寻找自然生命的力量种子第三章为大地

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为大地带来新生命（萌发）

隆冬腊月，天寒地冻，冷风如刀，往日郁郁葱葱的山林田地在寒风的肆意扫荡之下早已失去了色彩，变得苍凉孤寂，就连那鸟兽飞虫也没有了声响，不知躲藏到哪里去过冬了。可是一旦春风袭来，那枯草遍地的山林很快就又添上了一抹淡淡的青绿；河边路旁的柳枝也不知什么时候抽出许许多多的嫩芽，享受着春日阳光的温暖；田边洼畔的秧苗更是伸着两只丫角似的小叶子从土地里冒了出来，随着微风自由舞动。渐渐的，大地又被植物的翠绿浸染，就连空气中也尽是植物清幽的芳香。

此刻，如果仔细观察就会发现，那些给大地披上绿色彩衣的植物中，有一些原本就挺立在土地上，只是畏惧凛冽的寒风，不得不在冬季“蜷缩”起来，而另一些则属于新生，是一颗颗种子萌发后，为大地带来的新的绿色生命。

一粒细小的种子长成一株幼苗，这其中自然有许多微妙的作用，不过最基本的是要种子能够萌发，自身具备萌发的条件，也就是拥有完整的、有活性的胚。“完整”十分好理解，就是种子的胚要具备胚根、胚芽、胚轴和子叶。至于“有活性”指的就是胚具有生命活力，能够正常呼吸和吸收养分。

从外面来看，种子就像睡着了一般。可是当条件适合的时候，种子里的小生命就会破壳而出，用自身携带的营养成分把自己喂得饱饱的，然后茁壮成长，最终出现在明媚的阳光下。这个过程看似简单，但实际上十分得复杂。因此，在对其进行详细介绍之前，我们需要对种子里包含哪些成分进行简单了解。

和所有生命一样，种子里也包含了水分、糖类、脂类、蛋白质等成分。水是种子进行新陈代谢时主要的参与者，分为自由水和束缚水。自由水就像是河水一样，能够自由流动，可以溶解各种化学物质，也能够作为运输工具，为种子的胚运送养料。而束缚水是种子内不能够自由流动的水，它们被各种细胞和物质紧紧地吸附住，就像是为其带了一副沉重的镣铐一般。在种子萌发过程中，这两种水是能够进行转化的，从而影响种子新陈代谢的程度。自由水越多，种子里各种物质的粘度就会越小，各种代谢就会越旺盛，从而有利于种子萌发。

种子进行萌发时，要消耗大量的能量。这些能量来自哪里呢？种子和人一样，时刻都在呼吸。当它们进行呼吸时，种子里的各种组织就会将储藏的糖类物质进行分解，释放大量的能量，维持种子各种生命活动。因此，所有种子均含有糖类，只是不同的种子糖类含量有所不同，一般占去除水后的种子重量的百分之二十五至百分之七十之间。淀粉是种子中分布最为广泛的糖类，尤其是在禾谷类作物种子中含量极高。

糖类是种子最为重要的供能物质，种子的一切活动所消耗的能量都直接来自糖类。可是和脂肪相比，糖类储存能量的本领要低得多。因此，很多种子都选择用脂肪作为主要的储能物质。当然，在种子萌发过程中，脂肪不能直接为种子提供动力，它需要先转换成糖类才行。除了脂肪，磷脂是种子内另一种十分重要的脂类物质，它可以吸附大量的水分，在细胞周围形成一个个“保护罩”，将氧气隔离开来，从而防止细胞氧化，使种子长期保持活力。

和其他几种物质成分相比，蛋白质的重要程度要高得多。种子植物之所以要产生种子，目的就是为了利用种子将种族的基因传递下去，因此种子包含了双亲的全部遗传信息。蛋白质作为构成遗传物质的主要成分，在每一粒种子的每一个细胞都有分布。比如，扁豆、南瓜等种子在其子叶或胚乳中就有大量的蛋白质。我们刚刚提过，胚要有生命活力，种子才有可能萌发。这种活力的体现之一就是蛋白质能够自由分解和合成。可是如果种子被煮熟了，里面的蛋白质就会凝固，胚也会死亡，这时种子无论如何都没办法萌发了。

