神奇的根

    大自然中的所有植物里，大部分植物都有一种特有的器官，根部，这种器官从种子发芽时率先长出来，深深扎根于土地中，随后越长越大，形成了令人惊叹不已的庞大的根系，这些根系为植物提供了丰富的能量，从植物日常所需的水，到一些生存必备的微量元素——无机盐，都是跟一点一点从其生长的地方汲取出来的。同时，根也多种多样，有些根非常臃肿，肿胀的比平常的跟大十几倍，这种根一般同时承担着吸收营养，储存营养和再生芽的功能。有些根则并不扎根在土地里，而是直接扎根在水里，吸收营养，或者长在空气中，吸收空气中的营养。

      那么，这种多种多样，植物离不开的根， 分为哪几个部分，而每个部分分别承担着什么功能呢？为此，我们先观察一部分在显微镜下的根尖图，观察根尖细胞图细胞形状以及分布的明显差异，便有极大可能分出各个部位，猜测出各个部位的功能：

    如图是洋葱细胞根尖在显微镜以下的样子，我们光一看，就能明显区分出三个区域来，一个是最前边的细胞区域，细胞颜色较淡，和旁边的深色细胞有着鲜明的差异。第二个是深色根尖的致密部分，细胞密密麻麻，密度比其他部位的细胞大得多。第三个是密密麻麻细胞区域以上的部分。细胞没有那么致密了，而且似乎体型也比密密麻麻细胞区的细胞大一些。这幅图还不太完整，其实如果你在往上看一看，就又会发现一个新区域，这个区域的细胞也很大，而且有一些细胞演化成了向外突出的根毛，可以和那个细胞很大但是不长根毛的区域在做一个划分。

    一个根想要扎根在大地上，其的根应该具有什么部位？首先肯定需要有一个保护根尖不被磨损的部位吧。在防止磨损的部位之上，应该会有一个可以大量复制细胞的部位，因为只有复制细胞，细胞越来越多，根尖才能越来越大，越来越长。复制细胞的区域在以上，应该有一个全体细胞可以拉伸的部位，因为根尖的生长不可能仅仅只靠复制细胞部位的复制的细胞，还得通过拉伸将细胞伸长从而达到生长的目的。最后，根也是需要吸收营养，履行他的职责的，那么伸长区在以上应该有一个细胞成熟区，这里的细胞可以以最大的效率吸收营养，并传输营养。

      根据我们的猜想，根起码需要四个功能才能履行根的职责，而我们最开始根据显微镜下的跟就能发现四个区域，难道这四个区域每一种都对应着我们所猜想的区域吗？非常有可能，我们发现的在跟的最底部的区域细胞不是很规则，紧紧的团在一起， 不就像一个坚固的铠甲吗？它应该是所谓的保护区。保护区以上的细胞致命的地方便是繁殖细胞区，在这里细胞被批量的生产出来。在以上便是所谓的拉伸区，因为那里的细胞很大，适当的拉伸不会破坏细胞内部的结构，最后就是最能履行吸收营养职责的成熟区，在那个区域里，我们发现了根毛，根毛的出现能大面积的增加根与土壤的接触，无疑是成熟区的一个表现。

    现在，通过观察和猜想，我们已经知道根部的四个区域了，由下，往上分别是保护区，分生区，拉伸区和成熟区，不过根据一些人为规定，这四个结构的真实名字应该是：根冠区，分生区，伸长区和跟毛区，纯属人为规定，记一记就好。

    又一个问题冒了出来，根的成熟区是怎样吸收水分和营养的？为此，我们有两个猜想，第一个：成熟区的细胞有一些独特的结构和功能，再利用细胞膜的选择渗透性，能够使根吸收水分和营养，第二个：细胞内部的压力，环境和外部的压力环境不同，根据物理学原理，某些时刻（当植物需要水或营养的时候往往内部压力较弱）外部的水分会自动跑到内部来，无需消耗大量能量利用独特的结构进行吸收。我们准备探索第二个猜想。

    设计实验：探究根部细胞是如何吸收水分和营养的。

      猜想：根部细胞可以通过内部压力和外部压力之间的落差自动吸取营养。

      实验思路：将植物细胞分别滴上压强不同的蔗糖溶液，并隔一段时间观察一下细胞的吸收情况。

      实验材料：显微镜，临时装片，植物细胞，纯水，20%浓度的蔗糖溶液，40%的蔗糖溶液。

      先分别做三个洋葱表皮临时装片，并将其分别滴入纯水，20%浓度的蔗糖溶液，40%的蔗糖溶液，静置5分钟以后放在显微镜下观察。

    我发现，放在纯水里的洋葱表皮细胞内部完全充满了水，细胞膜肿大和细胞壁紧紧贴合，看不出一丝空隙，20%的蔗糖溶液细胞膜脱离细胞壁有一定的萎缩现象，40%的蔗糖溶液细胞膜炸裂，无法观测。

    通过这个实验可以证明，外环境和内环境的压力不同的确会对细胞产生影响，外环境压力大细胞就冲水，外环境压力小（就像40%的蔗糖溶液）就会将原本在细胞里的水分和营养物质吸出来，也就造成了细胞膜因为太缩小而炸裂的情况。事实证明，细胞的确能通过内部压强与外部压强的不一致控制营养物质的内外流入，这无非是细胞吸收营养的最廉价的方式，不过其副作用也是显而易见的，一旦外部的压强小于细胞内部的压强，细胞不断吸收不了营养，还会损失掉已经拥有的营养。

    质疑：那么细胞有没有可能通过另一种方式（猜想一）吸收物质呢？还是都是利用压强来吸收或者突出物质？只有证明第一个猜想的正确性，有可能确确实实的完全证明。

    这就是根尖的各个区域以及各个区域的功能和根部成熟区是怎样吸收营养的探索，至于第一个猜想的真实性，下一篇文章再来探索吧。