第2章 为什么树干是圆柱形的——揭开植物生长的秘密

瓜子壳才是果实

园子里有几棵向日葵和几棵柿子树，日出日落，向日葵的金色圆盘始终向着太阳转。而那几棵柿树始终默默地站在园子的一边，日复一日，直到秋风吹来了收获的喜讯。

园子的主人把葵花籽收集起来，晒干后把它们炒熟后给孩子们吃。然后把柿子摘下来精心制作后放在阳光下晾晒。这个时候，最高兴的莫过于葵花籽中的种子了，它不时地对包裹着它的瓜子壳喊道：“快放我出去，孩子们最喜欢我了。”

瓜子壳沉默不语。

种子继续大喊：“你听见了没，你对我一点好处都没有，真是要憋死我了。”

瓜子壳终于开口了：“你别这样说，如果没有我的保护，你会发霉、会烂掉的。”

种子“哧”的一声笑了，它嚷道：“你这个坏家伙，我可是一颗健康的果实。健康的果实！听到没有，谁要你来保护，哼。”

“你是种子，我才是果实。”瓜子壳依旧慢吞吞地说。

“你？搞没搞错？你有肉可以让人吃吗？你真是令人讨厌，快放我出去！”种子吼道。

一直在另一个盘子里躺着的柿子忍不住了，它大声说道：“你这个小不点，嚷什么，你不是果实，瓜子壳才是呢。它为了保护你才变成这个样子的。这是千真万确的，不信你问问苹果大哥，它见多识广。”

“你确实不是果实，果实是由子房发育而成的，而你只是由胚珠发育成的种子。”苹果慢条斯理地说。

种子沉默了，它似乎明白了什么。原来，要想区分种子和果实，需要从果实和种子的形成过程谈起。植物生长到一定阶段，就要传粉、受精和繁殖后代。雌蕊受精以后，花的各部分便发生显著变化：花萼（è）和花冠一般都枯萎了，雄蕊和雌蕊的柱头也都萎谢了，只剩下子房。随后，子房里的胚珠发育成种子。同时，子房也跟着长大，发育成为果实。因此，要想区分是果实还是种子，就必须先知道它是由花的哪一部分发育而成的。

世界上第一粒种子的妈妈

我们脑中经常会有这样的疑问：我是从哪来的？从妈妈肚子里来的。妈妈是从哪来的？从姥姥肚子里来的。那姥姥是从哪里来的？从……有一天，一棵小黄豆苗也问了路边的马尾草同样的问题。

马尾草告诉小黄豆苗，它曾听研究组的同志说过这个问题。研究组的同志说：经过科学家的大量研究发现：种子是由非生命物质氮、氢、氧、碳四大元素演化而来的。那是距今60亿年前，当时地球上没有任何生命现象，只是被含上述四种元素的气体所包围，伴随着环境的变化，这四种元素不断地进行着化合、分解等各种化学变化。

到了30多亿年前，地球上出现了细胞，但那时的细胞没有细胞核。又经历了大约20亿年，细胞才具有完整的细胞核。大约在三、四亿年前，地球出现陆地，随着陆地植物的不断进化，有些植物开始用孢子繁殖。孢子植物开始时不分雌雄，后来，植物中出现了大小不同、雌雄有别的两种孢子，雌孢子和雄孢子结合，就发育成种子，世界上的第一粒种子就这样诞生了。

听完马尾草的叙述后，小黄豆苗高兴极了，因为它终于弄明白了自己最早最早的祖先是谁。

给植物种“牛痘”

人会生病，植物也一样会生病，植物的病虫害会给农业和林业带来严重的危害。为了确保农业丰收和森林繁茂，植物防病治病的新方法、新技术不断涌现。给植物种“牛痘”就是一个好办法。

众所周知，蚜虫是植物的大敌。如何对付蚜虫，一直是个令人头痛的问题。不久前，科学家发现了一个有趣的现象，那就是蚜虫特别害怕银灰色光。根据这个特点，科学家为植物配制了银色的塑料薄膜剂，喷洒到植物身上，就好像给它们穿上一件“隔离衣”，使蚜虫再不敢来骚扰了。