种子的成分十分复杂，除了含量比较多的水分、糖类、脂类和蛋白质外，还有各种酶、激素、维生素、矿物质和色素等。这些物质虽然在种子中含量很少，但对种子萌发都具有极大的意义，是不可缺少的。

除了种子自身，外部条件也是种子萌发的关键，也就是要有充足的水分、适宜的温度和足够的空气。除此之外，有的种子萌发还需要光参与。如果没有它们帮忙，种子会一直沉睡下去。如果睡的时间太长，种子会失去生命活力，再也无法生根发芽。

种子在干燥的环境中是绝不会发芽的，想要发芽，必须先要吸收足够多的水。不同的种子在萌发前吸水量不同。通常，含蛋白质较多的种子，如大豆、花生等吸水较多，而禾谷类种子，比如小麦、水稻等以含淀粉为主，吸水比较少。当然，种子吸水也是有一个临界值的，在这个临界值以下，种子是不能萌发的。通常，种子吸收的水分要占到本身重量的百分之二十至百分之五十甚至更多才有可能萌发，比如水稻为百分之四十，棉花为百分之五十二，豌豆为百分之一百八十六。这种萌发时吸水量的巨大差异，主要是种子所含的成分不同引起的。因此，对于不同的种子要区别对待，提供适量的水分，为其萌发创造良好的条件。

种子吸水，基本上都是物理现象。种子浸入水中，或者落到潮湿的土壤中，内部的亲水物质便开始吸引水分子。水分子无孔不入，它会向构成种子的各种物质的分子间浸入，也会向细胞间隙和细胞里面的物质渗透。种子吸饱水后，体积增大，变成一个大胖子，对外部产生很大的压力。这种力量不仅能撑开土壤，而且能胀破软化的种皮，让胚破皮而出。无论种皮多么坚硬，即使被困在石头一样坚硬的种子里，胚也能在水的帮助下成功萌发。因此，水成为了打开种子大门的钥匙，将种子的命运牢牢掌握在手中。

不仅如此，水还有更重要的化学作用。储藏在种子内的大部分物质，都是不能在水中溶解的。因此，尽管种子中一直有大量的营养物质存在，但这些物质基本上都不能被利用。可是，当种子变成一个充满水的大胖子时，这种情况就会有所转变。

种子吸饱水后，呼吸和代谢作用急剧增强，各种激素被释放出来，促使原本沉睡的细胞组织开始合成各种酶。这些酶就像是会施魔法的小仙子，将胚乳、子叶中贮存的淀粉、蛋白质水解，变成可以溶解在水中的麦芽糖、葡糖糖、氨基酸等。

大麦是一种常见的作物，它的种子吸收大量水分，极大膨胀后，胚首先释放一种叫作赤霉素的激素，这种激素被转移到胚乳的最外层组织，开始诱导细胞合成由淀粉酶、蛋白酶等组成的水解酶。水解酶合成后，就会陆续将胚乳中的淀粉、蛋白质水解。水解产物不断被输送给胚，供其生长，由此开启了一系列复杂的种子萌发过程。

要证明种子萌发时，淀粉会转化成可以被胚吸收的糖类是非常容易的。我们可以取一粒没有萌发的生麦子和一粒已经发芽的麦子，然后把它们放在嘴里一咀嚼就明白了。因为前者里面都是淀粉，尝起来淡而无味；而后者里面是麦芽糖，尝起来甜津津的。

