? ? 大自然中的所有植物里,大部分植物都有一種特有的器官,根部,這種器官從種子發(fā)芽時率先長出來,深深扎根于土地中,隨后越長越大,形成了令人驚嘆不已的龐大的根系,這些根系為植物提供了豐富的能量,從植物日常所需的水,到一些生存必備的微量元素——無機鹽,都是跟一點一點從其生長的地方汲取出來的。同時,根也多種多樣,有些根非常臃腫,腫脹的比平常的跟大十幾倍,這種根一般同時承擔著吸收營養(yǎng),儲存營養(yǎng)和再生芽的功能。有些根則并不扎根在土地里,而是直接扎根在水里,吸收營養(yǎng),或者長在空氣中,吸收空氣中的營養(yǎng)。
? ? ? 那么,這種多種多樣,植物離不開的根, 分為哪幾個部分,而每個部分分別承擔著什么功能呢?為此,我們先觀察一部分在顯微鏡下的根尖圖,觀察根尖細胞圖細胞形狀以及分布的明顯差異,便有極大可能分出各個部位,猜測出各個部位的功能:

? ? 如圖是洋蔥細胞根尖在顯微鏡以下的樣子,我們光一看,就能明顯區(qū)分出三個區(qū)域來,一個是最前邊的細胞區(qū)域,細胞顏色較淡,和旁邊的深色細胞有著鮮明的差異。第二個是深色根尖的致密部分,細胞密密麻麻,密度比其他部位的細胞大得多。第三個是密密麻麻細胞區(qū)域以上的部分。細胞沒有那么致密了,而且似乎體型也比密密麻麻細胞區(qū)的細胞大一些。這幅圖還不太完整,其實如果你在往上看一看,就又會發(fā)現(xiàn)一個新區(qū)域,這個區(qū)域的細胞也很大,而且有一些細胞演化成了向外突出的根毛,可以和那個細胞很大但是不長根毛的區(qū)域在做一個劃分。
? ? 一個根想要扎根在大地上,其的根應該具有什么部位?首先肯定需要有一個保護根尖不被磨損的部位吧。在防止磨損的部位之上,應該會有一個可以大量復制細胞的部位,因為只有復制細胞,細胞越來越多,根尖才能越來越大,越來越長。復制細胞的區(qū)域在以上,應該有一個全體細胞可以拉伸的部位,因為根尖的生長不可能僅僅只靠復制細胞部位的復制的細胞,還得通過拉伸將細胞伸長從而達到生長的目的。最后,根也是需要吸收營養(yǎng),履行他的職責的,那么伸長區(qū)在以上應該有一個細胞成熟區(qū),這里的細胞可以以最大的效率吸收營養(yǎng),并傳輸營養(yǎng)。
? ? ? 根據(jù)我們的猜想,根起碼需要四個功能才能履行根的職責,而我們最開始根據(jù)顯微鏡下的跟就能發(fā)現(xiàn)四個區(qū)域,難道這四個區(qū)域每一種都對應著我們所猜想的區(qū)域嗎?非常有可能,我們發(fā)現(xiàn)的在跟的最底部的區(qū)域細胞不是很規(guī)則,緊緊的團在一起, 不就像一個堅固的鎧甲嗎?它應該是所謂的保護區(qū)。保護區(qū)以上的細胞致命的地方便是繁殖細胞區(qū),在這里細胞被批量的生產(chǎn)出來。在以上便是所謂的拉伸區(qū),因為那里的細胞很大,適當?shù)睦觳粫茐募毎麅?nèi)部的結(jié)構(gòu),最后就是最能履行吸收營養(yǎng)職責的成熟區(qū),在那個區(qū)域里,我們發(fā)現(xiàn)了根毛,根毛的出現(xiàn)能大面積的增加根與土壤的接觸,無疑是成熟區(qū)的一個表現(xiàn)。
? ? 現(xiàn)在,通過觀察和猜想,我們已經(jīng)知道根部的四個區(qū)域了,由下,往上分別是保護區(qū),分生區(qū),拉伸區(qū)和成熟區(qū),不過根據(jù)一些人為規(guī)定,這四個結(jié)構(gòu)的真實名字應該是:根冠區(qū),分生區(qū),伸長區(qū)和跟毛區(qū),純屬人為規(guī)定,記一記就好。
? ? 又一個問題冒了出來,根的成熟區(qū)是怎樣吸收水分和營養(yǎng)的?為此,我們有兩個猜想,第一個:成熟區(qū)的細胞有一些獨特的結(jié)構(gòu)和功能,再利用細胞膜的選擇滲透性,能夠使根吸收水分和營養(yǎng),第二個:細胞內(nèi)部的壓力,環(huán)境和外部的壓力環(huán)境不同,根據(jù)物理學原理,某些時刻(當植物需要水或營養(yǎng)的時候往往內(nèi)部壓力較弱)外部的水分會自動跑到內(nèi)部來,無需消耗大量能量利用獨特的結(jié)構(gòu)進行吸收。我們準備探索第二個猜想。
? ? 設計實驗:探究根部細胞是如何吸收水分和營養(yǎng)的。
? ? ? 猜想:根部細胞可以通過內(nèi)部壓力和外部壓力之間的落差自動吸取營養(yǎng)。
? ? ? 實驗思路:將植物細胞分別滴上壓強不同的蔗糖溶液,并隔一段時間觀察一下細胞的吸收情況。
? ? ? 實驗材料:顯微鏡,臨時裝片,植物細胞,純水,20%濃度的蔗糖溶液,40%的蔗糖溶液。
? ? ? 先分別做三個洋蔥表皮臨時裝片,并將其分別滴入純水,20%濃度的蔗糖溶液,40%的蔗糖溶液,靜置5分鐘以后放在顯微鏡下觀察。
? ? 我發(fā)現(xiàn),放在純水里的洋蔥表皮細胞內(nèi)部完全充滿了水,細胞膜腫大和細胞壁緊緊貼合,看不出一絲空隙,20%的蔗糖溶液細胞膜脫離細胞壁有一定的萎縮現(xiàn)象,40%的蔗糖溶液細胞膜炸裂,無法觀測。
? ? 通過這個實驗可以證明,外環(huán)境和內(nèi)環(huán)境的壓力不同的確會對細胞產(chǎn)生影響,外環(huán)境壓力大細胞就沖水,外環(huán)境壓力?。ň拖?0%的蔗糖溶液)就會將原本在細胞里的水分和營養(yǎng)物質(zhì)吸出來,也就造成了細胞膜因為太縮小而炸裂的情況。事實證明,細胞的確能通過內(nèi)部壓強與外部壓強的不一致控制營養(yǎng)物質(zhì)的內(nèi)外流入,這無非是細胞吸收營養(yǎng)的最廉價的方式,不過其副作用也是顯而易見的,一旦外部的壓強小于細胞內(nèi)部的壓強,細胞不斷吸收不了營養(yǎng),還會損失掉已經(jīng)擁有的營養(yǎng)。
? ? 質(zhì)疑:那么細胞有沒有可能通過另一種方式(猜想一)吸收物質(zhì)呢?還是都是利用壓強來吸收或者突出物質(zhì)?只有證明第一個猜想的正確性,有可能確確實實的完全證明。
? ? 這就是根尖的各個區(qū)域以及各個區(qū)域的功能和根部成熟區(qū)是怎樣吸收營養(yǎng)的探索,至于第一個猜想的真實性,下一篇文章再來探索吧。