植物向上生长,根深埋于地下,吸收着土壤中的营养和水分,起着固着和支撑植物的作用,这或许是我们从始至终以来对“根”的认知。但你知道吗?有一些植物的根可以生长于地面上、暴露在空气中。
植物在进化过程中,为适应环境,根的生理功能会发生明显的变化,进而引起其形态和结构的改变,并且这种变异能稳定遗传,故被称之为变态根。变态根分为贮藏根、寄生根、气生根3类。
气生根与植物地下根的内部结构大致相同,但没有根冠(覆盖于根顶端的细胞团,根不断生长、延伸时,顶端被土壤不断摩擦、破坏,根冠也不断分裂、再生,起到保护作用)和根毛(根表皮层上的一种表皮毛,具吸收功能)等结构。
若有机会走进田地,你或许会发现,有些作物——玉米、高粱、甘蔗的茎秆(gǎn)基部长出了一些奇怪的根,这些根便是气生根的一种。
一些根较浅的草本植物(地上茎中的木质部不发达、木质化细胞较少的植物,比起木本植物,它们的茎更加柔软、矮小,如我们常见的小麦、芦苇、雏菊、荷等),为了抵抗,防止倒伏,在其茎秆下部靠近地面的位置长出一些支柱根。这些支柱根较为粗壮,由于其细胞中有色素,因此在阳光照射之后会呈紫色。它们伸入土壤,不但可以起到支撑植物的作用,还能吸收、传输养分。
生长在沿海地带和沼泽环境中的植物,根只能扎在潮湿、柔软、缺氧的地下,其生长环境中的水盐度较高,还时常有雨水淹没的情况。这种环境迫使很多植物的根开始不断进化、向上生长,长成暴露在空气中的呼吸根。
这些呼吸根的通气组织十分发达,它们将空气传输至地下,供地下的根系呼吸,以此有效抵御环境变化。
热带雨林的植被非常茂密、繁盛,树木高耸入云,为了进行光合作用,一些植株矮小的植物逐渐进化出了不同功能的气生根。
藤本植物(茎长而细弱,不能直立,只能在其他物体的支撑下向上攀升的植物,如常春藤、爬山虎、凌霄花、葡萄、牵牛等)进化出攀援根。这类根先端扁平,能够分泌黏液,帮助它们固着在树干、石壁、墙体等物体的表面,向上攀爬,获取阳光。
附生植物(仅依附于其他植物体的体表或物体表面生长的植物,如蕨类、兰科、凤梨科的许多种类)则进化出了附生根。但这些附生根并不会掠夺所附着植物的营养,只在树皮的缝隙处吸收空气中的水分和有限的腐殖质(土壤中由动植物残体形成的、完全分解、无定形且有一定稳定性的高分子有机物),进而繁茂生长。
走进神秘的热带雨林,常常能看到一些长着“大脚”的树木,有些甚至长成了一块“大板子”,高和宽能达到10多米,这些“大脚”便是板根(一些热带树木茎干基部板状、具支持功能的根),是一些热带雨林树木最突出的特征之一。
这些热带雨林树木高大、粗壮、树冠巨大,根却很浅,主根难以深入空气匮乏的土壤深层。未解决“头重脚轻”的问题,它们的侧根向上隆起,呈翼状延伸,与树干基部相接的位置则更为发达,在暴风骤雨中支撑起巨大的树冠。
本文节选自《知识就是力量》杂志《不只深埋泥土—活在空气中的植物:气生根》。带青少年了解什么是气生根,不同植物类群进化出的气生根功能千差万别,但对保护生物多样性都有着无法替代的作用。
比较这些气生根,会引出一个有趣的问题——我们是不是可以将它们的优势应用于我们的生活?这就需要大家的不断探索。
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