日期:[2018年12月17日]
-- 华商报 --
版次:[C3]
与众不同的气生根
西北大学附中高三春笋班 张海月
在我们的印象里，植物的根都是向下生长，藏在地面以下的，因为土壤的成分非常丰富，包括矿物质、有机质、活的有机体、水分和空气，这样的环境可以为植物提供所需的营养物质，使它们健康茁壮地生长。然而，有些植物的根不长在地下，而是生长在空气中，甚至向上生长。这种生长在地面以上、暴露在空气中，有着吸收气体保持水分，并且支持植物体向上生长的根，名为气生根，是非常特殊的一类根。
植物的根是植物赖以生存的生命线，它在植物一生的生长中发挥着至关重要的作用。根主要的功能为固持植物体，吸收水分和溶于水中的矿物质，同时将水分与矿物质运输至茎，以及储存养分。那么根是如何进行养分运输和分配的呢？根系吸收的矿质养分，一部分在根细胞中被同化利用，另一部分经皮层组织进入木质部运往地上部分。植物地上部分绿色组织合成的光合产物及部分养分经韧皮部输送到根部，构成植物体内的物质循环，调节养分的分配。然而气生根又具有它独特的功能及运输方式。
根据不同的功能，可把气生根分为呼吸根、攀缘根、支柱根三种类型。
植物大多为地下根，是因为土壤中的营养物质丰富，那么气生根在空气中生长想必也是因为空气中有植物所需的其他物质吧。众所周知，土壤中空气缺乏，容易造成根部呼吸困难，然而空气中含有比地下更丰富的氧气。有些植物，由于长期生活在缺氧的环境中，渐渐形成一种向上生长、露出地表或水面的根。这些根具有发达的通气组织，表皮又有皮孔，可以把空气输送到地下，供给地下根呼吸，因而叫做呼吸根。呼吸根也是气生根的一种。比如广东沿海一带的红杉和生长在水边的水松等。
在许许多多的寺庙中，我们常常可以见到橘红的凌霄花，它们或是依附墙壁而生，或是缠绕在其他较为高大的树木上。凌霄花就是依靠攀缘根才可凌霄枝头。攀缘根通常从藤本植物的茎藤上长出，这类根扁平，能够分泌黏液，犹如一只只小手牢牢地抓住攀附的其他物体使细长柔弱的茎能领先其他物体向上生长。如常春藤、凌霄等都具有攀缘根。
去过海边的人都知道海边常常有海风，有些植物为了能够在海边生长，长出了很多能够抵御海风的支柱根。再比如我们都很爱吃的玉米，它的茎秆基部生出许多根，可以支持植株直立，从而减少倒伏，增加产量。它是生长在地面以上空气中的根，当植物的根系不能支持地上部分时，常会产生起支持作用的不定根。是较近地面上产生的，不断地延长后，根先端伸入土壤，并继续产生侧根，能成为增强植物整体支持力量的辅助根系，因此称为支柱根。如玉米、热带榕树的独木成林现象及板根。
知道了这么多种类的气生根，拥有智慧的人类根据气生根的不同特点进行了仿生学改造。将自然界中植物生长的闪光点运用在人类社会生产实践中。
如建筑学中的群桩基础，群桩基础是由多根桩组成的桩基础。某些地区由于地处板块交界处，容易发生地震等自然灾害，因此房屋的建造以及房屋的牢固性就尤为重要。在发生地震时，桩基承受较大的水平荷载，由于群桩效应的影响，群桩中各桩基的承载力相比单桩要小得多，并且由于边缘效应和影子效应的影响范围不同，前排桩（加载方向前的第一排桩基）水平承载力相比其他各排桩是最大的，而其余各排桩水平承载力相比单桩来说下降更多。如此一来就使房屋的稳定性大大提升。气生根中支持根和呼吸根分别相像于群桩基础上低桩承台群桩基础和高桩承台群桩基础。由于支持根和呼吸根可以有效抗倒伏，当建筑设计对横向受力要求较高时，可以深入地研究支持根和呼吸根，从而得到启发，与气生根中的攀缘根形态相似的例子有航天飞机与发射塔，布达拉宫与红山。
仅仅是对于气生根的学习与研究，我们就获得了这么多的启发，看来人类对于自然的探索仍不能停歇。我们应该更加努力地学习，不断探索，造福人类。
参考：
【1】树木仿生在建筑工程中的应用［J］.郑君华.门窗.2015（09）
