植物體內(nèi)的水分是在植物本身的調(diào)控下運(yùn)行的

程天轉(zhuǎn)

“需要提出的是，固然蒸騰作用是降低葉肉細(xì)胞的水勢(shì)而牽動(dòng)水分在體內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)闹饕颍参锷L(zhǎng)過(guò)程中的其他一些代謝過(guò)程，只要能在植物主軸的一端或附近的一些細(xì)胞中產(chǎn)生足夠的可溶性物質(zhì)，造成足夠降低的水勢(shì)，也一樣可以成為水分運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力。夜間蒸騰作用基本停止，但只要植物頂部的葉片而維持較低的水勢(shì)，水仍然可以繼續(xù)上運(yùn)[《植物生理學(xué)》（中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社2017年1月第二版第33頁(yè)第14行）]。水分進(jìn)出細(xì)胞取決于細(xì)胞的水勢(shì)差與其外界的水勢(shì)差。相鄰細(xì)胞間的水分移動(dòng)同樣取決于相鄰細(xì)胞間的水勢(shì)差。如果有一排相互聯(lián)結(jié)的薄壁的細(xì)胞，只要存在水勢(shì)梯度，那么水分總是從水勢(shì)高的一端流向水勢(shì)低的一端。植物組織和器官間的水分移動(dòng)也符合這個(gè)規(guī)律”[《植物生理學(xué)》（中國(guó)林業(yè)出版社2016年7月第1版，第23頁(yè)倒數(shù)第4行）]。

植物體內(nèi)細(xì)胞間水分的運(yùn)行真的是取決于細(xì)胞間的水勢(shì)差嗎？為了探索這個(gè)問(wèn)題，多年來(lái)我做了許多試驗(yàn)，現(xiàn)擇幾個(gè)試驗(yàn)匯報(bào)如下：

實(shí)驗(yàn)一：2016年驚蟄節(jié)后，我將園子里的葡萄藤剪斷，又到實(shí)驗(yàn)田里將一棵三角楓樹(shù)的分棵鋸斷，當(dāng)時(shí)未見(jiàn)葡萄藤和樹(shù)干的流水。過(guò)了幾天，我發(fā)現(xiàn)葡萄藤和樹(shù)干都向外流水，這時(shí)我猜想：可能葡萄藤和樹(shù)休眠結(jié)束了。又過(guò)了六、七天，我突然發(fā)現(xiàn)葡萄藤和樹(shù)干都停止了流水。根據(jù)以往實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，我猜想：可能葡萄藤和樹(shù)都已開(kāi)始萌芽了，于是我就在葡萄藤和未鋸的樹(shù)枝上尋找小芽，果然發(fā)現(xiàn)樹(shù)枝和葡萄藤上都開(kāi)始萌芽了。第二天早上，我將葡萄藤又剪去一小節(jié)（1毫米長(zhǎng)），葡萄藤又開(kāi)始流水，下午才停止了流水;將樹(shù)也鋸下一薄片，樹(shù)也立即流水，將餐巾紙放上去，紙立即被濕透。午后，樹(shù)也停止了流水。

大概是2016年3月上旬，我剪了一節(jié)油菜苔，苔上有兩片生長(zhǎng)正旺的葉，還有腋芽，將其放在低矮的舊豬舍的瓦礫上。當(dāng)時(shí)的目的是想觀察油菜對(duì)干旱的忍耐力。3月17日，我發(fā)現(xiàn)油菜的莖被干得好像一點(diǎn)水分也沒(méi)了，葉被干得點(diǎn)火即燃了，而腋芽的嫩葉和花蕾還是活生生的。當(dāng)時(shí)，這種現(xiàn)象引起了我的好奇，于是將這節(jié)油菜改放在陽(yáng)臺(tái)上，油菜莖葉下面鋪有塑料布，油菜莖葉可充分曬太陽(yáng)，而淋不到雨水，從未澆過(guò)一次水。過(guò)了十二天（3月29日）發(fā)現(xiàn)油菜的莖被干得變了顏色，莖被干得開(kāi)裂，裂處被干得變成了白色，而花蕾和嫩葉仍然活著并沒(méi)改變顏色。

圖一：將一棵剛進(jìn)入花期的油菜割下來(lái)放在陽(yáng)臺(tái)上，油菜下面鋪有塑料布，油菜有充足的光照，雨水淋不到它，也從不給它澆水。

圖二：過(guò)了兩天，油菜下部的葉有被干萎的現(xiàn)象。

圖三、圖四：時(shí)間3月27日

油菜葉比圖二的葉干萎的程度深一些，花比圖二中的花開(kāi)放的多，花柄間的莖向上彎曲，也長(zhǎng)長(zhǎng)了許多，還長(zhǎng)出了好幾個(gè)油菜角。

圖五、圖六：時(shí)間3月29日

1、油菜莖下部的葉有的徹底被干死，有的接近被干死。

2、花比3月27日的圖上的花更多，油菜角比圖三的油菜角既長(zhǎng)些又粗些。

3、從第一朵花到花蕾頂端的距離比圖一中第一朵花到花蕾頂端長(zhǎng)長(zhǎng)約6-7厘米，也就是說(shuō)這棵油菜砍倒后長(zhǎng)了6-7厘米。

