维管束:植物的“桥梁”

面对一棵大树,人们经常会赞美阳光下勤勤恳恳的绿叶,它们是充满工作热情的榜样;也会大力讴歌居于地下默默无闻的树根,那可是无私奉献的楷模,与根和叶工作形象相关的名言警句、谚语故事,比比皆是。

　　可是很少有人会去深究,根吸收的水分和氮、磷、钾等矿物质如何被送上枝头;绿叶作成的“面包”又是怎样被运到根上,毕竟根也需要能量补给啊。幸好在它们之间有着一道有序、有效的“桥梁”。这就是维管束。

　　

　　造桥

　　

　　如果绿色植物一直生活在水中的话,那就不需要架设什么维管束了。在水中,几乎所有的细胞都可以与环境亲密接触,除了少量起生殖作用的细胞外,几乎所有的细胞都过着自给自足的生活,也就谈不上谁给谁供给什么了。我们都知道,海带和紫菜吃起来没有筋,原因就在于此。

　　然而,植物要走上陆地,就不能总趴在地上,要挺起腰杆。那地上部分和地下部分不能脱节啊,于是一些细胞开始“扮演”专职交通员的角色。最原始的细胞,连成了管道,管道聚合成了管道束,为了征服陆地,一条运输养分的高速公路就此修建了起来。从蕨类植物(以铁线蕨和桫椤为代表)开始,到裸子植物(以雪松,银杏为代表),再到被子植物(白杨、玉米、泡桐)都继承了这套运输系统,并且不断对系统进行优化。

　　

　　皮运营养　心运水

　　

　　维管束被划分成木质部和韧皮部两类“桥梁管道”,具体名称来源无法考证,大概是因为前者的归宿多是家具中的木板;后者呢,则多出现在作为树木“脸面”的树皮里。不光是名称的区别,二者运输的东西和方向也存在很大差异,前者只管运输水分和矿物质,后者只管运有机营养(当然,营养也是溶解在水里的)。表现植物智慧的地方正在于此,它们不光是架设了运输桥梁,更重要的是它们对桥梁用途进行了划分,极大地提高了运输效率。

　　木质部都是由被称为管胞的细胞建成的,这

　　

　　尹相关链接

　　

　　维管束:高等植物的管道运输系统,分为木质部和韧皮部两种通道。

　　木质部:维管束系统的一部分,由管胞或者导管连接而成,一般居于树干中心。

　　韧皮部:木质部的兄弟,负责从上到下运输蔗糖等碳水化合物,一般居于树皮当中,“树活一层皮”的古谚跟它们有很大关系。

　　管胞和导管:木质部的单元,管胞的归宿可以是几个一起打通相邻的细胞壁连接成导管,也可以不断“吃下”纤维素成为实心的木纤维(像亚麻那样)。

　　筛胞和筛管:韧皮部的干将,不过筛胞仅存于裸子植物和蕨类植物上,筛管是被子植物独有的,它们都没有连接成导管那样的完全贯通的管道,而是通过两个细胞相邻的叫作“筛板”的细胞顶端区域的小孔(筛孔)交换物质,接力传递碳水化合物等营养物质。

　　形成层:产生木质部和韧皮部的一层细胞,双子叶植物独有的组织,也是树干能不断生长的秘密所在。

　　两头尖中间圆的细胞有两个发展方向,一则可以联结起来成为更为专业的运输管道——导管,另外还可以多多储备纤维素,直到空隙近乎封闭,我们称其为木纤维。不管是初生的管胞,还是成熟的导管,都在勤勤恳恳地将植物根系吸收的水分和混杂其间的无机盐送到枝头,供给绿叶建设。在叶片的蒸腾作用下,由下向上运输。

　　韧皮部只负责运输碳水化合物等有机营养,组成这类管道的单元,分别是原始点的筛胞,以及进化的被子植物独有的筛管,它们都没有连接成导管那样完全贯通的管道,而是通过筛孔交换物质,接力传递碳水化合物等营养物质。

　　除了运输物品不同之外,两者还有一个关键的区别,就是成熟的木质部细胞都是死的,是不折不扣的木质管子,而成熟韧皮部的筛管细胞都是活的。并且由于筛管运输的是大分子有机物,所以在精简了细胞结构,增强了透性的筛管细胞中还有一个被称为“伴胞”的小细胞,提供支援。

　　

　　维管束的使用期

　　

　　和桥梁一样,维管束也有使用年限,并且使用寿命通常都很短。对于草本植物来说,维管束跟植物体一样相生相灭。就算是像苹果树这样的木本植物,木质导管的使用年限也不长,通常是1～2年,韧皮部筛管的年限也超不过两年。

　　不过,“下岗”的维管束还能再就业,那些在维管束周边生长的薄壁组织会侵入管道中,管道会被各种树脂、单宁等物质堆得满满的,填成死胡同,直到没有空隙容许水分通过。不过这种过程大大提高了木质部的抗击打能力,对于支撑附着茎干之上的花果枝叶有很大的好处,当然可以用来作家具。而那些正在工作的木质部则得到了有点贬义的名字“边材”。所说,心材为人所好,但是失去这些家伙,对树木来说,基本无所碍,君不见那些空心树照样可以绿意盎然。

　　而韧皮部除了像悬铃木(法国梧桐和白皮松)那样可以随意剥落之外,当然也有像栎树、橡树这样存下了厚厚的退役的韧皮部,与一些死亡的薄壁细胞形成像铠甲一样的树皮(周皮)。我们经常用到的暖壶塞就是用这些部位作成的。

　　这样看来,生长数十年甚至上千年的大树,废弃的维管束不在少数,但它们还能茁壮成长。这是因为在韧皮部和木质部中间还存在专门制造维管束的细胞,一般来说它们可以同时向内放置木质部导管,向外侧放置韧皮部筛管。只要形成层存在,就会不断制造出韧皮部和木质部,从而使树木生命延续下去。与其说树活一层皮,还不如说,树活一套维管束,或者说树活一圈形成层。

　　

　　桥闻之桥

　　

　　在为树根和树叶忙碌运输的时候,木质部自身也是要发展的。要新产生管胞和筛胞,也需要营养供应,所以在维管束之间还间杂分布着“一片片”的薄壁组织,从木材的横切面上可以看到从树心到树皮的一条条放射状的纹路,就是它们了。根据形状,被称为木射线。不要小看这些木射线。正是它们的存在,树干木质部的水分才能供应给树皮的韧皮部,而后者的碳水化合物也是通过这些“桥间之桥”传递给前者。这些小桥的存在,还使得树木腰围可以持续变粗。

　　并且,这些细胞在冬季或者特殊条件下,也会客串一把营养储藏室的角色。

　　

　　檀物走向陆地的桥梁

　　

　　回到文章的开头,第一种在陆地上站稳脚跟的,正是率先装备了维管束系统的蕨类植物,在陆地的环境中,取代了苔藓,先拔头筹。

　　除了运输作用,维管束还提供了强大的支撑作用。最直接的是,为绿叶的铺展提供了更多的空间。更重要的是,茎秆还将花和种子举向了天空,增加了动物发现和传播它们的机会。

　　维管束的出现,也促使植物向着更高更大去发展,去竞争阳光。伴随这套系统的出现,陆地上才有了真正的森林。

　　从一定程度上说,是维管束系统把植物从海洋推向了陆地。

　　维管束虽然大多被我们拿来当房梁、做家具,很少有人将它们变成某种精神的代表。其实,它们比树根更任劳任怨,比落叶更鞠躬尽瘁。

　　(文章代码:102220)

　　

　　【责任编辑】赵菲