你試過用廚房里的菠菜“吹泡泡”嗎?
一片看起來平平無奇的菜葉,
從葉脈輕輕一吹,
葉面突然開始咕嚕冒泡;
實驗器材
新鮮菠菜葉(帶葉柄)、水盆、剪刀、所標杯
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實驗步驟
挑一片比較完整、較新鮮的菠菜葉,用剪刀剪下,盡量保留一小段葉柄。
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往水盆中加入適量清水,將菠菜葉完全浸沒在水中。
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第三步:
嘴部對著葉柄一端,向葉片內部吹氣。你會看到葉片表面,尤其是某些局部位置,開始冒出明顯的大氣泡。
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第四步:
用剪刀在主葉脈或較粗的側葉脈上剪一刀,再次輕輕吹氣。這時常能看到斷口附近冒出更細、更密、更連續的小氣泡。
安全提示:小朋友和大學生使用剪刀請在家長指導下進行!
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第五步:
另取一杯加入食用色素的清水。將剪開的粗葉脈一端浸入色素水中,從另一端輕輕吸氣。最后你會看到帶顏色的水被“拉”進葉脈,沿著葉脈向葉片內部推進。
溫馨提示:演示起見添加色素,注意預防液體誤吸入口中。
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第六步:
把菠菜葉取出,對著光觀察。你會發現葉脈就像一張分叉的地圖,而剛才氣泡和色素經過的路徑,正是在把這張地圖一點點“顯影”。
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原理解說
很多人以為,葉子就是薄薄一片綠。但要是從植物學角度看,它可不是一塊實心板,更像一種夾層結構的生物海綿。葉片最外面是上表皮和下表皮,中間夾著葉肉組織。靠近上表皮的那層叫柵欄組織,細胞排得比較緊,主要負責吸收光、進行光合作用;靠近下表皮的是海綿組織,細胞之間留了一大堆彼此連通的空隙,就像藏在葉片里的小型空氣倉庫。這些空隙再通過葉表面的氣孔跟外界連通。平時植物吸收二氧化碳、釋放氧氣、散出水蒸氣,主要就靠這套系統完成。
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所以,當你從葉柄或者粗葉脈的一端吹氣,空氣會優先鉆進阻力小的內部通道。一部分沿著葉脈中的維管束走,一部分跑到葉肉組織之間本來就有的空隙里。因為整片葉子泡在水里,空氣一旦從氣孔、小傷口或者葉緣這些低阻位置鉆出來,就會在水中形成氣泡。葉片完整的時候,出口比較分散,很多小氣泡還會在葉面上匯到一起,肉眼看起來就是比較大的泡。
把葉脈剪斷后,情況就更明顯了。葉脈里的維管束包含木質部,木質部由許多細長的導管和管胞組成,原本負責輸送水分,本身就是一套低阻力通路。剪開之后,這些微小管道直接暴露在水里。你再輕輕一吹,空氣就會從一排排小出口連續冒出,于是看到的氣泡更細、更密,也更穩定。
至于色素水被吸進葉脈這一幕,可以把它看成一次簡易的造影。葉脈是葉片里的運輸管網。當你在一端制造吸力,葉脈內部壓強降低,外面的色素水就會被壓進這些通道,并沿著葉脈往前走。原本看不見的輸水路徑,就這樣被染了出來。
把這個現象放回真實的植物體內,會更有意思。植物沒有心臟,也沒有動物那樣的泵,卻能把水從根部一路送到葉片,甚至送到高高的樹冠。這里面有一個很重要的過程:蒸騰作用會在葉片端制造負壓,再借助水分子之間的內聚力,以及水分子和導管壁之間的附著力,把整條水柱持續往上拉。實驗中你輕輕一吸,其實就是臨時扮演了一次植物的蒸騰系統。
下次吃菠菜時,是不是對它多了一份敬意?
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