森林和农田中，也经常会出现许多可怕的流行疾病，病毒通过昆虫携带，到处传播。为了及早预防病害的蔓延流行，植物学家发明了给植物“验血”的方法，使人们能迅速发现植物发病的早期症状。

这种方法和人类验血差不多。首先把农田和森林中各种能传染疾病的昆虫磨成浆，取出里面的汁液，然后再滴到病毒抗血清中进行检测。如果昆虫带有病毒，就会发生一种特殊的血清反应，既灵敏准确，又快速有效。

根据检测的结果，植物学家为了防止植物患病，创造出“种牛痘”的新方法，它同人类种牛痘的原理有些相似。植物学家用各种诱导因子给幼苗接种，就像接种“牛痘”一样，使植物获得整体免疫，从而能抵抗各种病害。因为植物病毒会互相干扰，如果植物体内已经有了一种病毒，它的结构与有害病毒的很相似，就能使植物产生抗体，对付有害病毒。

植物也有血型

有一天，日本的一个警察局中，响起了一阵阵急促的电话铃声，有人报告一位妇女在家中被人谋杀。

10分钟后，经验丰富的法医山本茂随同警察赶到现场，对死者的血型进行化验。在化验的过程中，他脑海中突然闪现出一个有趣的想法，于是他顺便化验了一下死者枕头内的荞麦皮，化验的结果让他惊奇地发现，荞麦也有与人类相似的血型——AB型，这是多么不可思议的新鲜事啊！

谁都知道，植物和动物是两大类截然不同的生物，但随着对植物科学的深入研究，人们不仅了解到植物有血型，后来又发现在植物体内，还存在着许多其他有趣的动物现象。

最早发现植物血型的人，就是日本法医山本茂。后来，他收集了600多种植物的种子和果实，还专门进行ABO系血型的广泛调查，然后他将这些植物按照不同的血型分别归类。比如，葡萄、山茶、山槭、芜菁等植物属O型植物；桃叶珊瑚等属于A型植物；而扶芳藤、大黄杨等被归到B型植物；此外，它还把荞麦、李树、珊瑚树、地锦槭等归属到AB型植物。

当然，植物体内的汁液与人体中的血液有所不同，这儿指的血型物质，实际上主要是汁液中精蛋白一类成分，与人体内的血型物质相似。今天，这种新奇的研究方法，成为一种新的植物分类方法——植物血清分类法的重要依据。

植物也是有语言的

过去人们都以为，植物个个是哑巴，是在无声无息中度过一生的。后来植物学家们研究发现，植物是有语言的。做实验时，他们制造了一种高灵敏的传声器，用来倾听植物的语言。这种传声器听到了从植物根部发出的不同声频、不同高低的声音振动。

有趣的是如果将这种振动翻译成人类语言，便是：“渴死我了！”“饿死我了！”这是因为植物的根在缺水或缺营养的时候，能自动发出微弱的声音来。植物学家们通过这种探测器，倾听到植物的声音后，便可及时灌水、施肥，使植物长得更好。

植物的语言有时又通过施放信息物质来表示。可以说，在地球上，植物是第一个进入信息时代的。科学家们发现，不少植物在遇到危险时，能发出SOS求救信号。美国、荷兰的科学家发现，玉米便能在遇到毛虫攻击时，发出SOS信号，向昆虫骑士呼救。例如，科学家们通过研究证明，当玉米叶被毛虫啃食时，被啃食的玉米叶和未被啃食的玉米叶，都会释放出一些能挥发的化学信息物质。这些化学信息物质是几种萜源化合物的混合物。寄生蜂通过这种化学信息物质，接收到玉米发出的呼救信号后，就会循迹而来，找到毛虫，然后向它们发动攻击，使玉米获救。当然，寄生蜂并非真正是行侠仗义的骑士，只是因为毛虫身体是寄生蜂最佳的寄生生育场所而已。

