关于植物气孔的系列探究

包羽宸 江柯成

我摘下一片树叶，发现叶柄是中空的。我突发奇想：如果往里面吹气，叶片会鼓起来吗？我对着叶柄使劲吹气，可叶片并没有鼓起来。我大胆猜测 ：是不是叶片表面有小孔，让气跑走了？

我用肉眼仔细观察，只看到了叶脉 ；我再用放大镜观察，还是一无所获。正当我束手无策时，妈妈提议：“你把叶片放到水里看看。”于是，我把叶片放进水里，发现叶片上竟然冒出了小气泡。真是太神奇了！

出于强烈的好奇心，我查找了相关资料。原来，叶片上确实有气孔，这些气孔是植物与外界进行气体交换的“窗口”。而且气孔非常小，是由一对半月形的保卫细胞围成的空腔，需要用高倍显微镜才能观察到。于是，我购买了显微镜，和朋友一起开启了植物气孔的探究之旅。

问题1：植物的叶片上都有气孔吗？

我们选择了迎春花、松树、蚕豆、绿萝四种植物，把植物叶片的永久装片放在显微镜下，仔细观察其细胞结构。

通过观察，我们发现不同叶片的细胞结构大不相同。蚕豆叶片、绿萝叶片上的气孔较多，而迎春花叶片、松树叶片上未发现明显的气孔。

查阅资料后得知：植物叶片表皮细胞的气孔密度与植物属性有很大关系。叶片表皮气孔小而少的植物，表面有蜡质层，水分不易流失，有耐旱的属性。反之，表皮气孔多的植物具有耐涝的属性。

因此我们判断：迎春花、松树是耐旱植物，蚕豆、绿萝是耐涝植物。经查询，我们的判断基本正确，其中，蚕豆虽然适宜在湿润的环境中生长，但耐涝性不是很强。

迎春花叶片：整体呈长条带状，中间有空隙，栅栏组织和海绵组织结构清晰，未观察到明显的气孔。

问题2：气孔在哪里？

叶子上所有的部位都有气孔吗？为了弄清楚植物叶子的哪些部位有气孔，我们选取了两种陆生植物（多肉、绿萝）和两种水生植物（浮萍、睡莲），将植物叶片的上表皮、下表皮、叶柄分别制作成临时装片，放在显微镜下进行对比观察。

知道多一点

装片可分为临时装片和永久装片。临时装片是在做实验时当场制作或近期制作的，不能长期使用。永久装片由专业人士制作，经过特殊处理，观察到的细胞结构比较清晰，可供长期反复使用。

绿萝：叶片上表皮细胞紧密排列在一起，形状似长方形，未发现气孔；叶片下表皮细胞多为六边形，气孔数量较多；叶柄横切面的细胞分布很整齐，未发现气孔。

多肉：叶片上表皮细胞结构清晰，有立体感，气孔分布较少；叶片下表皮叶肉细胞分布较多，气孔较多，像花蕊一样被围在中间；叶柄的细胞结构不明显，类似砖块表面。

浮萍：叶片上表皮能明显看到紧密排列的气孔，且气孔基本都处于闭合状态；叶片下表皮細胞呈不规则形状，未发现气孔；叶柄上的长条状细胞排列紧密，未发现气孔。

睡莲：叶片上表皮细胞排列紧密，气孔分布较多；叶片下表皮细胞分布较松散，细胞结构不明显，未发现气孔；叶柄上有很多奇特的连珠状细胞，未发现气孔。

经过观察，我们惊奇地发现，陆生植物与水生植物的气孔分布完全不同。绿萝叶片和多肉叶片的下表皮气孔多而密，上表皮气孔少或未被发现 ；而睡莲叶片、浮萍叶片的下表皮气孔少，上表皮气孔分布多。

我们查阅资料后得知：由于水生植物要吸收空气中的气体，所以气孔多分布在叶片上表皮 ；而陆生植物为了防止温度过高，气孔多分布在叶片下表皮。对于我们来说，这是一个新的发现！

问题3：气孔为何有的张开、有的闭合？

我们在观察植物气孔的过程中，发现了一个有趣的现象：有的气孔是张开的，有的气孔是闭合的。这是为什么呢？

我们查阅资料后得知：气孔的开闭与其作用有关。气孔的开闭由保卫细胞控制，主要用于植物的气体交换和水分调节。通常情况下，每当太阳升起的时候，气孔慢慢张开，空气进入气孔，为叶片制造有机物提供二氧化碳；当然，水分也会通过气孔散失。当夜幕降临时，叶片的生产活动就停止了，大多数气孔缩小或闭合，蒸腾作用随之减弱。

许多现代农业技术和生物技术都与气孔的开闭机制密切相关。例如，在种植水稻、玉米时，可以通过植物基因编辑技术来调控气孔的开闭，提高农作物产量。

问题4：植物的其他结构有气孔吗？

除了叶子，植物的其他部位（根、茎、果实）有气孔吗？带着疑问，我们又马不停蹄地对大蒜、青菜、茄子、橘子等进行观察。我们发现气孔多存在于植物的地上部分，尤其是叶片，在有些植物的幼茎、花瓣上也可以观察到气孔。

通过这次活动，我们发现科学探究真是一件有趣的事。科学世界有着无穷奥秘，通过细致观察与持久探究，我们就能发现隐藏在普通事物中的神奇之处。