用“三步法”探究叶片的气孔

陈龙干 （高邮市城北中学 江苏高邮 225600）

气孔的结构与功能是初中生物学的一个重要分支内容，因其微小不可见，给学生的认知带来一定的难度。本文借助显微镜让学生亲眼识别气孔，利用气球进行模拟仿真，引导学生从直观感性的角度理解气孔结构与功能的关系，并利用吹气法检验气孔的存在，多角度帮助学生认识气孔、理解气孔。

1 气孔标本的制作法

1.1 气孔材料的选择 叶片的气孔位于叶片的表皮部分，观察叶片的气孔需撕取叶表皮，用显微镜观察。不同的叶片撕取表皮的难度不同，薄而脆的叶片不容易撕取，肥厚的叶片例如蚕豆（Vicia fabaL.）叶、大白菜［Brassica pekinensis（Lour.）Rupr.］、青菜（Brassica chinensis Linn.var.chinensis） 等相对容易撕取。笔者尝试撕取了很多植物的叶表皮，发现木耳菜［Gynura cusimbua（D.Don）S.Moore in Journ.］和韭菜（A.tuberosumRottl.ex Spreng.）是理想的材料，不但容易撕取，且获得的表皮整齐、面积大，适合初学者尝试。韭菜和木耳菜是食用蔬菜方便易得，表皮上的气孔分布较多，学生容易找到。

1.2 叶表皮的撕取方法 获取叶片表皮标本的方法有很多，例如教材中提及的直接撕取法，此外，还有指甲油法［1］、荧光显微镜法［2］、煮沸撕取法［3］等，这里提供另一种方法。以韭菜为例，韭菜的叶片细长、肥厚，在撕取前用小刀轻轻划破叶片的表面（正面或反面），然后在划破处折断叶片并撕取表皮，表皮的长度按需求剪取，并用镊子夹住，置于清水中展平，其他步骤同教材。优点：1）韭菜叶表皮容易撕取；2）撕下的表皮基本不带叶肉；3）表皮上气孔明显，数量多；4）撕取的表皮比较整齐，不容易折叠；5）表皮的宽度合适，长度可随意剪取。肥厚的木耳菜叶片同样是制作叶表皮的理想材料，除了教材中介绍的方法外，木耳菜也可先用小刀划成长条形然后撕取，方法同韭菜。撕取时如果出现叶表皮卷曲的情况，可将卷曲的叶表皮倒过来展放在清水中，这样既节省时间又不浪费材料。

1.3 气孔的观察 教材中的安排是观察蚕豆叶表皮的气孔，学生有时会问：所有植物的保卫细胞是否都一样？气孔是否都一样？课堂上提供不同植物的叶表皮标本，学生通过观察发现不同的植物叶表皮细胞不尽相同，但保卫细胞和气孔是基本相似的。气孔的张开和闭合情况又如何？准备2 份韭菜，1 份浸泡在清水中，1 份暴露在空气中，一段时间后观察制成的标本，浸泡的韭菜保卫细胞是弯曲的，气孔张开；萎蔫的韭菜保卫细胞变直了，气孔变小甚至关闭。可见气孔的张开和闭合与保卫细胞的吸水和失水有关。

2 气孔结构的模拟法

2.1 用气球模拟保卫细胞 保卫细胞的内侧壁较厚，外侧壁较薄，导致保卫细胞吸水时变弯，失水时伸直。这里使用长条形的气球进行模拟，向气球中充气，气球就会鼓胀变直，这是失水状态下的“保卫细胞”；此时如果沿气球的一侧贴上长长的胶带纸，继续往气球里打气，气球就会向贴有胶带纸的一侧弯曲，形似香蕉，这是吸水状态下的“保卫细胞”。贴有胶带纸的一侧模拟保卫细胞较厚的内侧壁。

2.2 用气球围成的圆孔模拟气孔 将上述的2个弯曲的气球两端靠在一起，中间围成的圆孔就是“气孔”。将弯曲的2 个气球慢慢放气，此时2个气球慢慢变直，中间的“气孔”逐渐变小；待气球变直后，继续往2 个气球里充气，气球又向贴有胶带纸的一侧弯曲，弯曲的2 个气球中间围成的“气孔”又逐渐变大。借助气球放气变直，充气变弯的过程，形象模拟了保卫细胞在失水变直和吸水变弯的过程中“气孔”张开和闭合的过程，让学生对肉眼看不见、摸不着的气孔变化有了形象直观的认识，进而理解气孔张开和闭合的原理。

3 检验气孔的吹气法

3.1 用吹气法检验气孔的存在 检验气孔存在的方法有很多，教材上介绍的是热水浸泡法，这里提供另一种方法——吹气法。具体步骤：1）取1 株新鲜的空心菜（Ipomoea aquaticaForsk），去根，保留茎和叶；2）洗净空心菜，将空心菜叶片全部浸没在水中；3）用嘴对着空心菜的茎吹气，观察空心菜叶片表面的变化。随着往空心菜的茎里吹气，空心菜叶片表面逐渐有气泡冒出，吹的气越多，冒出的气泡越明显。显然气体是由空心菜的茎进入，然后通过叶表皮的气孔排出。由此可见，叶表皮上有气孔，气体能通过气孔排出。利用向空心菜的茎中吹气检验气孔，有如下优点：1）空心菜方便易得，可直接到菜市场购买；2）空心菜的茎中空，气体容易经过茎到达叶片；3）空心菜的叶片大、气孔多，产生气泡的现象明显；4）该实验安全、方便，学生可课上做，也可课下做。

3.2 用吹气法检验气孔的通气功能 用吹气法检验气孔，材料的选择很重要。如果茎或叶柄是中空的，容易吹气且冒泡现象明显；反之吹气困难，现象不明显，容易让学生产生疑问。笔者尝试了几种，理想的材料有空心菜、菠菜（Spinacia oleraceaL.）等。课堂上教师可指导学生尝试向不同植物的叶片吹气，观察比较叶片的冒泡现象，从而理解材料选择的重要性。在此基础上，进一步指导学生尝试向不同状态的叶片中吹气（新鲜的叶和萎蔫的叶），观察并比较它们在水中的冒泡情况，学生会看到新鲜的叶片冒泡多，萎蔫的叶片冒泡少，甚至不冒泡。追问：为什么会出现上述情况？ 结合前面所学，学生很快意识到新鲜的叶片冒泡多是因为气孔张开了，萎蔫的叶片不冒泡是因为气孔关闭了，可见气孔的张开和闭合影响着气孔的通气功能，帮助植物适应不同的气候条件。

综上所述，选择好材料借助显微镜观察，让学生从微观层面上知道气孔的存在；利用气球模拟保卫细胞，气球围成的圆孔模拟气孔让学生从直观形象的角度理解保卫细胞，感悟气孔吸水张开、失水闭合的过程；借助吹气法检验气孔的存在，领悟气孔的通气功能，这样学生就可从微观到宏观、从结构到功能全面地认识气孔。