研究还证明，不仅玉米，许多农作物在遭到毛虫危害时，都会发出SOS求救信号，引来昆虫救援。

灰熊温暖的木房子

冬天就要到了，胖胖的大灰熊急着找一个过冬的地方。最终，它找到了一个大树洞，藏在里面美美地睡了一整个冬天。

当春天来临的时候，大灰熊钻出了树洞，他伸了个懒腰，却突然发现这个大树虽然空心了，却仍然像往常一样发出了很多嫩芽。

大灰熊想了半天也没弄明白，于是就问站在树枝上的灰喜鹊这究竟是怎么回事，灰喜鹊告诉它：植物体内有两条运输营养物质的运输线，一条是位于树皮里面韧皮部中的筛管，它把叶片通过光合作用制造出来的有机物，向下输送到根部以及植物的全身，只要树皮在，这条运输线就是畅通的；另一条是导管，能把根从土壤中吸收来的水分和盐，向上运输到叶片及植物的全身，它位于树皮以内的木质部里。空心的树干只是损失了一部分木质部和髓，靠近树皮的新生木质部仍然还保留着，所以，导管这条运输线仍然是通畅的。可是，如果树干掉了大片树皮，第一运输线也就全部或大部分被切断了，树根得不到足够的有机物，树就有被“饿死”的危险了。不久以后，上面的枝叶也会因没有了水分和盐，而枯萎死亡。

这就是人们常说的“树怕伤皮不怕空心”的道理。但是有些树的树皮有很高的经济价值，比如杜仲等的树皮可制作中药，红豆杉的树皮还可提取稀有的抗癌药物。所以有很多不法分子为利益所驱，大量地剥树皮，造成众多树木死亡。

所以，当我们遇到这样的人时，就要尽量劝阻他们不要伤害树木。

树木的年龄“证书”

古时候，有人说他发现了千年古木，人们都不相信，但谁也没办法证明。这时，一个木匠站出来说，只要砍下树来，数一数它的年轮就行啦。人们照他说的去做，果然戳穿了那个人的谎言。

很多时候，人们都是通过年轮来计算树木的年龄。

这是因为，在树木茎干的韧皮部内侧，有一圈细胞生长特别活跃，能够形成新的木材和韧皮组织，被称为形成层，树干增粗全靠形成层的力量。这些细胞的生长情况，在不同的生长季节中有明显的差异。春天到夏天的天气最适于树木生长，因此，形成层生长迅速，产生的细胞体积大，纤维较少，输送水分的导管数目多，称为春材或早材；到了秋天，由于形成层细胞的活动逐渐减弱，产生的细胞当然也不会很大，纤维较多，导管数目较少，叫做秋材或晚材。

早材和晚材合起来成为一圆环，就是树木一年所形成的木材，也就是年轮了。根据树木年轮的圈数，我们就很容易知道一株树的年龄了。

为什么树干是圆柱形的

森林里有一棵特别不安分的大树，它常常想变得与众不同。每当它环顾四周，发现自己和别的大树长得都一样时，它就会唉声叹气。它也不时地自言自语或是把自己的想法告诉同伴，因此同伴们都管它叫“梦想家”。

这位“梦想家”每天晚上都会做梦，梦到各种稀奇古怪的事情，比如它梦见自己长着翅膀能飞啦，或是背着行囊去旅行啦，等等。一天晚上它像往常一样进入了梦乡，它又开始做梦了，这次它梦见自己变成了棱角分明的立方体。它高兴极了，因为发现自己终于可以同周围的伙伴分开了，自己真是与众不同了。正当它扭动腰肢、自我欣赏之际，狂风大作，这时候它发现任凭自己怎么努力也站不稳脚。不多会儿，它就被连根拔起。风停了，太阳出来了，它却再也站不起来了。大树呜呜地哭着从梦中醒来，同伴们都纷纷来安慰它，问它究竟发生了什么事情。大树抽泣着把自己的梦告诉了同伴们。

