為什麼由死細胞組成的木質部還能運輸水分？

這樣很神祕嗎？告訴你還有更神的！

書本對木質部是這麼描述的：「維管束是貫穿植物根莖葉的管狀構造，依功能區分為運輸有機養分的韌皮部細胞與運輸水分、無機養分(礦物質)的木質部細胞」。你一定還記得，植物細胞外圍由一圈結構緻密的細胞壁支持保護著，死亡的植物細胞便只剩下細胞壁這層空殼子了；虎克利用自製複式顯微鏡所看見的「細胞」，其實就是這個空殼子。問題是，一個個空殼子怎麼變成管子的呢？而這些管子又怎麼能在沒有任何生物能量的加入下對抗地心引力，將水送達幾十公尺高的樹梢上呢？(相較於植物的寂靜，想想你家的抽水馬達吧)

這個故事要從細胞壁的出現開始說起。細胞壁依其結構發生的順序共有三層：中膠層、初生細胞壁與次生細胞壁。細胞壁形成之初是在細胞分裂末期的赤道板上複製染色體移向兩極時，從高基氏體(由許多膜狀扁囊堆疊成，負責細胞分泌功能，類似加工出口區)脫離出來的小泡與微管(一種蛋白質纖維，負責細胞運動、定型功能)集合在赤道板上形成細胞板，新的多糖物質(果膠質為主)沉積在細胞板上建構出中膠層，之後細胞合成一些纖維素附著在中膠層的兩側形成初生細胞壁。當細胞成熟不再生長後﹐一層層新的纖維素以及木質素陸續添加在初生細胞壁上於是次生細胞壁出現了。(如下圖)初生細胞壁每添加一層纖維素﹐纖維素面排列的方向就改變一次(縱向或橫向)﹐產成不規則的交錯網狀結構﹐這樣加厚的結果﹐使整個植物體有了支撐的物理基礎，同時細胞壁的纖維素化學屬性也提供了植物吸水的動力來源。

這就是纖維素的結構，以後你會知道什麼是氫鍵，總之它造成纖維素極度親水的特性，意即纖維素可吸水。

 

如果我們把組成木質部的細胞想像成一個長方形盒子並直立面對著你，你將會很驚訝地發現，上下兩面被打通了，只保留前後左右四面細胞壁！由於木質部細胞並非一開始就是死細胞，而是經由細胞分裂產生的正常活細胞，但在成熟過程中特化為專門運輸水分的構造，因此木質部細胞是後來才分解掉上下兩面細胞壁，還有阻礙水流的膠狀細胞質與細胞核(韌皮部不適合用來運輸水分的原因可以理解了吧)，最終失去一切生命現象(失去生命竟然是成熟的起點，不可思議吧！)；這與人類紅血球成熟特化過程中失去粒線體與細胞核是不是很像？

這個成熟過程中最大的謎團就是：細胞怎麼知道選擇性的分解部分細胞壁？這與細胞啟動自殺程式是不同的，細胞自滅相對簡單，選擇性的剪裁要考慮的反而比較複雜。植物細胞能辨別方位嗎？還是利用水的壓力差來啟動分解機制？抑或是先在其他面細胞壁上添加一些阻止被分解的材質？希望以後有同學能夠回答我這些問題。

講了這麼多，好像沒有回答你的問題，那是因為這個問題的答案很清楚，而且你還親身經歷過：你一定知道滲透作用(水上升的推力)、毛細作用與蒸散作用(請參閱下圖)，

 

隨著蒸散作用的進行，氣室內的負壓越來越大，吸水的力量也隨之提升。

請問以上這三種植物體內水分運輸的動力，哪一項需要活細胞所釋出的生物能量？所以還需要解釋嗎？好吧抄一段書上的說明給你看看：

陸生維管束植物所需的水分是由根部從土壤中吸收後，經過根和莖的木質部運送到葉、花、果實等器官中。在水分運輸途徑中，水分沿著木質部上升的動力，主要是蒸散拉力。植物的蒸散作用越強，從木質部中拉水的力量也就越大(這是因為在葉部氣室附近的木質部細胞壁內因蒸散作用而失去水分，這會造成一股負壓從而產生吸力，有點兒像你用吸管吸取飲料時嘴巴內的壓力狀態)。另外，在木質部中水分子之間的內聚力很大，從而形成一條連續的水柱(毛細作用)，這就保證了水分可不斷向上運輸。此外，儘管根壓(滲透作用造成的)在植物水分的正常運輸中作用並不大，但是多年生木本植物在早春尚未展芽之前，或土溫高，水分充足，大氣相對濕度大以及蒸散作用小時，根壓對水分的上升就會有較明顯的作用。在各類植物的木質部中，水分運輸的速度差別較大。據統計﹕有些木本被子植物的水流速每小時可達20～40公尺；在某些裸子植物則每小時還不到0.6公尺。草本植物中水流速度與木本被子植物相似。此外，在同一枝條上，被太陽照射部分的水流速度大於不直接照射的部分﹔同一植株中，晚上水流速度小於白天。水分在植物體內的運輸，主要是由下而上，除此之外﹐還有橫向的運輸。

大自然的能量無所不在，瞧瞧維管束植物如何就地取材並巧妙地結合運用滲透壓、內聚力、附著力以及負壓等力量來完成生活所需。人類要向大自然學習的東西還多著呢。