植物六大器官（贰）— 茎（1）（茎的结构及树木年轮）

植物六大器官   手绘图

     

        植物有六大器官，三个营养器官（根、茎、叶），三个生殖器（花、果实、种子）。之前我们分两次介绍了植物营养器官中的“根”。今天，我们来聊聊植物另一营养器官 “茎”。

         首先回顾一下大 豆的营养器官图片            

        通过 上面两张图片可以看出，植物的茎是 由胚 芽或胚芽加上部分胚轴发育而成。茎 是植物的骨架，支持并连接 着根、叶、花和果实 其它器官 。 茎能把根系所吸收的水和无机盐、以及叶片进行光合作用产生的有机物，输送到植物体的各个器官。 因此，茎的主要功能是输导作用和支持作用。

       木本 植物的茎，从内向外依次是： （6）髓 —  （5）木质部—（4）形成层—（3）韧皮部—（2）皮层—（1）周皮。    

  木本植物茎的结构图

         下面分别进行简要说明：

       （6）髓：位于茎的中央，也叫髓心，具有储藏营养的功能， 一般横向输送营养物质。

       （5）木质部：包括导管、管胞、木薄壁细胞、木纤维。导管负责自下而上纵向将根系吸收的水和无机盐运送到植物的各个器官；木纤维坚硬，对植物体起支持作用。

       （4）形成层：形成层是分生组织，植物只要存活，形成层就会不断分裂细胞。向外分裂形成韧皮部，但量少；向内分裂形成大量的木质部。

       （3）韧皮部：包括筛管、韧皮薄壁细胞、韧皮纤维。筛管负责自上而下纵向将叶子光合作用产生的有机物运送到植物的各个器官；韧皮纤维具有韧性。

       （2）皮层：指周皮内侧的角质细胞和薄壁细胞，协助周皮保护茎。

       （1）周皮：在植物茎不断增粗过程中，最外面的皮一定会被撑破，再长出新的保护结构，我们称之为周皮。周皮是具蜡质的角质层，可防止茎的水分流失， 保护不断增粗的茎。周皮上常有一些小的裂隙，称为皮孔，是植物体内部组织与外界进行气体交换的通道，功能相当于人的鼻孔。

        树皮 ：周皮不等于树皮。

        真正的树皮，不仅指最外一层周皮， 还包括皮层和韧皮部。韧皮部中有负责输送营养物质的筛管，所以保护树皮非常重要。一棵树可以没有树心，但绝不能没有树皮。谚语 “人活一张脸，树活一张皮”大概就是源自于此吧。

        有了这几个概念后，我们再来认识维管束。

         维管束： 植物茎中的 韧皮部、形成层、木质部 共同构成束状结构的维管束。维管束广布于植物的各个器官中。木质部的导管和韧皮部的筛管，共同构成一套运送水分、无机盐及有机物质的运输系统，也叫维管系统，并兼有支持植物体的作用。由此可见，植物只要有发达的根系，茂盛的叶子，就可以自力更生，自己养活自己。

 手绘植物维管束结构图：  

---

                      

       年轮的形成

       随着时间推移，在木本植物中，尤其是乔木的茎中，横切面上能看到很多同心圆，这就是年轮。看看家里的菜墩就一目了然。

        那么，年轮又是怎么形成的呢？  这要从植物的生长特性说起。

        植物在一个生长周期（1年）内，木质部的细胞在不同季节生长速度、生长量是不一样的。植物一般在每年春天开始萌动，春夏两季，气温合适，湿度相宜，叶子发育好，光合作用强，制造的有机养料多，此时细胞生长快，细胞个儿大，细胞壁薄，细胞管腔较大，排列疏松，显现出来的颜色较浅；进入秋季，随着气温转凉，叶子生命力减弱，叶绿体活性降低，制造的有机物减少，此时细胞生长速度缓慢，细胞个较小，细胞壁厚，细胞管腔较小，排列密集，显现出来的颜色较深。

       春 材与秋材

      我们把春夏生长的木质部的部分，叫作春材或早材； 把秋季到冬季生长的木质部的部分，叫作秋材或晚材。

      年轮线和年轮

        植物在一个生长期（1年）内，春材（早材）和秋材（晚材）是逐渐变化的，看不出明显的界限。 但是，在第一年秋材与第二年春材中间，则有一条非常明显的界限，我们称之为年轮线。随着植物持续生长，早材、晚材不断交替出现，就形成了无数条年轮线。

       两条年轮线之间为一个年轮，即每 一年的春材与秋材共同形成一个年轮。这样， 我们便可以根据年轮的多少，判断树木的年龄。 年轮越多，树龄越大。

         年轮的运用

        我们不仅可以通过年轮判定植物的年龄，还可以通过年轮的稀疏和密集来辨别方向、自然气候和生长环境： 年轮稀疏的方向朝南，年轮密集的方向朝北； 年轮宽的年份，气温暖和降雨充沛，年轮窄的年份，多半是遭遇了极端高温或干旱侵袭； 生长环境好，年轮就较宽，反之，生长环境恶劣，年轮则较窄。

        延伸话题：树皮算不算年轮？树枝有没有年轮？能不能通过树枝判定树木的年龄？

         树皮不算年轮。  因为年轮是在木质部中形成的， 而树皮是由周皮、皮层和韧皮部组成，与木质部没有关系，所以不算年轮。

         树枝有年轮。 因为树枝也是由树皮（包含周皮、皮层和韧皮部）、形成层、木质部和髓这几个部分组成的，所以也有年轮。但是，树枝有可能是在树木存活若干年后新长出来的，所以无法像树干一样，代表树从生长开始到现在实际经历的时间。而且，树枝也可能在树木生长过程中由于各种情况断掉，所以，树枝上的年轮，很难作为判断树木年龄的依据。

        心材与边材

       随着树木的持续生长，维管束中的形成层，不断向内分裂形成木质部，使得木质部越来越多，越来越粗，越来越密，越来越挤，直至把木质部中心的水分全部挤掉，颜色越来越深；与此同时，形成层还在不断向外分裂形成韧皮部，但颜色相对较浅，随着韧皮部的不断增粗，导致最外层的周皮被撑破。我们把靠近髓心的深色木质部称为心材，把靠近树皮的浅色 木质部（不含树皮）称为边材。

       其实，心材和边材也不是绝对的。在树木的生长过程中，心材是由边材逐步转化而来的，  每生长一年，就有一轮边材成为心材。 一般来说，树木生长的时间越长，边材转化为心材的量就越多；最终，颜色较重的心材不断增多，而 颜色较浅、发白的 边材始终保持动态平衡，总是仅有 接近树皮的那几层（几轮）木质部。      

借用《DK植物大百科》截图：

       由于心材里面的导管 “年久失修” ，不再疏导水，所以含水量较低。并且，随着树龄的增加，木质部不断增粗，由于挤压的作用， 导管 被填死 ， 不再滋生微生物，同时产生很多树胶树脂类东西，色素侵入到里面，所以心材往往颜色较深，尤其是一些硬木，心材色彩和纹路都非常漂亮；边材则不同，一般来说，边材是指生长了三、四年的木质部的部分，里面有很多活的薄壁细胞，导管还在正常工作，疏导来自根部的水，含水量较大，颜色较浅。所以，在生产生活中，使用木材时，通常采用颜色较深、相对干燥的心材。   

       不同树种心材与边材的质地和色泽不尽相同，关于木材的更多内容本文暂不涉及，以后有了学习心得再进行补充。