圖七、圖八：時(shí)間4月5日

1、油菜葉都干焦了，且中下部的莖都被干死，最下部一段干白了。

2、上部的莖是活的、綠的，油菜角比圖五中的角粗，上部的花仍在開(kāi)放。

圖九、圖十：時(shí)間4月14日

1、葉都干焦死，下部莖有一段被干死，顏色變成了白色。

2、花蕾的開(kāi)放接近尾聲，油菜角比圖七的油菜角粗大，油菜角是綠的，角柄新處油菜莖還是青的。

在實(shí)驗(yàn)一中葡萄藤和三角楓樹(shù)一開(kāi)始萌發(fā)芽，葡萄藤和三角楓樹(shù)便產(chǎn)生了對(duì)水的運(yùn)行的調(diào)控機(jī)制，細(xì)胞收到調(diào)控機(jī)制的信號(hào)（指令），眾細(xì)胞立即在傷口排列成一層隔水膜，不讓由根壓而來(lái)的水外流。這時(shí)，當(dāng)你將膜破壞——也就是將藤或樹(shù)去掉一小節(jié)，其流水又出現(xiàn)了，但不過(guò)幾個(gè)小時(shí)，傷口的膜又產(chǎn)生了，科學(xué)家很早就發(fā)現(xiàn)根壓流出的水的壓力大，可是，只要樹(shù)一萌芽，其產(chǎn)生的調(diào)控機(jī)制就能將水調(diào)控好，不讓水外流，這個(gè)試驗(yàn)足以說(shuō)明植物細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞與細(xì)胞間水的運(yùn)行是受植物體內(nèi)調(diào)控機(jī)制調(diào)控的。

在實(shí)驗(yàn)二中，3月17以前的油菜葉是還沒(méi)進(jìn)入“中年的”“少壯葉”，莖也是沒(méi)進(jìn)入“中年”的“少壯莖”，腋芽上的兩片小嫩葉及嫩葉之間尚能看得見(jiàn)的小花蕾。我猜想：當(dāng)莖、葉、花蕾一感到受水脅迫，就感覺(jué)到解決花蕾需水是主要矛盾，只有花蕾開(kāi)花結(jié)籽成功，才有希望使本物種不遭滅絕。于是，調(diào)控機(jī)制便將葉、莖中的水盡可能多的調(diào)給花蕾及護(hù)花蕾的小葉，造成了大葉、莖桿都干死了，而護(hù)花蕾的小葉和花蕾還活著的結(jié)果。圖五、圖六中，從油菜下部的葉來(lái)看，整棵油菜缺水已很?chē)?yán)重，但在這種情況下，花仍然開(kāi)得那么鮮，那么旺。這個(gè)時(shí)候我們認(rèn)為是上部（有花部分）的水勢(shì)高還是下部的莖葉水勢(shì)高？再看圖七、圖八下部的莖葉都干死了，而上部的花還在開(kāi)放，油菜角還在生長(zhǎng)，從3月29日到4月5日每分每秒經(jīng)歷中，是結(jié)油菜角到花的頂部的水勢(shì)高，還是下部被干死的莖葉水勢(shì)高？從圖九、圖十中可以看出，下部的莖葉都干枯死了，而上部的菜角、莖還活著。下部的莖葉從缺水到干死，上部由花開(kāi)少到花開(kāi)盛多，由沒(méi)有莢到結(jié)了許多莢。這經(jīng)歷中，難道說(shuō)下部的莖葉的水勢(shì)一直都比上部高嗎？

從以上實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象可以看出，我的估猜是正確的。具體地說(shuō)，植物體內(nèi)水分的運(yùn)行不是因水勢(shì)梯度造成的，而是植物本身調(diào)控機(jī)制根據(jù)植物生長(zhǎng)的需要，繁殖后代的需要，以及抗脅迫的需要……而對(duì)水進(jìn)行調(diào)控的。這里所說(shuō)的調(diào)控不象人類處理事物一般有什么總指揮及操作機(jī)構(gòu)之類，而是植物的根、莖、葉、花……各部分的細(xì)胞都有發(fā)出信號(hào)和接受信號(hào)的功能，但功能有大有小，其功能隨著生長(zhǎng)的時(shí)段而改變，在正常情況下，生長(zhǎng)中心發(fā)出的信號(hào)最強(qiáng)，衰老的葉發(fā)出的信號(hào)弱些。在本文新列舉的實(shí)驗(yàn)三中，油菜生長(zhǎng)已進(jìn)入花期，開(kāi)花結(jié)籽便成了這株油菜的生長(zhǎng)中心。當(dāng)油菜處于嚴(yán)重缺水時(shí)，整株油菜都發(fā)出需要水的信號(hào)，因?yàn)樯L(zhǎng)中心發(fā)出的信號(hào)最強(qiáng)，莖葉的細(xì)胞收到生長(zhǎng)中心的求水信號(hào)，便將水源源不斷送向生長(zhǎng)中心。

我們將植物體內(nèi)決定水運(yùn)行的方向、目標(biāo)、數(shù)量等的機(jī)制稱為調(diào)控機(jī)制。

我們了解了植體內(nèi)的水分是由植物本身的調(diào)控機(jī)制調(diào)控的道理，對(duì)于從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是很有益的，比喻說(shuō)，水稻穗子進(jìn)入黃梢時(shí)，如果田里沒(méi)水了，又遇上天天是晴天，農(nóng)民根據(jù)田里的土壤情況決定是灌不灌水問(wèn)題，因?yàn)榈镜娜~、莖、根中的水分都會(huì)供給稻的籽粒，或者是稻子黃梢時(shí)期，田里還有不少水，何時(shí)排去田里的水，既不影響收成又可方便收割工作，這些都與植物體內(nèi)水運(yùn)行有關(guān)。南方農(nóng)民在油角里的籽形成兩瓣而又無(wú)明顯水分就開(kāi)始收割，將收割的油菜鋪在地里，這種做法即可搶農(nóng)時(shí)，又可避免油菜在臘黃時(shí)收割造成裂角撒籽現(xiàn)象。農(nóng)民的這些生產(chǎn)活動(dòng)都體現(xiàn)出植物體內(nèi)水分的運(yùn)行是由調(diào)控機(jī)制調(diào)控的這樣一個(gè)因素的存在。