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叶:植物的“食物加工厂”

2017-03-17 15:20  来源: 科普中国-科学原理一点通

叶是植物的营养器官之一,它的主要功能是通过光合作用合成植物所需求的有机物,并且具有蒸腾作用,提供根系从外界吸收水和矿质营养的动力。叶又分为完全叶和不完全叶:完全叶由叶片、叶柄和托叶组成;不完全叶缺叶柄或托叶,又分为复叶和单叶。

“绿叶工厂”内的设备我们生活的世界里,到处充满了生机盎然的绿色。这些绿色的生命来自于田野、森林和草地,主要由无数大小不同、形态各异的绿色叶子组成。叶子虽小,可却神通广大,甚至每一片小小的叶子都是一座精密复杂的“绿叶工厂”。

为什么要这样比喻呢?因为叶子本身的结构就十分复杂。如果你想了解叶子内部的秘密,就必须借助现代解剖镜、光学显微镜和电子显微镜等多种科学仪器。通过放大千倍甚至上万倍,才能够看清它的内部结构是怎样的。

通常叶子都是由表皮、叶肉和叶脉组成,而且每个部分又可以再细分:

1. 表皮是叶子表面的一层初生保护组织,又有上表皮和下表皮之分,表皮的细胞以十分紧密的方式排列,并不含有叶绿体。有的表皮上还有特殊的气孔。

2. 叶肉是表皮内的同化薄壁组织,一般有两种:一是栅栏组织,二是海绵组织。

3. 叶脉是贯穿于叶肉内的维管束,主叶脉显得较为粗大,而侧叶脉显得比较细小。

这便是显微镜下所呈现的“绿叶工厂”内的先进设备。

 

(叶子的构成)

 

光合作用是“生命发动机” 植物通过光合作用保证自给自足,同时也为微生物、动物、人类等绝大多数生物提供能量,即生长繁殖所需的碳水化合物。所以,光合作用就是另一意义上的“生命发动机”。

其实,地球上能够进行光合作用的不仅仅局限于具有绿叶的高等植物,像水中的低等植物藻类和蓝细菌也有这种功能。光合作用能够制造出生物所需的氧气,保证了生物从海洋、湖泊及江河中成功登陆,最后遍布地球的每一个角落,形成庞大的生物圈。我们甚至可以毫不夸张地说,一切生物都离不开光合作用,除了极少数自养型细菌。

在地球生物圈的形成、运转和繁荣过程中,光合作用起着无可取代的重要作用。

 

(光合作用)

 

秋天为什么会落叶每到秋天,我们总能够看到枯萎的叶子从树上掉落下来。这时候,我们总会感叹生命的易逝,可是我们并没有认真想过,秋天为什么会落叶?

事实上,落叶是树木的自我保护措施。在寒冷的冬季,人类会增加衣物,坐在火炉旁边取暖,可是树木呢?它们只能够通过“脱掉”身上叶子的方法,来减少水分的蒸腾,这样才能够安全地度过寒冬。你可以想象一下,在寒风呼啸中,树根吸收水分已经十分困难了,可是树叶的蒸腾作用却在继续,这样树木的水分会供不应求,最后就只能被冻死了。

所以,落叶是温带地区的阔叶树为了减少蒸腾作用,准备安全过冬的一种有效保护措施。

 

(秋天落叶)

 

叶子最大的植物经常看《动物世界》的人肯定对这样的场景不会陌生——在热带丛林中,大雨倾盆而来,大猩猩为了遮雨随手摘下几片叶子顶在头上。这种以叶遮雨的事情在人类身上也时有发生,比如农村的小孩子大多有将荷叶戴在头顶上遮雨的经历。

叶子能够用来遮雨,说明它十分巨大,一般荷叶也有约半米长。荷叶比一般的树叶大一些,可是和亚马逊河的王莲叶相比,就是小巫见大巫了。王莲的叶子既大又圆,直径超过2米,它的四周生长着向上曲卷的直立边缘,因此看起来就像一只平底煎锅。王莲的叶子漂浮在水面上,能够承受几十公斤的重量,一个七八岁的小孩子坐在上面,叶子也能够承受得住。一些大片的叶子,甚至可以承受2~3个小孩子。这是因为王莲的叶子背面有粗壮而突起的肋,它们能够形成洼窝,从而聚集气体,增加叶子的浮力。

当然,王莲的叶子也无法和大根乃拉草的叶子相比。这种生长在智利森林中的植物,一张叶子就可以将3个并排骑马的人全部遮住。如果将2张大根乃拉草的叶子搭在一起,就能够作为帐篷,容纳5~6个人休息。

 

(王莲叶)

 

作者:钟 虎

审校:李志洪

 

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作者: 钟 虎   [责任编辑: 吕芮光]