科普-中华学生百科全书-第150章
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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
一位著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 0．75 公斤的氧气，呼出 0．9 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。
秋风扫落时的秘密
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实以前，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
含量显著下降，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？
因为我们生活在温带地区，四季变化明显，光照长短、水分、温度等差
异很大，所以我们只看到“秋风扫落叶�
