出品：科普中国

　　制作：张莉俊（中国科学院武汉植物园）

　　监制：中国科学院计算机网络信息中心

　　正文开始前，我们先来欣赏一波大自然的奇妙美景：

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　　锦屏藤（图片来源：张莉俊拍摄）

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　　空气凤梨（图片来源：张莉俊拍摄）

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　　榕树（图片来源：veer图库）

　　当你沉浸于锦屏藤“一帘幽梦”的美好景象时，当你被古灵精怪的空气凤梨所吸引时，当你惊叹于榕树独木成林的强大本领时，是否还发现了它们有一个共同的特点：长长的根都暴露在空气中。?

　　这些美丽而强大的自然奇观是怎么形成的？它们又有什么作用呢？今天就跟大家聊一聊造成这些自然现象的幕后大佬——气生根。?

　　同样是根，为什么有的在地上，有的在地下？?

　　气生根是植物在漫长的生存过程中，为适应湿热环境而形成的、行使特殊功能的器官。它是从植物地面上的茎或枝上发出来，暴露在空气中的变态根。气生根常见于兰科、桑科、天南星科、百合科、石蒜科的一些植物中，开篇中锦屏藤漂亮的红色根便是气生根的一种。

　　众所周知，植物的根一般都是生长在地面以下的，称为“地生根”，起着固定、吸收、输送和储藏营养物质的作用。但是有些植物的根由于环境等原因会产生一些特殊功能，同时形态结构上发生变异，这种现象称为根的变态。“气生根”就是一种生长在空气里的变态根。

　　植物的地生根和气生根在一定的条件下可以互相转化。例如，当榕树的气生根扎入地下以后，就会变得和地生根完全相同，可以从地下吸取水分，对榕树地上部分起支撑作用；而其地生根长久暴露在空气中，特性也会和气生根完全相同。

　　植物的地生根和气生根具有相似的内部结构，但是从石斛气生根的电镜扫描中可以看到，气生根的顶端没有根毛，而是进行几次平周分裂，形成根被。根被是一种海绵状组织，它由多层死细胞组成，细胞成多角形，排列紧密，细胞壁局部木栓化加厚成带状或网状花纹，有细微的小孔，适宜吸收水分，并能转运到细胞的内部。

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　　石斛气生根的兰科菌根根被细胞电镜扫描（图片来源：参考文献2）

　　气生根从生出到老化的过程中，外观也是不断变化的。以小叶榕为例，在下雨或潮湿天气会长出气生根，其尖端开始0-4cm处、呈白色或淡黄色的为新生部分，俗称嫩根；太阳照射、空气干燥和自身老化会使得气生根慢慢地成熟，外观变为黄色，此时称为成熟态；之后继续老化，当气生根表面变成褐色的、类似树皮的木质层便称为老化态，后两种形态都叫老根。老根部分根被较厚，外表粗糙，表面有微孔。又如下图中的锦屏藤，嫩根部分为红色，老根部分为绿色。

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　　锦屏藤的老根与新根（图片来源：张莉俊拍摄）

　　气生根“空中喝水”的奥秘?

　　科学家通过实验得出，不同状态的气生根，吸水方式也有所不同。?

　　气生根的老根有两种方式吸收水分：一种是通过吸附作用使湿空气中的水蒸气转变成液态水，输送至根内，叫根被的吸附。另一种是通过微孔直接吸收凝结在空气灰粒上的水分，或储存并吸收下雨天时落在根表面的水分，将其输送至根内，叫做根被的吸收。

　　气生根的嫩根也有两种吸水方式：当气生根在流动的饱和空气中生长了一天后，表面会有密集的白色绒毛长出，绒毛起到凝结核的作用，使得空气中的水蒸气在其表面凝结，进而被输送到根内。这与地生根吸水原理相同，主要通过根毛来吸收空气中的水分。

　　另一种情况是，当气生根在接近饱和的空气中生长，表面没有白色绒毛长出时，气生根表面凝结水分主要通过浸润相变实现。浸润相变通常指液体在固体表面上发生的，从部分浸润状态到完全浸润状态的转化。发生浸润相变时，气生根周围空气接近饱和，且在气生根表面可以形成气-水分界面，且气生根表面温度略低于周围环境温度。因此，空气中的水蒸气会凝结在气生根表面，进而被输送至植物体内，称为根被的凝结机理。

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