当然，我们也可以用科学实验进行验证。我们都知道，淀粉遇到碘溶液就会变蓝色，而斐林试剂（一种化学试剂）与麦芽糖在加热情况下，能够生成砖红色的沉淀物。因此，将发芽的小麦种子分成两份，分别滴入碘溶液和斐林试剂后，我们会发现滴入碘溶液的那一份并没有变成蓝色，而滴入斐林试剂的那一份出现了砖红色的絮状物质。这说明，发芽的小麦种子里原本储藏的淀粉转变成了麦芽糖。

尽管这个实验不能完全说明种子萌发时，所有储存的营养物质会在多水的环境中分解转化，但至少说明一部分糖类确实会水解。事实上，像含有大量脂肪、蛋白质的种子，当发芽时，都会在不同的酶的作用下，将脂肪、蛋白质转化为可溶于水的物质。

在种子内部，各种各样的酶在起作用时，是少不了水参与的。水不仅要将各种酶溶解，还要参与到各种化学反应中，并将各种溶解物带到胚里，供胚吸收生长。所以，当种子萌发时，水除了物理作用外，还有着极其微妙的化学作用。

和水相伴的是合适的温度。不管是动物，还是植物，又或者是种子，进行各种生命活动都需要一个合适的温度。大部分种子会在十至二十摄氏度之间发芽，因此有着温暖阳光，微风和煦的春季最适合种子萌发。如果超出这个温度，种子萌发就会变得十分困难和缓慢。如果超出这个温度范围太多，种子就不会发芽。由此可见，温度会支配种子萌发。可这又是为何呢？

温度影响种子萌发的原因是多方面的。在温度过低或过高的情况下，种子的一切生命活动都会大大减弱，因为温度过低会妨碍种子吸收水分，影响液体的扩散，同时降低酶的活性；温度过高不仅会降低酶的活性，甚至会让酶完全失去作用，从而妨碍种子进行旺盛的呼吸和代谢，进而影响酶对淀粉、脂肪、蛋白质的转化作用。因此，种子即使得到充足的水分和空气，但如果温度不适宜，也是不能萌发的。

当然，在一个适合的温度范围内，种子的萌发也是有最理想的温度的。在这个温度下，酶的活动力和催化能力、种子的吸水能力最强，最有利于种子萌发。不过，对于不同种类的植物种子来说，它们的萌发温度要求是不同的。比如，小麦种子在二十四至二十五摄氏度之间，只需要两三天就能萌发；蚕豆、莴苣、芹菜、菠菜等只能在二十摄氏度左右下萌发；烟草种子萌发的适宜温度是二十四摄氏度，而在三十摄氏度时则明显受到抑制。一般来说，凡是起源于热带、亚热带地区的植物，种子萌发时大多喜欢较高的温度，比如水稻、玉米、棉花、黄麻等；而生长在在温带、寒带的植物，种子萌发对温度的要求则恰好相反。当然，有的种子萌发时对温度要求不是很严，适宜萌发的温度比较宽泛，比如油菜种子在十五至四十摄氏度范围内均可萌发。

如果周围的温度很低，甚至能让水结成冰，那么种子就不可能发芽了吧？很多人都有这样的想法，可实际上却有很多种子竟然能在冰雪中发芽。对此，我们也可以做一个简单的实验加以证实。

在一块冰上钻几个小孔，将种子放到里面，再拿一块冰，将小孔盖上，然后放进冰箱中。大约两个月后，我们将冰块拿出来就会发现，像黑麦、小麦、虫豆、甘蓝、芥荣等植物的种子竟然都发芽的，它们细小的根，深入到冰块中。这种有趣的现象实在不可思议，但的确可以证明，种子进行呼吸时产生的热将周围的冰溶解了。明白了这一点，那么见到了在冰雪中开花的高山植物也就不会感到惊奇了。

如此看来，种子萌发所需要的温度并不是特定的，这既取决于植物本身的特性，也是植物长期适应环境的结果。

除了充足的水和适宜的温度意外，还需要氧气协助种子才能发芽，因为整个过程中呼吸作用一刻都不能停止。这一点，我们可以用一个非常简单的实验加以证明。

我们在一个玻璃瓶中放入一些种子，然后盖上盖子，密封好。一段时间后，种子发了芽。这时，我们打开盖子，将一支点燃的蜡烛放入玻璃瓶中。这时，我们会发现蜡烛熄灭了。原来，蜡烛燃烧是需要氧气助燃的。种子萌发时消耗光了玻璃瓶中的氧气，于是蜡烛放进玻璃瓶里后熄灭了。

