染色、橫切、看見驚奇!芹菜斷面中隱藏的精巧輸水網絡。

我是科學訓練師桑子研。每天都是實驗。

在超市買得到的芹菜,竟然可以變成理科實驗的材料。聽到這樣的說法,你會不會有點驚訝呢?實習生I同學提出了「芹菜的哪裡有導管?」這個問題,並嘗試用紅色墨水來做染色實驗。準備的材料非常簡單:芹菜、紅色墨水、切割墊和美工刀。看似普通的材料,卻讓我們看見了植物身體精巧的設計藍圖。

什麼是「導管」?植物體內的水之通道

在開始實驗前,先補充一點小知識。植物體內有負責運送水分與養分的管道。其中,負責把根部吸收的水分與無機養分運送到葉子的,就是所謂的導管。其實導管是由已經死亡的細胞堆疊而成,只剩下細胞壁,形成像「中空管子」一樣的結構。也就是說,沒有生命的細胞,卻在幫助植物運送維持生命所需的水分。光是這一點,就很有意思了吧。本次實驗,就是要用紅色來讓這些看不見的管道變得可見。

5小時後

將芹菜浸泡在紅色墨水中5小時後,可以看到莖和葉子出現了部分變紅的現象。並不是整體均勻染色,而是只有特定的紋路變紅,這正是觀察的重點。用刀切開芹菜的橫切面後,可以清楚看到吸水的部分以紅色小點的形式浮現出來。

這是染色前

這是染色後

導管的位置,就像地圖一樣被標示出來。若將莖縱向切開,還可以發現這些紅點是一路連成直線的。這讓我們直觀地理解到,導管不是零散分布,而是從根部一路連接到葉子的連續管道。

葉脈其實是「網狀水路」

觀察葉子的部分會發現,並不是整片葉子都變紅,而是只有水流經的地方呈現出像網狀一樣的分布。

這就是葉脈的真面目。葉脈是由導管與篩管組成的束狀結構,形成遍布整片葉子的運輸網絡,把水分與養分送到每個角落。就像城市裡的自來水管網一樣,植物體內也有一套精密的輸送系統。

1天後

浸泡一天之後,染色的狀況變得更加明顯。

隨著時間增加,導管的分布越來越清晰。對比5小時與24小時的結果,也能感受到植物持續吸水的過程。

芹菜之所以適合做這個實驗,是有原因的。它的維管束較大,而且莖粗好切,非常容易觀察橫切面的結構。同時又是常見食材,取得方便且安全,作為實驗材料非常理想。

順帶一提,植物能將水從根部拉到葉子的機制,來自於「蒸散作用」。當葉面水分蒸發時,會產生向上的拉力,把導管中的水往上帶動,就像整株植物是一個天然的幫浦。紅色墨水能夠一路上升,也正是靠著這個力量。

下一步:挑戰其他蔬菜

完成芹菜實驗後,I同學立刻提出新的問題:「其他蔬菜會是怎樣呢?」並繼續展開研究。

像是白菜、紅蘿蔔、生菜等,不同蔬菜的導管分布與粗細都略有不同。當你用「導管在哪裡?」這樣的視角重新觀察餐桌上的食物時,也許平凡的一餐就會變成一場有趣的科學探險。在家也能輕鬆嘗試,推薦你親自做做看。

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