听完它的话，一棵年龄比较大的树爷爷说话了，他说：“孩子们，你们知道树干为什么都是圆柱形的，而不是三角形、四边形、五角形吗？这样自然是有它的道理的。首先，圆柱形的结构具有最大的支撑力，因为所有的形状中，圆柱形的支撑力最强；其次，圆柱形的树干不存在棱角，也就不容易受到摩擦，而且它还能避免动物大肆啃食；另外，由于树干是圆柱形的，无论哪个方向来的风，都能一视同仁地让它们绕过去，所以圆柱形树干的抗风能力也最强。

“所以，我们的祖先就选择了这个形状。此外，我们能防风固沙、防止水土流失，还能制造氧气、消除噪音等，保护地球环境……”

树爷爷说完之后，大家都沉默了，那位“梦想家”也静静地沉思起来。

无土也可以栽培植物

19世纪末期，美国大文豪马克·吐温曾来到地中海东岸的巴勒斯坦。他并没有见到《圣经》中所描绘的“到处流着奶和蜜”的繁荣景象，相反，那里满目疮痍的破败状况使他震惊不已。后来他以近乎绝望的笔调写道：“在世界上最凄凉的地方当中，巴勒斯坦当属首屈一指，这里寸草不生，没有希望。”然而，20世纪末，以色列人民却在这块荒漠中创造了人间奇迹，以色列也一样成为世界农业强国。它的成功秘诀之一就是大规模地进行无土栽培。

早在19世纪中叶，有的科学家提出过不用土壤栽培植物的设想。但是，这种设想当时被人们嘲笑为痴人说梦。1929年，科学家终于在不用土壤而只用营养液的情况下种出了一株7.5米高的西红柿，收获了14千克果实，轰动了全世界。

无土栽培的原理其实很容易被人理解，我们知道，植物种在土壤里，主要是利用里面所含的水分和养料。如果我们能为植物提供足够的水分和养料，那么植物就可以离开土壤而生长发育了。这就是无土栽培的原理所在。

有了无土栽培法，就可以在没有肥沃土壤的地区，例如贫瘠的山区和遥远的海岛，以及在不适宜栽培某种作物的季节里，栽培出人们所需要的蔬菜和瓜果等。

无土栽培法几乎可以用于一切农作物。它不会污染环境，长出来的作物也不会被环境污染。此外，无土栽培法能节约土地种植面积，不使用有机肥料，无臭味。它用水经济，不受旱涝威胁，而且生长速度较快。说不定不久的将来，这种方法就会被广泛使用。

【科学实验室】

【实验一】会走迷宫的黄豆苗

关在鞋盒子里的黄豆苗居然会“走迷宫”！

你需要准备的材料

3粒黄豆，1只有盖子的鞋盒，1个纸杯子，一些培用土，1把剪刀，1张厚纸板，1卷胶带纸。

实验步骤

1.将纸杯里装满培用土。

2.把黄豆种子种在杯中的泥土里，并给泥土浇水，等待种子发芽（大约5至7天）。

3.剪下两张厚纸片，纸片的大小要可以放入鞋盒。

4.用胶带纸把厚纸片粘在鞋盒子里做成迷宫。

5.用剪刀在盒盖的一端钻一个洞。

6.当黄豆芽钻出土后，将纸杯子放在纸盒子里的一端。

7.盖上鞋盒盖，使盖子上的洞在纸杯子相反的一侧。

8.每天打开鞋盒盖，观察黄豆芽的生长情况，如果泥土变干了，就要浇一些水。过一阵，你就会发现，黄豆的茎会在盒子里绕过厚纸片弯曲生长，并且会从鞋盒盖上的洞里伸出来。

实验大揭秘

植物都具有“趋光性”，会朝着有光的方向生长。在植物茎的背光一侧，植物生长素会在这里聚集，从而使植物的细胞变长，生长较快。所以，茎就会朝着有光的方向弯曲。

科学小常识

向日葵是趋光性十分明显的植物。向日葵的茎部含有一种奇妙的植物生长素。这种生长素非常怕光，一遇光线照射，它就会到背光的一面去，同时它还刺激背光一面的细胞迅速繁殖，所以，背光的一面就比向光的一面生长得快，使向日葵产生了向光性弯曲。

