植物的“思維”

掌管氣體交換門戶的氣孔

在植物的葉、莖及其他器官表皮上，有許多小的開孔，這就是氣孔——植物表皮所特有的一種結構。

不同植物的氣孔數目和分布有所不同，陽生植物的氣孔較多，而陰生植物的氣孔較少。多數植物葉片的上、下表皮都有氣孔，像我們熟悉的玉米、水稻；大多數雙子葉草本植物的氣孔在下表皮，比如蠶豆、豌豆；木本植物的氣孔只分布在下表皮；浮水植物的氣孔分布于上表皮，它們的下表皮浸在水中，就算有氣孔，也不能用來交換氣體，而且水生植物根本不擔心過旺的蒸騰會引發水分缺失；沉水植物的葉片則沒有氣孔，它們的表皮細胞壁薄、不角化，氣體交換就直接通過表皮細胞完成。

陸生植物葉子表面的角質層有效地防止了水分的散失，但與此同時也使二氧化碳的進入更加困難，而氣孔正是解決這個矛盾的重要結構。

氣孔的開合是由植物的保衛細胞完成的，大多數植物的氣孔白天打開，讓二氧化碳進入；晚上閉合，以減少水分散失。

通常，我們認為蒸騰作用是水分和礦質元素運輸的動力，但在熱帶雨林高濕度條件下的植物基本不用蒸騰作用，生長也非常茂盛。因此，有人認為，蒸騰作用是陸生植物為吸收光合作用所需的二氧化碳而不得不付出的代價。在不影響光合作用的前提下，減少蒸騰作用可能更有利于植物生長。

沒有什么可以阻擋它們對陽光的渴望

植物向光生長，相信大家都不陌生，只要用心觀察身邊的植物，都能有所收獲。

向光性是向性的一種，指植物的生長受光源的方向而影響的特性。最早研究向光性的是大名鼎鼎的達爾文，他在1880年根據實驗提出，幼苗尖端受單側光刺激后，就會向下面的伸長區傳遞某種“影響”，造成伸長區背光面比向光面生長快，因而會向光彎曲。40多年后，荷蘭科學家溫特的實驗證實了達爾文所提的“影響”確實是一種化學物質，就是因為它的不均勻分布引起了植物彎曲生長。因為能促進生長，這種物質被命名為“生長素”。后來，科學家又陸陸續續地發現了很多結構、功能相似的物質，并將它們都歸于生長素類。因此，現在所說的生長素并非一種物質。

我們普遍認為，是因為單側光使向光側的生長素橫向轉移到背光側，導致背光側生長得更快。通過顯微鏡觀察，人們發現植物向光彎曲的道理很簡單，就是背光側細胞比向光側細胞明顯地縱向伸長，也就是生長素促進細胞縱向伸長，如同操場彎道的外側要比內側長一樣。

莖的向光生長便于獲得更多的光照，有利于光合作用，這樣才能讓植物生長得更好——這是植物對環境的適應。

值得一提的是向日葵的向光性。向日葵原產于北美洲，是一種可高達3米的菊科植物，因花序隨太陽轉動而得名。大概在明朝時，向日葵被引入中國。1820年，謝堃在《花木小志》中記載：“向日葵處處有之，既可觀賞，又可食用。”

有些人觀察了向日葵之后感覺被騙了，花盤一天從早到晚也沒動過！其實，向日葵只有嫩莖和還未完全盛開的小花盤是能夠隨著太陽轉動的。植物學家測量過，向日葵花盤的指向落后太陽幾十分鐘。花盤一旦盛開后，就不再轉動，而且基本上會朝著東南方向。

為什么向日葵最后要面向東南方？

這可能是自然選擇的結果。向日葵的花粉怕高溫，如果溫度過高，就會被灼傷。因此，花盤偏向東方既可以避免正午陽光的直射，又可以一大早就接收陽光，及時烘干夜晚留下的露水，不容易發霉，也能使花盤成為溫暖的小窩，吸引昆蟲來傳粉。

葉子的排列也是一門學問

葉在莖上的排列也是一門學問。相鄰兩節的葉總是不重疊而呈鑲嵌態，主要是通過葉柄的長度、曲度和葉片的各種排列角度，實現互不遮蔽。通常，枝條上部葉的葉柄較短，下部葉的葉柄較長，同時各節的葉伸展方向不同，使同一枝條上的葉不至于互相遮擋，稱為“葉鑲嵌”，如爬山虎、鐵樹、車前的葉片。

在節間短、葉簇生在莖上的植物身上，葉鑲嵌表現得更加直觀，如銀杏、金錢松、蒲公英、景天科某些蓮座狀植物等。這些植物的葉雖然生長得很密集，但是都以一定的角度彼此嵌生，并且下部的葉柄較長，上部的葉柄較短，從頂上看下去，呈明顯的鑲嵌狀。葉鑲嵌使莖上的葉片盡量互不遮蔽，有利于接收更多光照進行光合作用。此外，葉片的均勻排列，也使莖上各處的負載量得到平衡。