事实上，除了一些水生植物以外，几乎没有什么植物的种子在完全浸入水中后能过很好的发芽。在经过煮沸，将大部分空气赶出去的水中，种子发芽也是极其困难的。相反，在流动的水中，种子发芽相对就容易一些。类似的，如果把种子埋得太深，或者种在硬邦邦的土里，种子同样会因为氧气不足而不会发芽。但是如果将种子种在空气充足、土质松软的泥土里，又或者放在湿润的土地表面，然后用薄薄的一层泥土来覆盖，用不了不久，种子就会萌发，长出嫩芽和幼根来。有时，在地下多年不萌发的种子，偶然间因为某种原因可以从裂开的土地中接触空气，便会苏醒过来，再遇到水、温度都合适的新环境，也会心情愉悦发出新芽来，让光秃秃的土地变成美丽的草原、森林。这些现象都证明了一点：种子萌发时需要充足的氧气参与。

种子在发芽之前，要维持生命活力，也是需要不断呼吸的，只是那时呼吸作用并不强烈，消耗的氧气很少，因而周围只需要很少量的空气就足够了。可是，当种子吸饱水，开始萌发时，呼吸作用大大增强，需氧量急剧增加。这时，如果空气中含氧量太低，种子是不会萌发的。通常，多数种子要求周围空气中含氧量在百分之十以上才能过正常萌发，而像大豆、花生等含脂肪较多的种子在萌发时，要将脂肪分解转化为可以溶于水的糖类，因而需氧量更多。如果空气中氧气含量在百分之五以下，多数种子是不能萌发的。另外，由于种子进行呼吸时，会不断吸收氧气，释放二氧化碳，导致氧气含量不断降低，因此保持空气流通对于种子萌发十分重要。这也正是在水分过多或板结的土壤中，种子很难萌发的原因。

种子萌发与水、温度、空气之间的关系我们已经大致介绍完了，剩下的就只有光线了。其实，多数种子萌发和光线关系并不大，无论在有光或者黑暗条件下都能正常进行。但有一些种子需要在有光的条件下才能够萌发。比如，黑种草、黄榕、烟草和莴苣在没有光的条件下是绝对不会萌发的；无花果的种子要发芽必须要有光线参与；月见草、毛蕊花等的种子在无光的条件下也能萌发，但在有光条件下萌发得好一些。这类种子叫作需光种子，它们一般长得很小，贮藏的营养物质很少，只有在土地表面有光的条件下才能萌发，这样才能保证幼苗很快出土，进行光合作用，不至于因为养料耗尽而死亡。

和需光种子相反的叫作嫌光种子，比如苋菜、菟丝子的种子，它们只有在黑暗条件下才能萌发。当然，并不是所有的嫌光种子在有光的条件下不能萌发，但在光照条件下，它们萌发明显受到抑制，不仅萌发速度变慢，而且长出的幼苗明显要弱小一些。嫌光种子只所以不喜欢光，不能在土表有光处萌发，其实是为了避免幼苗缺水干死。通常，土壤表层含水比较少，而在阳光的照射下，土表的水分会加速流失，从而导致幼苗出土后缺水。因此，嫌光种子一般不在有光的条件下萌发。

关于光线对于种子萌发所起的作用，人们进行了很多研究，有的说是刺激作用，有的说可以为种子萌发提供能量，有的是在贮藏的营养物质分解时起作用……对于这一点，我们可以暂时不下定论，但需要知晓的是，种子萌发时，需要光或者不需要光，其实都是基于本身做出的选择。从这一点，我们也可以看出种子是多么的智慧，它们所有的行为至始至终都在为生存考虑。

