近栽种的。
实验94：将适量的水煮沸，排尽其中的空气。待冷却后装入一个2品脱的 罐子，半罐水就行。像实验88那样，将植物所需矿物质溶解其中，浓度也与之 前保持相同。然后在罐中放入一株白花紫露草，再倒入适量蓖麻油或橄榄油， 让其在溶液表面形成一层油膜。在旁边再放置一罐含有所有植物所需的矿物溶 液的液体--就跟实验88中用过的溶液一样，也放入一株白花紫露草。二者其 他条件完全相同，差别仅仅是一个有油膜隔绝了空气，一个没有油膜。观察一 段时间后，营养液与空气的隔绝会对植物生长造成影响吗？
根须的尖端十分纤弱，因此若要它们能充分自如地生长，周围的土壤就必 须足够松软。还有一个条件在实验94中已经看到了，那就是根须的生长还必须 需要空气，这也是让土壤保持松软的必要条件。
植物的根还不仅仅只是简单地吸收水分与分解养分，它们同时还是植物养分 的储存器，可以将矿物养分存储起来供将来使用。甜菜、胡萝卜、防风草、大头 菜和番薯就是很好的例子，它们的根部能储存可供下一年生长所需的大量养分。
93.植物的茎
实验95：仔细观察一根玉米秆，看它的叶子是如何与茎的部分相连接的。 这些交替的叶子都从茎的同一侧面长出来的吗？截取一段茎秆，观察其横截 面，尤其侧重观察一下茎秆中心的柔软髓质，以及散布于其中的坚硬小点。再 截取它的纵截面，看这些坚硬小点是如何与茎的纵向组织相联系的。
截取一段生长中的玉米秆，将其立在用曙红颜料或红墨水染红的水中， 保持一段时间后，再将水面上一两英寸上方的茎秆截断，会发现这些"坚硬小 点"出现了什么反应？如果可能的话，用一段小树苗做相同的观察实验。
实验96：仔细观察一段稚嫩的柳树或苹果树等木质茎，注意观察其中的叶 痕。它们的树叶排列跟玉米秆一样吗？截取它的一个横截面，它与玉米秆的横 截面相似吗？剥落一些它的树皮细屑下来，跟玉米秆外壳进行比较。仔细观察 树皮下面光滑的木质表面，这就是树木的生长层。
再仔细观察生长层下面的部分，茎的核心在什么地方？在放大镜下你会看 见，从核心延伸出许多放射状的线条，叫做髓射线。再观察这段茎的纵截面， 它里面也有像玉米秆那样的纤维束吗？再将一段附有树皮的茎，或者一段向日 葵的茎，立在有颜色的水中。放置一段时间后，在水面上方的部分截取一个横 截面，也会像在玉米秆中看见得的那样，有颜色的水也上升了吗？
植物的茎的外在形态变化多样，有些从根部直接挺立，向上生长，比如橡 树、松树；有的需要支架来支撑，比如葡萄和常春藤；有的会在支架上缠绕生 长，比如豆类植物；有的只能在地面蔓延生长，比如草莓；有的会长成一个球 状茎，比如洋葱；还有像仙人掌一样肥厚的叶状茎，像香附子、假高粱、茅草 一样的地下茎，还有像土豆一样的在地下储存养分的块茎，它所包含的养分可 供下一年植物的生长所需。
尽管茎的样式千差万别，但其最重要的功能都是为叶片提供养分与支持。 因此它们最好能保有充足的光照，并能将养分从植物根部送达叶片。植物的茎中所包含的传递汁液的细胞，在实验95和96中我们已经进行了仔细的观察。 植物的茎，就大体而言主要有两大类。一类可以玉米秆和棕榈树为代表，另一类可以柳树、向日葵和豆类为代表。根据其各自种子的结构不同，我们把 它们分别叫做单子叶植物和双子叶植物。在实验95和96的比较观察中，我们已 经充分见识了二者之间的差别。在实验的前半部分我们还发现，红色的水可以 通过纤维束上升并分散到茎的核心区域；在实验的后半部分中，则发现红色的 水可以通过木质组织进入到了树皮里面。
实验97：仔细观察一棵具有几年树龄的硬木树种茎干的横截面，如果可能 的话，棕榈树就很合适。注意观察它截然不同的环状排列层。
在实验97中，当我们仔细观察双子叶树木的横断面的时候，我们会发现一 圈圈的圆环，而在单子叶植物茎干的横断面中却没有。在接下来观察玉米和豆 类植物种子的时候，我们也会发现它们大不相同。
当我们将柳树或者苹果树的树皮去掉后，会发现它们下边有一层由活细胞 组成的光滑木质层，这就是树木的生长层。为了实现生长，这里的细胞不断分 裂形成新的细胞，并因此让茎干慢慢变得粗壮。树木的年龄也可以通过这些环 状物的圈数来决定，但单子叶植物的茎干中却没有这些环状排列的物质。人们 经常通过嫁接发芽的方式来让两种类型相似的树种一起合并生长，并通过接触 与保护的手段来让它们形成生长层。许多优良的水果品种就是通过这个方式加 以繁殖栽种的。
