植物的一生 · PlantLab

一株菜豆

這是一株種在根箱裡的菜豆：根箱前面是玻璃，根貼著玻璃生長，地上地下都看得見。

綠色開花植物有六大器官：根、莖、葉負責吸收水和無機鹽、運輸物質、製造有機物，叫營養器官；花、果實、種子與繁殖後代有關，叫生殖器官。

點右側的器官名稱，鏡頭會推過去；切換“生長時期”，看看同一株菜豆在不同時期的樣子。

種子萌發的條件

四個培養皿裡各放 12 粒種子，墊著吸水紙：1 號不加水（乾燥）；2 號加水到溼潤；3 號加水把種子淹沒（缺少空氣）；4 號加水到溼潤，放進冰箱（低溫）。

2 號是對照組，另外三組各只改變一個條件——這就是控制單一變量。

種子萌發需要適量的水分、適宜的溫度和充足的空氣；自身還要有完整、有活力的胚，並有供胚發育的營養物質。播放時間軸，看看哪些種子先吸水膨脹、再長出胚根。

幼苗出土與黃化

菜豆種子萌發時，胚根最先突破種皮、向下長成主根；接著胚軸伸長，彎成一個“鉤”頂開土壤，把兩片子葉拉出地面——彎鉤讓嬌嫩的頂芽躲在後面，不被土粒擦傷。

左邊的根箱見光，右邊的罩在暗箱裡。見光的幼苗彎鉤很快伸直、子葉張開變綠；暗箱裡的幼苗莖細長、發黃，彎鉤一直不伸直，這叫黃化——葉綠素的形成需要光。

子葉裡儲存的營養用完以後，暗處的幼苗會倒伏死去。試試把種子播得很深。

根的生長與向地性

根尖從頂端往上依次是：根冠（像帽子一樣保護）、分生區（細胞小、不斷分裂）、伸長區（細胞迅速伸長，是根長長最快的部位）、成熟區（表皮細胞向外突起形成大量根毛，是吸收水和無機鹽的主要部位）。

根的生長一方面靠分生區細胞的分裂增加數量，一方面靠伸長區細胞的伸長增大體積。

到了設定的那一天，根箱會被轉過一個角度。幾個小時以後，根尖就重新彎向下方——這是根的向地性。注意：彎曲只發生在根尖後面正在伸長的那一段，老的部分形狀不變。

光照強度與光合作用

天黑以後，溫室裡只剩一盞補光燈。燈下的燒杯裡是金魚藻——一種沉水植物，光合作用放出的氧氣從斷口冒出，數一數每分鐘的氣泡數，就能比較光合作用的快慢。

把燈移近，光照變強，氣泡越來越多；但光強到一定程度就不再增加了，這時的光照強度叫光飽和點。燈太遠時，光合作用製造的有機物還抵不過呼吸作用消耗的，淨光合速率為負——剛好相等時的光照強度叫光補償點。

再試試提高 CO₂ 濃度、改變溫度：光合作用的原料（CO₂、水）、條件（光）和酶的活性（溫度）都會影響它的速率。

綠葉在光下製造澱粉

按右下角的步驟一步步做：

暗處理：把植株放在黑暗處一晝夜，讓葉片裡原有的澱粉運走耗盡；遮光：用黑紙片把一片葉的一部分從上下兩面遮住，形成對照；光照幾小時後摘下這片葉；脫色：放進盛有酒精的小燒杯裡隔水加熱，葉綠素溶解到酒精裡，葉片變成黃白色（酒精易燃，不能直接加熱）；漂洗後滴加碘液。

結果：見光的部分變成藍色，遮光的部分不變藍——澱粉是光合作用的產物，光是光合作用不可缺少的條件。

蒸騰作用

兩株菜豆各套一個透明塑料袋，袋口紮在莖的基部：左邊的保留葉片，右邊的摘去全部葉片。幾個小時後，左邊袋子內壁佈滿水珠，右邊幾乎沒有——水分主要是從葉片散失的。

水分以水蒸氣的狀態通過葉片表皮上的氣孔散失到大氣中，這就是蒸騰作用。氣孔由一對保衛細胞圍成，白天張開、夜裡關閉；缺水時也會關閉。

溫度高、空氣乾燥、有風、光照強，蒸騰都會加快。停止澆水，土壤變幹，葉片就會萎蔫；再澆上水，很快又會挺起來。蒸騰作用拉動水和無機鹽在體內向上運輸，還能降低葉片溫度。

向光性與生長素

五株玉米胚芽鞘，接受單側光照：① 完整的，向光彎曲；② 切去尖端，不生長也不彎曲；③ 尖端罩上不透光的錫箔小帽，直立生長；④ 尖端下面套上錫箔，仍向光彎曲——感受光刺激的部位是尖端，彎曲的是尖端下面的一段（達爾文）。

⑤ 切去尖端，把放過尖端的瓊脂塊放在切面一側，即使沒有光，胚芽鞘也會向另一側彎曲：尖端產生的某種物質能向下運輸、促進生長——後來知道它是生長素（溫特）。

單側光使生長素在背光一側分佈多，背光側長得快，於是向光彎曲。

開花與結果

菜豆的花是蝶形花：上面一片大的旗瓣，兩側兩片翼瓣，下面兩片合成捲曲的龍骨瓣，把雄蕊和雌蕊包在裡面。花還沒完全開放時，花粉就落在自己的柱頭上了——菜豆是自花傳粉的植物。

受精以後，花瓣凋落，子房發育成果實（豆莢），子房裡的胚珠發育成種子，受精卵發育成胚。豆莢先伸長，再一節節鼓起（種子在充實），最後變黃、乾燥、成熟。

白天溫度太高（超過 32 °C）時，花粉活力下降，很多花會脫落，結莢變少。

自由培養

從一粒種子開始，種出你自己的菜豆。每個條件都會改變它的樣子：光弱了莖細長、葉發黃；溫度低了長得慢，太高了落花；澆水間隔太長會萎蔫；CO₂ 多了光合作用更快；缺氮葉片發黃、植株矮小；單側光讓它彎向光源。

右側曲線記錄株高、葉面積和乾重；改變條件後，整段生長會按新條件重新計算。