本文来自微信民众号：科学大院（ID：kexuedayuan），作者：牟福朋，头图来自unsplash

对于人类来说，输液是一种常见的给药方式。药物直接通过针头进入静脉，然后由心脏运送到全身各处，比口服吃药的方式奏效更快些。可是我们经常也会看到路边的树木上也挂着输液袋或注射器，就像这样：

（图片泉源：chemjettreeinjector.com、nairaland.com）

大树也需要输液治病吗？大树又没有血液循环，给它输液有什么作用呢？实在，虽然大树没有心脏和血管，然则给大树输液确实是一种有用为树木提供营养和珍爱的手段。提及这个，还要从大树输液的起源和历史讲起。

脑洞大开的发现

凭据一位植物学家的纪录，早在约800年前，中东的一些园丁就实验过用针将液体直接打入植物，想要改变植物的颜色和味道。这些实验最后效果若何，我们也不得而知了。而另一位有本可证的实验植物注射的人，就是文艺复兴时代的大发现家达芬奇。然则达芬奇给苹果树注射的既不是营养，也不是药物，而是……砒霜一类的毒药，目的是防止行人偷苹果。不外芬奇大爷，这么一注射，您自己也吃不成苹果了啊？人人就是人人，脑洞自然和凡人差别啊。

（图片泉源：改自biography.com）

与此相比，直到17世纪，英国的哈维才发现了人体血液循环的纪律，而建立在这一基础上的人体静脉注射一定也是在这之后才泛起的事。这样算来，人们给大树输液的历史可要比给人输液的历史久远许多。

大树的“动脉”

那么，人们输到大树体内的液体都去了哪儿？它们在树体内是若何流动的呢？

植物作为在世的生命体，自然需要新陈代谢和物质交流。若是植物体积较小，那么靠细胞和细胞之间的直接交流就可以知足物质交流的需要了，例如苔藓类的植物就是这样。这就好比某个国家若是异常小，那么这个国家也不必要投入大量的资源去建设高速公路和铁路了。

然则对于大一些的植物——例如大树——来说，细胞数目太多，体积很大，光靠细胞之间的渗透交流就不够了。就好比我们中国土地面积异常辽阔，都会和人口众多，单靠渣土路和绿皮车就不行了，得有高速公路和高铁来举行物资交流。因此，植物进化出了自己的“高速公路”和“高铁”，那就是植物的维管系统。具有维管系统的植物称为维管植物，除了藻类和苔藓之外，其它常见的植物都属于维管植物。

树干的横切面，导管就存在于木质部中。(图片泉源：da-quan.net)

而在维管系统中，起类似人体“动脉”作用的结构，是其中的导管。导管是一根根小管子，连通根和每一个分枝。植物由根部吸收的水分和无机盐类营养，都是通过导管向上运送给分枝，然后由分枝里的导管运送给叶子、花和果实等器官。导管藏在树干的木质部里，也就是树干里年轮的部门。有读者要问了，树干里从来没见过小管子啊？实在是因为太细了，用我们的肉眼无法观察到。在显微镜下，植物的树干长这样：

（图片泉源：http://www.ledyardsawmill.org/logs-lumber/wood-science）

（图片泉源：http://www.ledyardsawmill.org/logs-lumber/wood-science）

这些导管都是由死去的植物细胞首尾相连而组成的，管壁是死细胞留下的细胞壁，直径大约是几十微米到上百微米不等，而长度则跟植物的巨细有关，小则数厘米，大则数十米。根据常理，管子应该是越粗越好，这样运量大，而且运送的物质多。但植物导管长得云云细微，却是别有用意。

大树的特殊“心脏”

对于动物来说，体内的血液循环是由心脏驱动的。植物没有心脏，以是就需要使用其它动力泉源。植物导管把水从根部运送到顶端，其动力的泉源之一是一种被称为“毛细征象”的物理原理。

我们都有这样的体会：若是把一根吸管插到饮料里，那么吸管里的液面就要比周围的饮料液面高一点。这是液体内部的外面张力将液体外面沿吸管壁抬升的效果。若是管子越细，那么毛细征象就越强，液面上升得就越高。以是，植物把自己的导管做得只管细，这样就可以行使毛细征象，把液体“吸”上较高的地方。