【实验二】植物的叶子也会呼吸

植物的叶子也会呼吸，你知道它们是用哪一面来呼吸的吗？

你需要准备的材料

1株盆栽观叶植物，1瓶凡士林。

实验步骤

1.在盆栽植物的3片叶子的正面涂上一层厚厚的凡士林。

2.在另外3片叶子的背面涂上一层厚厚的凡士林。

3.每天观察一次，连续观察一个星期以后，你会发现，背面涂有凡士林的叶子会枯萎，而正面涂有凡士林的叶子却没有什么变化。

实验大揭秘

叶子的背面有很多气孔，二氧化碳和氧气就是从这些气孔里进出的。当叶子的背面被涂上了凡士林以后，气孔都会被堵住，叶子进行光合作用所需要的二氧化碳就无法进入叶子里；同时，堆积在叶子里的氧气也无法排出来，叶子就枯萎了。而叶子的正面没有气孔，因此在叶子的正面涂上凡士林对叶子的生长没有影响。

科学小常识

夏天烈日下，植物气孔关闭，蒸腾作用减弱，那叶子是如何降温呢？ 植物体内水分很多，而水的比热容较大，因此即使在一段时间的高温条件下，植物也不会因此而有过大的不良反应。但由于气孔关闭，蒸腾作用受抑制，植物很难吸收水分，而植物体内水分会从皮层缝隙蒸发，但不能带走很多热量，因此植物体温度会暂时升高。不过夏季烈日条件时间不会太长，因此植物不会有多少危险。

【实验三】谁在操纵扁豆的生长方向

播种时种子的方向和种子的生长是否有关，你知道是谁在“操纵”植物的生长？

你需要准备的材料

4粒扁豆，1卷胶带纸，1个玻璃杯，1支笔，一些纸巾。

实验步骤

1.将几张纸巾卷成筒状，并贴着玻璃瓶的内壁放入杯中。

2.将几张纸巾揉成团塞在玻璃杯内，使前面放下去的纸巾紧贴着玻璃杯。

3.在玻璃杯的外侧贴上一圈胶带纸，并在胶带纸上标出表示上、下、左、右这4个方向的箭头。

4.在杯子内每个箭头的下方分别放1粒扁豆，每粒扁豆的种脐都朝向箭头所指的方向。

5.向杯子里的纸巾洒一些水，使纸巾有些湿，千万不要弄得太湿。

6.一直使纸巾保持潮湿状态，一个星期后，你会发现，无论扁豆放置的方向如何，长出来的根都是向下生长的，而茎都是向上生长。

实验大揭秘

植物生长素的浓度对不同器官的影响不一样。根对生长素浓度的反应敏感，而茎对生长素浓度的反应敏感性较差。对于茎来说，靠近地面的一侧生长素的浓度较高，细胞生长较快，而远离地面的一侧，生长素的浓度较低，细胞生长较慢。这样一来，茎就背着地面向上弯曲，表现出负向重力性。然而，对于根来说，由于它对生长素的反应敏感，较高浓度的生长素会抑制根的生长，因此当靠近地面的一侧生长素的浓度较高时，细胞的生长受到抑制，而远离地面的一侧，却由于生长素的浓度较低而使细胞的生长加速。这样一来，根就向下弯曲，表现出正向重力性。

科学小常识

由于植物的根茎具有上述特性，所以我们在播种时，可以不管种子的姿态，这就为农业生产提供了很大的方便。另外，植物的根向土壤深处生长，不仅可以把植物体固定下来，而且还便于根从土壤中吸收水分和无机盐。而禾谷类作物倒伏后，它的茎节向上弯曲生长，可以保证植株的生长发育正常进行。