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观察1棵树——紫薇(41)

春韭秋菘 草木又葱茏
2024-09-04

第41周了,与紫薇相伴的日子!

本周第1天是个好天气,走出家门去测核酸。外面轻风吹拂,天也格外蓝。路边绿化带有两棵紫薇树,在大树的簇拥下显得那么纤弱。

​路旁其他树木的叶子也开始变黄了,有的树叶已经变红了。银杏、榆树、臭椿、金枝槐、碧桃、紫叶李……它们一起扮靓了秋色。

龙爪槐依然生机勃勃。

有趣的是国槐和和堇花槐,树冠的高处依然在开花。


本周最后1天是霜降节气,晴,气温21~5℃。时隔月余,再访我的沐薇园,紫薇们大多叶已凋零,残留的树叶或黄或枯。时隔太久,没能看到我的紫薇叶的秋日炫彩。

好在北京还是有紫薇在霜降时节,美美的享受秋日暖阳。

(图片来自北京花友菡萏老师


霜降时节,沐薇园周边秋色浓。


自然界中的花草树木,春生夏长,秋收冬藏,它们将宝贵的营养藏于何处?

植物体内贮藏的营养物质极其丰富,一般营养物质的贮藏主要指以淀粉为主的糖类、蛋白质、脂质等有机大分子物质。通常认为,这些有机物主要贮存于植物的果实、种子、贮藏根、根状茎及变态叶中。


以玉米为例,说说一年生植物有机物的贮藏吧。
玉米作为我们重要粮食作物之一,种子(玉米籽粒是颖果)中贮藏的有机物才是有营养价值的,其中有机物也是种子萌发成幼苗及幼苗生长早期的营养来源,是物种繁衍的必要条件。
(图片来自网络)
在图示玉米发育过程中,营养物质在不断贮藏,只是不同器官营养物质贮藏的种类和数量有所差异。
玉米叶的横切
玉米茎的横切
玉米叶中有大量的叶肉细胞,玉米茎中维管束之间是大量的薄壁细胞,这些细胞中贮藏大量的水分、无机盐和糖类等营养物质。
在农业生产上利用这一特点,生产全株玉米青贮饲料,秸秆和籽粒同时青贮,能量物质浓度增加,营养价值提高。又由于刈割期提前,玉米秸秆仍保持青绿多汁,提高了适口性、消化率高以及饲肉转化率。因此,成为养殖业最受欢迎的优质饲料之一。
​(以上结构图来自网络)

因此说,植物体的营养贮藏是多器官、全方面的、逐步完成的。所贮藏的营养物质,既保证植物自身生长发育,又满足生命繁衍的需求,还会供应其他生命体的生活需求,在生态系统中发挥“生产者”的作用,就能量传递效率(十分之一定律)而言,植物贮存的有机物是远远超越“食物链”传递所必须的总能量。


胡萝卜是二年生草本植物,如何贮藏营养物质呢?

(图片来自DK植物大百科)

胡萝卜是二年生植物,第一年长出叶丛和膨大的直根,其中贮藏的大部分糖类等有机物,用于第二年的生殖生长。一旦开花,这个膨大的直根就变得瘦消,营养物质消耗殆尽,且苦不堪食。

胡萝卜根的横切(网络图)

萝卜根的横切(网络图)


胡萝卜根的韧皮部薄壁细胞和萝卜根的木质部薄壁细胞,都贮藏了大量水分、无机盐及糖类等营养物质,都是第二年生殖生长的主要营养来源。


多年生植物如宿根植物、高大树木等又是如何贮藏有机物呢?

(图片来自网络)

根是植物的生命之本。作物由根而生,根亡而亡,健壮发达的根系是植物存活及生长的基础。


(1)根尖与根的初生结构

根尖的顶端分生组织通过分裂分化,完成了根的伸长生长,在成熟区(根毛区)做横切后可观察根的初生结构,包括表皮、皮层和维管柱。

毛茛根的初生结构​

表皮细胞的细胞壁不加厚,有吸收功能。皮层是多层薄壁细胞,有运输及贮藏功能。维管柱中初生木质部有导管,初生韧皮部有筛管,分别承担水和无机盐、有机物的轴向运输。

皮层最内一层细胞为内皮层,细胞排列整齐而紧密,在细胞的上、下壁和径向壁上,常有木质化和栓质化的加厚,呈带状环绕细胞一周,称凯氏带。

当水分和矿质离子被根的表皮吸收后,沿着两条途径向维管柱横向输导:一条是通过细胞壁和细胞间隙扩散(质外体途径);另一条是通过内皮层细胞的原生质体,细胞膜是选择透过性膜,通过主动运输,选择吸收所需的无机盐(共质体途径)。
当水和溶质通过内皮层细胞,须经共质体途径,最后进入到维管柱中。因此内皮层的凯氏带犹如生理栅栏和阀门一样,控制着营养物质和水分进入维管柱。根对营养物质吸收可以顺浓度梯度,也可以逆浓度梯度。内皮层可以防止维管柱内的溶质倒流至皮层的作用。这一生理特性对于植物抗寒抗旱有重要意义,对于春季萌芽期提高根压、促进树液运输有直接作用。


(2)根的加粗生长与次生结构

(图片为树友海边小屋老师分享)
图中暴露的粗大根为紫薇(左)和刺槐(右)的根。双子叶植物长成如此粗大主根和侧根,依赖于形成层的持续分裂和分化过程。

(图片来自网络)
大多数双子叶植物和裸子植物的根,在完成初生生长后,由于次生分生组织具有旺盛的细胞分裂和分化能力,使根不断地增粗。
(图片来自网络)

根的次生分生组织的发生首先是
维管形成层,在初生韧皮部的内侧,由两个初生木质部脊之间的薄壁组织发生,此时形成层片段呈多个弧形狭条状结构。随着随着细胞分裂,各段维管形成层逐渐向两端扩展、向外推移,与中柱鞘细胞相接,这些中柱鞘细胞也恢复分裂能力,并与维管形成层相连合,成为一个完整的、连续的、呈波浪状的形成层环。

形成层环主要进行平周分裂,向内分裂分化,产生新的木质部,位于初生木质部的外侧,叫次生木质部。形成层环向外分裂分化,产生新的韧皮部,加在初生韧皮部的内侧,称次生韧皮部。次生木质部和次生韧皮部合称次生维管组织。次生韧皮部薄壁细胞发达,适于贮藏营养物质。维管束之间大量径向排列的薄壁细胞群,统称维管射线,承担营养物质的径向运输。
糖槭秋色(春季易发生伤流现象)
糖槭树液含糖量为0.5%~7%,最高可达10%。

树体贮藏营养,是上一个生长季结束,进入冬季休眠时,贮藏在树体内的营养物质。主要包括碳水化合物和含氮物质等两大类。碳水化合物,以淀粉等多糖形态存在。贮藏淀粉在根系中的含量多,枝干中含量少。贮藏含氮化合物,在枝条中含量高,根系中含量少,且幼龄枝条含氮量高于高龄枝条。多年生木本植物依赖于根与茎的薄壁组织和输导组织,贮藏营养物质。有机物在相关水解酶的催化作用下,产生更多的可溶性糖和氨基酸,提高细胞液渗透压,抵御冬季低温干旱,并参与来年春季新芽的萌动与生长。
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