种子的成分，萌发时所需要的外部条件都介绍完了。接下来，我们就可以将种子的萌发过程大致梳理一遍了。

种子萌发时，首先要吸大量的水，膨胀起来，这叫作吸胀。不过是活着的种子，还是已经的死亡的种子，都具有吸胀能力。因此，吸胀只是种子萌发的必要过程，但不能视为种子萌发的标志。

在吸胀作用下，种皮会变软，胚和胚乳也会因吸水而膨胀，将种皮撑破。与此同时，胚乳或子叶中贮藏的营养物质在各种酶的作用下开始分解，转变成可以溶解在水中的养分，然后运动到胚中，供胚生长利用。

在温度适宜、氧气充足的条件下，胚开始迅速生长。它的胚根和胚芽从种皮中伸出来，一个向下钻，一个向上探，很快就将一颗种子变成一株植物幼苗。

对于那些躲在硬核里的种子来说，它们萌发时，还要经历一个突破硬壳的过程。说来也神奇，这类种子在萌发时，硬核会自然而然的裂开。这有可能是种子膨胀所致，也有可能是胚根和胚芽“冲顶”的结果。但不管怎样，这类种子确实是成功突破了硬核。还有一些植物，它们突破硬核不使用蛮力，比如椰子。椰子的硬核十分坚硬，就像石头一般。但是萌发时，它的胚乳会分泌一种汁液，可以将硬核溶解掉，开一些小洞，让嫩芽和幼根钻出去。之后，幼苗就可以自由生长了。

我们仅用几百个字就将种子的萌发过程讲完了，这使得种子的萌发过程看起来十分的简单。但实际上，我们只是将种子萌发过程中一些肉眼可见的部分粗略地说了一遍，至于那些无法察觉到的物质转化，将在下面一部分内容涉及到。

在萌发期间，种子内部的变化十分激烈，远不像外表看起来那样波澜不惊。这些变化首先是物质转化，然后时形态转化。

种子吸饱水后，在合适的温度下，胚和胚乳内很快就发生了大量复杂的生物化学变化。首先，子叶和胚乳中贮藏的大量大分子营养物质在各种活性酶的作用下，分解成为许许多多简单的小分子物质，比如淀粉分解为麦芽糖、葡萄糖；脂肪分解为脂肪酸和甘油；蛋白质分解为氨基酸和氨。然后，这些分解后的产物被输送给胚根、胚芽、胚轴等，再度合成为生命物质，用于形成新一代植物的根、茎、叶。

如果分阶段来看，那些贮藏在子叶、胚乳中的大分子营养物质通过分解变成了小分子物质，是从繁入简的过程。与此相反，在胚生长发育成幼苗的过程中，那些可以溶解在水中的小分子物质重新聚合，变成大分子物质，形成各种细胞、组织、器官，则是经历了一个从简单到复杂的转变。比如，淀粉分解转化来的葡萄糖形成纤维素，成为构成细胞壁的主要物质；蛋白质分解后形成的氨基酸，可以重新聚集合成新的蛋白质，成为细胞核的基本成分。总之，在萌发过程中，种子同时进行了两套相反的化学变化过程，其中在胚乳中以分解转化为主，在胚中以聚集合成为主。

到这里，关于种子的萌发我们就基本介绍完了。从中，我们可以看出种子是多么的复杂和智慧，它为了能够将生命传递下去做了如此多的努力，精心安排了每一步，而这一点是苔藓和蕨类在繁殖时所用的孢子是无法做到的。

在微风和煦的初春，人们将一粒粒种子播撒在土壤里，脸上尽是欢喜，因为种子在不久之后将会萌发，长出幼苗，然后茁壮成长，到了秋天就会为人们带来辛勤的果实，这或许就是古人所说的“春种一粒粟，秋收万颗子”。而当人们收获果实时，新的种子也会随之而来，然后生生不息地循环，将生命永久地传承下去。这就是种子的智慧。