大自然将绝大部分植物的“茎”设计成圆形,绝非巧合!

提到植物的茎,会联想到人体的血管。

人体血管是负责运输与疏散营养物质、输送氧气、交换血液的功能与作用。

植物的茎兼具支撑、运输、贮藏、繁殖等多重功能。

茎是高等植物的六大器官之一,茎的形态变化多端,差异极大,高的像王桉可达150余米,低的像矮柳不过5厘米;粗的如巨杉直径超过10米,细的如铁线蕨茎如绣花针。

奇妙的是,大自然这位“设计师”,将大部分植物的茎都“设计”为圆柱形,也就是说,茎的横切面大多呈圆形。

为什么植物的茎会是圆柱形?

思想惯性:你所常见的,往往会当作理所当然。

以至于你很少会去思考:为什么植物的茎会是圆柱形?

这是因为,圆柱形的树干(或者枝干)具有最大的支撑力。

用科学的方式来解释:

周长相同条件下,圆的表面积最大。

如此一来,圆形树干与枝干中的导管、筛管数量较多,输送水分和养料的能力更强。

体积相同条件下,圆形树干与圆形枝干的表面积最小,受病虫害侵袭的危险则最小。

植物王国的“奇葩们”

方形茎

不过,话又说回来,植物王国中也有一些不屑从众、喜欢标新立异之辈。

佛肚竹的茎呈不规则凸起,好像弥勒佛的大肚;

仙人掌、竹节蓼的茎呈扁平状;

更有一类植物,茎呈四方形,仿佛不愿做“圆滑世故”之徒,因而个性突出,棱角分明。

比如,唇形科植物薄荷、益母草、夏枯草等就有方形的茎,这也是该科一个突出的分类特征。

还有木犀科的迎春、云南黄馨,蝶形花亚科的蚕豆、大豆等也都是方形茎。

迎春的方形茎

云南黄馨的方形茎

蚕豆的方形茎

我国华东、华南等地产一种方竹,竹竿青绿,高3~8米。

竹竿幼时呈圆形,成材时则呈四方形,别具一格。其竿可制手杖,笋味美可食。

贵州桐梓县的方竹更是闻名遐迩。当地方竹林总面积约30万亩,占全国方竹林总面积的60%以上。

方竹

我国南方某地曾发现一片前所未见的方形树木,树干棱角分明,树皮黄绿,大多高3~5米,胸径最粗达10厘米,总共110多株,形成了一片郁郁葱葱的小树林。

美洲巴拿马运河附近也曾发现一种方形的树,连横断面上的年轮也为正方形。

除了方形的茎,还有方形的果实、方形的花和方形的蘑菇等。

比如,甘肃、河北等地出产一种方柿,又叫四棱柿,四四方方,甜美可口。

临安市昌北山区特有的无核方柿也是一个优良柿种,世代相传已逾200年,色美味甜,营养丰富,可入药,全身是宝,经济价值颇高。

方柿

在南美热带森林里,生长着一种多年生草本花卉,当地人称它“四棱草”,开红色的方形花朵,茎杆也呈四方形。

而在印尼苏门答腊热带雨林中的朽木上,寄生着一种毒蘑菇,白灰色的菇头和茎均呈四方形。

其实,有关方形植物的记载自古就有。

纪晓岚《阅微草堂笔记》中有一段写道:“余八九岁时,见外祖父家介祉堂中有菊四盆,开花皆正方,瓣瓣整齐如裁剪。……先姚公乞其根归,次岁花渐圆,再一岁则全圆矣。”

书中提到的方菊看来是一种变异,而且其方形的特征未能遗传给下一代。

的确,有些方形植物就是在长期生长的过程中发生了变异,经过人工选择而保存下来的品种,其方形的性状未必能够留存到后代,故使它们在浩如烟海的植物王国中显得凤毛麟角,十分珍贵。

正是由于自然界中方形植物比较罕见,人们才不断摸索培育塑造方形植物的种种方法,并取得了巧夺天工的不凡效果。

近些年,美国、日本和我国利用模具相继培育出方形的水果、蔬菜,如方形西瓜、桃子、黄瓜、西红柿等,其优点是方便机械采摘、用方框固定成形的过程中不愁虫害侵扰、运输时不会滚动等。

方形西瓜

我国台湾地区将当地盛产的孟宗竹栽培成方竹是一项传统。

当每年第一次春笋出土约30厘米时,竹农们会用方形的木模板将竹笋紧箍,使其顺形生长。

木模板通常选用柳桉木,上油漆,将两块木板钉成直角,两组相对构成四方形,再用麻绳紧紧捆住。

至秋天拆除模板后,圆竿的孟宗竹就变为方竹了。

方竹做的笔筒

更值得关注且更有趣的是,加拿大著名生物学家、生态专家伏尔斯,受自然界方形树的启发,多年来不断探索培育方形树的方法。

他深知,一旦成功,将给木材加工带来便利,并且大大减少浪费。经过长期的艰苦努力,伏尔斯终于在一所大学的试验园里,成功培育出近似方形的雪松等一批树木,并且使用价值极高。

伏尔斯育成方形树的创举,引起了全球植物学界以及新闻媒介的高度关注,一些专家甚至认为,这将引起又一场“绿色革命”。

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