毛细征象的演示：根据气压原理，各个管子里的液面应该一样高。然则我们可以发现，越细的管子里，液体越高，这就是毛细征象。（图片泉源：mit.edu）

凭据科学家的估算，这种毛细征象最多可以把水吸到1米高的地方。然则许多植物的高度都远不止1米，这说明植物有着其它的动力泉源。厥后人们发现，植物还可以通过渗透作用举行水分运输。把一颗枯萎的白菜泡在水里，会发现白菜吸水而重新饱满了起来，这就是由于白菜里的液体浓度比纯水高，因而能够把纯水中的水分子“吸”进白菜里。这种征象就称为渗透作用。植物的叶子部门由于举行光合作用而制造糖分，以是其液体浓度要比下方高，因此可以把水从下方“吸”上来。然而科学家盘算之后发现，这种渗透吸力的巨细也有限，最多可以把水吸到7米左右的地方。对于那些数十米的高峻树木而言，这照样不够用。

渗透作用的演示。在半透膜分开的两个部门之间，水会从溶液浓度低的一侧流向浓度高的一侧，这种征象称为渗透作用。（图片泉源：sciencenewsforstudents.org）

事实上，与前面两种作用相比，大树的蒸腾作用才是导管中液体上升的主要动力。植物所吸收的水分，只有很小一部门被植物行使了，而绝大部门的水，都通过植物叶片上的气孔直接耗散到空气中了，这个征象叫蒸腾作用。由于水分的不停散失，就可以把下面的水不停向上拉，可以发生高达数百个大气压的压力，因此即便高达百米的大树，它的叶子也可以获得来自根的水分。

给植物的叶子套上袋子，可以观察到袋子上泛起了水珠。这说明叶子向空气中释放水汽。这种征象就是蒸腾作用。（图片泉源：51wendang.com）

大树接纳上述的三种方式作为动力，使得其体内保持液体自下而上的流动，这对于大树来说是异常重要的心理流动。首先，借着这种流动，大树树冠的叶子可以获得来自根部的无机盐营养和水。其次，这种流动也可以提供植物细胞之间信号交流的途径。这跟动物的血液循环很类似，只不外动物的血液是循环的，而植物的汁液流动是单向的。这种单向流动的本意是为了植物更好地生涯，然则它的直接效果是将土地里的水搬运到大气中，这加快了地球上水循环的速率，地球上水的流动加倍频仍，使得地球充满了生气、活力和变数。

给大树“输液”有啥利益？

从上文中我们知道了，植物与动物类似，也有一个能够相同整个身体的液体系统。因此，只要将药物或者营养通过管子输入到树木主干的木质部里，这些药物或营养就可以顺着导管而运送到植物全身了。

（图片泉源：treecarescience.com）

若是把营养直接放在根部四周的土壤里，就无法保证这些营养都被树木吸走。事实上，大部门营养都是被微生物吃掉了，输液就可以制止这个问题。再者，大都会中，为了珍爱市民的平安，不适宜喷撒农药，而输液不只可以有用地制止农药挥散到空气中，也可以制止人们接触到沾着药的植物叶片等。以是，随着全世界范围内都会化水平的提高，大树输液的手艺就重新得到了人们的重视，我们也就频仍地在街上看到打着吊针的大树了。

虽然大树输液有利益，但输液过程中要长时间地将自己的木质部暴露在空气中，容易导致虫害或者真菌熏染。因此大树输液时要注意珍爱好伤口，以及只管削减不必要的输液。

参考文献：

【1】曾庆军. (2012). 植物体内水分输运机理的动力学剖析. 科技创新导报(26), 229 231.

【2】https://www.treecarescience.com/education-and-training/tree-injection/history-of-tree-injection

【3】Dmitry Sergeyevich Merezhkovsky. (2014). The 

【4】Romance of Leonardo da Vinci: The Forerunner

【5】Doccola, Joseph & Wild, Peter. (2012). Tree Injection as an Alternative Method of Insecticide Application. 10.5772/29560.

本文来自微信民众号：科学大院（ID：kexuedayuan），作者：牟福朋