【2】植物的根和建筑仿生［J］.岳喜军.雷胜友.刘鹏惠.会清.建筑技艺.2010（02）
【3】玉米可利用气生根进行高效生物固氮［J］.王超.白洋.中国科学：生命科学.2018
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植物的根是植物赖以生存的生命线，它在植物一生的生长中发挥着至关重要的作用。根主要的功能为固持植物体，吸收水分和溶于水中的矿物质，同时将水分与矿物质运输至茎，以及储存养分。那么根是如何进行养分运输和分配的呢？根系吸收的矿质养分，一部分在根细胞中被同化利用，另一部分经皮层组织进入木质部运往地上部分。植物地上部分绿色组织合成的光合产物及部分养分经韧皮部输送到根部，构成植物体内的物质循环，调节养分的分配。然而气生根又具有它独特的功能及运输方式。
根据不同的功能，可把气生根分为呼吸根、攀缘根、支柱根三种类型。
植物大多为地下根，是因为土壤中的营养物质丰富，那么气生根在空气中生长想必也是因为空气中有植物所需的其他物质吧。众所周知，土壤中空气缺乏，容易造成根部呼吸困难，然而空气中含有比地下更丰富的氧气。有些植物，由于长期生活在缺氧的环境中，渐渐形成一种向上生长、露出地表或水面的根。这些根具有发达的通气组织，表皮又有皮孔，可以把空气输送到地下，供给地下根呼吸，因而叫做呼吸根。呼吸根也是气生根的一种。比如广东沿海一带的红杉和生长在水边的水松等。
在许许多多的寺庙中，我们常常可以见到橘红的凌霄花，它们或是依附墙壁而生，或是缠绕在其他较为高大的树木上。凌霄花就是依靠攀缘根才可凌霄枝头。攀缘根通常从藤本植物的茎藤上长出，这类根扁平，能够分泌黏液，犹如一只只小手牢牢地抓住攀附的其他物体使细长柔弱的茎能领先其他物体向上生长。如常春藤、凌霄等都具有攀缘根。
去过海边的人都知道海边常常有海风，有些植物为了能够在海边生长，长出了很多能够抵御海风的支柱根。再比如我们都很爱吃的玉米，它的茎秆基部生出许多根，可以支持植株直立，从而减少倒伏，增加产量。它是生长在地面以上空气中的根，当植物的根系不能支持地上部分时，常会产生起支持作用的不定根。是较近地面上产生的，不断地延长后，根先端伸入土壤，并继续产生侧根，能成为增强植物整体支持力量的辅助根系，因此称为支柱根。如玉米、热带榕树的独木成林现象及板根。
知道了这么多种类的气生根，拥有智慧的人类根据气生根的不同特点进行了仿生学改造。将自然界中植物生长的闪光点运用在人类社会生产实践中。
如建筑学中的群桩基础，群桩基础是由多根桩组成的桩基础。某些地区由于地处板块交界处，容易发生地震等自然灾害，因此房屋的建造以及房屋的牢固性就尤为重要。在发生地震时，桩基承受较大的水平荷载，由于群桩效应的影响，群桩中各桩基的承载力相比单桩要小得多，并且由于边缘效应和影子效应的影响范围不同，前排桩（加载方向前的第一排桩基）水平承载力相比其他各排桩是最大的，而其余各排桩水平承载力相比单桩来说下降更多。如此一来就使房屋的稳定性大大提升。气生根中支持根和呼吸根分别相像于群桩基础上低桩承台群桩基础和高桩承台群桩基础。由于支持根和呼吸根可以有效抗倒伏，当建筑设计对横向受力要求较高时，可以深入地研究支持根和呼吸根，从而得到启发，与气生根中的攀缘根形态相似的例子有航天飞机与发射塔，布达拉宫与红山。
仅仅是对于气生根的学习与研究，我们就获得了这么多的启发，看来人类对于自然的探索仍不能停歇。我们应该更加努力地学习，不断探索，造福人类。
参考：
【1】树木仿生在建筑工程中的应用［J］.郑君华.门窗.2015（09）
【2】植物的根和建筑仿生［J］.岳喜军.雷胜友.刘鹏惠.会清.建筑技艺.2010（02）
【3】玉米可利用气生根进行高效生物固氮［J］.王超.白洋.中国科学：生命科学.2018
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