实验98：仔细观察一些长着树芽的树木的茎干与枝条，看这些树芽是如何 排列的。它们的排列顺序全都一样吗？如果它们都长成枝条或者叶片，会相互 遮挡吗？在茎干或枝条的顶端有树芽吗？
如果我们仔细观察生长中的茎干枝条，便会发现在它们顶端都有一个萌 芽。温带地区的大部分树木和灌木在每一季生长结束后，都会在枝条顶端长 出一个萌芽。当下一个生长季节来临之后，它们便又会继续生长。在实验98中 我们也都已经看到了，萌芽会沿着茎干和枝条均匀分布。不过这些萌芽都是侧 芽，因为它们都长在叶轴上，与叶片的生长角度一致，因此它们又被叫做腋 芽。有些树种的顶芽会在生长季节结束后死掉，到下一年的生长季便是腋芽接 着继续生长。
94.植物的叶--如果仔细观察植物叶片的分布，我们就会发现它们并不 是按同一方向排列分布的，而是错落有致，互补遮掩。它们的位置排列，正好让叶面的宽阔部分可以接受到最大限度的阳光直射，因此许多树木的树叶都是 沿着枝干呈螺旋状排列。
树木的有些枝干有时会延伸得很长，并连同枝叶的卷曲盘旋，其目的便是 让树叶能获得最大光照，并可以防止大风对树木的损坏，七叶树就是这样的典 型例子。还有些植物，比如向日葵，它的嫩叶会整日朝向太阳；另一些植物则 会在中午太阳光最强烈的时候，将叶片的边缘伸出以接受光照。
其显著的例子就是所谓的指向性植物，其叶片的分布可以让早晚太阳光不 强烈的时候，叶面的大部分都可以得到光照。而在中午的时候，叶片的边缘便 正好可以接受到太阳光垂直地照射，叶片整体也会整日垂直于光照，并会在南 北向上延伸得很长。这是为了调节光照才让植物显出如此特性，而并非是地磁 的原因，虽然叶片的这一特点也的确类似于罗盘指针与固定方向的关联。
不同的植物，其叶片的形状也各不相同。有时它们会呈现出非常奇特的样 式，比如猪笼草和黄花菖蒲；有时它们还具有肉食性，比如毛毡苔和捕蝇草。 毛毡苔的叶片边缘和内表面上长着大量的刚毛，每根刚毛顶端有一个能够 分泌粘液的球状突出物。一旦有昆虫接触到它，刚毛便会很快将昆虫围住并死 死控制。不一会儿，昆虫便会死亡，叶片的分泌物会将其分解，进而被植物体消化吸收。
捕蝇草的叶片呈铰片形，两边各有三根短须，外边缘长着浓密的硬刚毛。 一旦有昆虫触碰到这些短须，这个陷阱就会迅速收拢并保持关闭，直到昆虫被 完全消化，然后有才慢慢打开。这类肉食性植物一般生长在含氮养分难以获取 的地方，因此便采取这个办法以满足自身的需求。
有些叶片会像刺一样，比如蓟类植物。其目的是防止动物对它们的伤害， 有的还像一些草一样，长着刀刃状的叶片；有的会散发着难闻的气味；有的还 会有一种让动物无法忍受的苦味。
叶面上的纹理脉络也形式多样。有些相互平行，比如玉米和棕榈树叶片， 一般单子叶植物均有这个特征。还有些页面纹路呈网状，比如枫树和苹果树叶 面，这是典型的双子叶植物的特征。
实验99：摘取一些白玫瑰、白康乃馨、天竺葵或者任何茂盛植物的有点透 明的枝叶，放入一个装有温水的烧杯中，并将水用颜料深度染红。如此保持一 段时间，有色物质便会在其枝叶和花瓣上明显显现出来。
植物叶片的最大功能，还是为植物制造养分。叶片的构造可以让空气能进 入其中，并与它的活性细胞相接触，就像水分能进入植物根细胞一样。叶片的水分循环我们在实验99中已经看到了。植物叶片的绿色组织中，有一种物质叫 做叶绿素，它能将太阳光的能量与空气中的二氧化碳相结合，再利用植物根部 所吸收的水分，形成植物所需的葡萄糖或者淀粉。
实验100：用烧杯烹煮几片新鲜的大豆叶片或者天竺葵叶片，让水保持沸 腾几分钟。然后将沸水倒出，再倒入足够的乙醇将叶片覆盖，并将烧杯放入 一盘热水中对乙醇加热。让叶片慢慢褪去颜色以后，将它们从乙醇中取出，清 洗。然后将其放入另一个干净烧杯，并倒入适量碘酒（配制碘酒可将2克碘化 钾和0.5克纯碘溶于500cc水中，然后密封保存）。如果叶片变成暗蓝色或者黑 色，则证明产生了淀粉。
实验101：将一株茂盛的天竺葵，或者其他绿色植物在黑暗处放置两三 天，然后将它们的叶片按照实验100的步骤进行一次实验。其结果还会显示淀 粉的存在吗？在叶片中，太阳光能量的直接对应产物便是淀粉。
在实验100中我们发现，暴露在太阳光下的植物叶片含有淀粉；在实验101 中我们还发现，没有接受太阳光照的叶片便不含有淀粉。当植物一直处于黑暗 中时，淀粉便消失了。二氧化碳是由碳和氧气构成的，水是由氢和氧构成。叶 绿素在制造淀粉的过程中，一部分氧气会以废弃物的形式排放出来，这个现象 我们将会在实验102中见到。