圖/BOB
文/林育安
植物的根由下往上可以分為根冠、生長點、延長部與成熟部等4個部位。「根冠」位於根的尖端部位,是由薄壁細胞所構成的圓錐帽狀結構,主要的功能是穿透土壤與保護內部的生長點,如同是生長點的安全帽一樣,保護生長點免受根在穿透土壤時受到傷害;「生長點」會不斷地分裂生長,使根尖能不斷地穿透土壤往下生長;生長點的上方為「延長部」,是由分生區的細胞發展而來,無法如同生長點那樣具有分裂生長的功能,但此部位的細胞可因吸收水而使體積增加,並使根具有延長的作用。
「成熟部」則位於延長部的上方,亦是植物根毛生長的部位,根毛向土壤四周往外生長,除具有支持植物體外,亦能使根往土壤各處生長,以增廣植物根部吸收水分與營養分的區域面積。
木質韌皮 形成維管
胚根在生長發育期間,成熟部其根毛內部的維管形成層開始活動,向內不斷地產生次生木質部,向外分化出次生韌皮部,而形成「維管束」。維管束是由許多細長的細胞所組成,這些細胞排列成束並上下相連,從根、莖貫穿到葉,葉片上的葉脈就是葉內的維管束。
維管束分為木質部與韌皮部二部分,木質部位於內側,裡面含有導管,主要的功能是吸收土壤的水分與溶解於水中的礦物質,輸送到植物莖與葉各部位以供給細胞生長所需。
韌皮部位於外側,內含有篩管,主要功能是輸送營養分到植物各部,供給細胞生長所需。種子生根發芽時,其生長所需營養成分,由胚葉細胞所提供,使植物的莖與葉不斷地往上和向外生長;當胚葉中的營養成分耗盡時,植物的葉片中含有葉綠體,葉綠體中含有葉綠素,可以空氣中的二氧化碳做為行光合作用的材料來源。葉綠素將二氧化碳固定並轉化為營養成分(葡萄糖),再經由韌皮部裡的篩管,輸送到莖與根各部位,以供給細胞生長所需。
植物木質部內部的導管是將水分與溶解於水中的礦物質,由下往上輸送到莖與葉各部位細胞,而葉片行光合作用所製造的營養成分,則是由上往下輸送到莖與根各部位細胞。
製造輸送 貯存運用
土壤中的水分與溶解於水中的礦物質,除了靠滲透壓與根壓作用進入植物的根部,由下往上輸送外,也受到葉上氣孔的調控,「氣孔」是植物用於排出體內過多水分的一個通道。氣孔是由一對保衛細胞所組成,控制打開或關閉。氣孔孔隙的大小受外界環境溫度的影響,當外界環境溫度比較高而水分含量較少時,氣孔的孔隙會縮小或關閉,以避免過多的水分蒸發。但陽光及水分充足的條件下,氣孔的孔隙會打開,並加速根部對土壤中水分的吸收。氣孔除具有調控植物水分外,還具有與外界交換氣體的功能,也就是氣體進出的門戶。光合作用時所需的二氧化碳,也會經由氣孔進入植物體中,而植物體經光合作用所製造出來的氧氣,也會經由氣孔而排出到外界環境中。
光合作用時除了製造產生氧氣外,也會製造出營養分(葡萄糖),這些營養會經由韌皮部內的篩管,輸送到莖與根各部,以供給細胞生長所需。若有多餘的營養分(葡萄糖),則會在莖和根等部位轉變成澱粉貯存,例如馬鈴薯、芋頭、蓮藕與薑的塊莖等,以及甘藷的塊根,都是植物體內多餘的葡萄糖,轉變成澱粉貯存起來形成的。
當植物體內哪些部位的營養不足時,則會將所貯存的澱粉分解成葡萄糖,並且經由韌皮部裡的篩管輸送到需要的細胞使用,例如甘藷以塊根繁殖時,會將分解後的營養分輸送到芽,以供芽生長所需,是不是真的很奧妙又很神奇呢?