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植物的茎杆为什么是圆柱形的

自然界中的植物种类繁多,大小、颜色、形态各异,它们的叶子、花、果实和种子的形状也千变万化。但是,如果我们仔细观察,可以发现它们有一个共同点,我们看到的植物,不论直着长还是弯着长的,不管是高的还是矮的,几乎所有植物的茎杆都是圆柱形的。这是为什么呢?

植物的茎杆为什么是圆柱形的

世界上所有的生物为了生存,总是朝着对环境更具适应性的方面发展,植物也是如此,茎杆长成圆柱形就是自身生长繁衍的需要,其益处多多。

首先,几何学知识告诉我们,表面积相同的情况下,圆柱体的体积最大。植物的茎担负着运输、储藏养料和水分的两大重任,不管是运输,还是作为储藏的仓库,都得需要空间。如果有同样数量的材料,希望做成容积最大的东西,显然,圆形是最合适的形状了。因此圆形茎杆的细胞数量、导管和筛管的分布数量要比其他形状的多的多,这样,圆形茎杆输送水分和养料的能力就更大,以及储藏一些光合作用的产物的容量也更大,更有利于树木的生长。几何学的知识还告诉我们,如果体积相同,那么圆柱体的表面积最小。所以,圆形的茎杆表面积最小。而露在外面的越少,受病、虫危害的机会也就越少了。

其次,由于圆柱形的容积最大,使圆柱形茎杆具有最大的支持力。一棵大树,有庞大的树冠,要靠一根主干支撑,一些果树还要挂上成千上万的果实,水稻和小麦细长的茎秆要支撑起沉甸甸的穗子,这么大的重量,必须有强有力的茎杆来支撑。所以树木往往要生长到一定时候才开始结第一次果实,在这一段漫长的时间里,它们主要的任务是建造自己的躯体,这需要耗费大量的养分,如果不是采用消耗材料最省而功能最大的结构,就会造成浪费,使结果年龄推迟,树木本身繁衍后代的时间也拉长了,这对树木来说是不利的。

再次,对于植物特别是高大的树木来说,圆柱形结构的茎杆对防止外来伤害也有许多好处。植物茎杆如果是正方形、或是长方形、或是圆以外的其他形状,那么,它们必定存在着棱角和平面。而棱角最容易碰伤和被动物啃掉的,平面又容易摩擦。植物的皮层是输送水分和营养物质的通道。皮层一旦损伤而中断,就会死亡。好在树干是圆柱形的,就是损伤,也是局部,其他部位皮层,照样可以输送水分和营养,供其生长。

另外,圆柱形植物茎杆可以很好地防止风暴的袭击。乔木、灌木和部分草本植物等都属于多年生植物,它的一生难免要遭受风暴等自然灾害的袭击。随着大气环流以及其它气象条件的变化,风的方向在一年四季中也是不断改变的。圆柱形的茎杆遇到任何方向吹来的大风,都容易沿着圆面的切线方向掠过,受影响的只是较小一部分。如果茎杆是正方形、长方形等形状等其他形状,受风力袭击就会大大增加,植物就会被风吹歪、刮倒、刮断而死亡。因此植物茎杆长成圆柱形是最适宜的。

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