用“三步法”探究葉片的氣孔

陳龍干 （高郵市城北中學(xué) 江蘇高郵 225600）

氣孔的結(jié)構(gòu)與功能是初中生物學(xué)的一個(gè)重要分支內(nèi)容，因其微小不可見(jiàn)，給學(xué)生的認(rèn)知帶來(lái)一定的難度。本文借助顯微鏡讓學(xué)生親眼識(shí)別氣孔，利用氣球進(jìn)行模擬仿真，引導(dǎo)學(xué)生從直觀感性的角度理解氣孔結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，并利用吹氣法檢驗(yàn)氣孔的存在，多角度幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)氣孔、理解氣孔。

1 氣孔標(biāo)本的制作法

1.1 氣孔材料的選擇 葉片的氣孔位于葉片的表皮部分，觀察葉片的氣孔需撕取葉表皮，用顯微鏡觀察。不同的葉片撕取表皮的難度不同，薄而脆的葉片不容易撕取，肥厚的葉片例如蠶豆（Vicia fabaL.）葉、大白菜［Brassica pekinensis（Lour.）Rupr.］、青菜（Brassica chinensis Linn.var.chinensis） 等相對(duì)容易撕取。筆者嘗試撕取了很多植物的葉表皮，發(fā)現(xiàn)木耳菜［Gynura cusimbua（D.Don）S.Moore in Journ.］和韭菜（A.tuberosumRottl.ex Spreng.）是理想的材料，不但容易撕取，且獲得的表皮整齊、面積大，適合初學(xué)者嘗試。韭菜和木耳菜是食用蔬菜方便易得，表皮上的氣孔分布較多，學(xué)生容易找到。

1.2 葉表皮的撕取方法 獲取葉片表皮標(biāo)本的方法有很多，例如教材中提及的直接撕取法，此外，還有指甲油法［1］、熒光顯微鏡法［2］、煮沸撕取法［3］等，這里提供另一種方法。以韭菜為例，韭菜的葉片細(xì)長(zhǎng)、肥厚，在撕取前用小刀輕輕劃破葉片的表面（正面或反面），然后在劃破處折斷葉片并撕取表皮，表皮的長(zhǎng)度按需求剪取，并用鑷子夾住，置于清水中展平，其他步驟同教材。優(yōu)點(diǎn)：1）韭菜葉表皮容易撕??；2）撕下的表皮基本不帶葉肉；3）表皮上氣孔明顯，數(shù)量多；4）撕取的表皮比較整齊，不容易折疊；5）表皮的寬度合適，長(zhǎng)度可隨意剪取。肥厚的木耳菜葉片同樣是制作葉表皮的理想材料，除了教材中介紹的方法外，木耳菜也可先用小刀劃成長(zhǎng)條形然后撕取，方法同韭菜。撕取時(shí)如果出現(xiàn)葉表皮卷曲的情況，可將卷曲的葉表皮倒過(guò)來(lái)展放在清水中，這樣既節(jié)省時(shí)間又不浪費(fèi)材料。

1.3 氣孔的觀察 教材中的安排是觀察蠶豆葉表皮的氣孔，學(xué)生有時(shí)會(huì)問(wèn)：所有植物的保衛(wèi)細(xì)胞是否都一樣？氣孔是否都一樣？課堂上提供不同植物的葉表皮標(biāo)本，學(xué)生通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)不同的植物葉表皮細(xì)胞不盡相同，但保衛(wèi)細(xì)胞和氣孔是基本相似的。氣孔的張開(kāi)和閉合情況又如何？準(zhǔn)備2 份韭菜，1 份浸泡在清水中，1 份暴露在空氣中，一段時(shí)間后觀察制成的標(biāo)本，浸泡的韭菜保衛(wèi)細(xì)胞是彎曲的，氣孔張開(kāi)；萎蔫的韭菜保衛(wèi)細(xì)胞變直了，氣孔變小甚至關(guān)閉?？梢?jiàn)氣孔的張開(kāi)和閉合與保衛(wèi)細(xì)胞的吸水和失水有關(guān)。

2 氣孔結(jié)構(gòu)的模擬法

2.1 用氣球模擬保衛(wèi)細(xì)胞 保衛(wèi)細(xì)胞的內(nèi)側(cè)壁較厚，外側(cè)壁較薄，導(dǎo)致保衛(wèi)細(xì)胞吸水時(shí)變彎，失水時(shí)伸直。這里使用長(zhǎng)條形的氣球進(jìn)行模擬，向氣球中充氣，氣球就會(huì)鼓脹變直，這是失水狀態(tài)下的“保衛(wèi)細(xì)胞”；此時(shí)如果沿氣球的一側(cè)貼上長(zhǎng)長(zhǎng)的膠帶紙，繼續(xù)往氣球里打氣，氣球就會(huì)向貼有膠帶紙的一側(cè)彎曲，形似香蕉，這是吸水狀態(tài)下的“保衛(wèi)細(xì)胞”。貼有膠帶紙的一側(cè)模擬保衛(wèi)細(xì)胞較厚的內(nèi)側(cè)壁。

2.2 用氣球圍成的圓孔模擬氣孔 將上述的2個(gè)彎曲的氣球兩端靠在一起，中間圍成的圓孔就是“氣孔”。將彎曲的2 個(gè)氣球慢慢放氣，此時(shí)2個(gè)氣球慢慢變直，中間的“氣孔”逐漸變小；待氣球變直后，繼續(xù)往2 個(gè)氣球里充氣，氣球又向貼有膠帶紙的一側(cè)彎曲，彎曲的2 個(gè)氣球中間圍成的“氣孔”又逐漸變大。借助氣球放氣變直，充氣變彎的過(guò)程，形象模擬了保衛(wèi)細(xì)胞在失水變直和吸水變彎的過(guò)程中“氣孔”張開(kāi)和閉合的過(guò)程，讓學(xué)生對(duì)肉眼看不見(jiàn)、摸不著的氣孔變化有了形象直觀的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而理解氣孔張開(kāi)和閉合的原理。

3 檢驗(yàn)氣孔的吹氣法

3.1 用吹氣法檢驗(yàn)氣孔的存在 檢驗(yàn)氣孔存在的方法有很多，教材上介紹的是熱水浸泡法，這里提供另一種方法——吹氣法。具體步驟：1）取1 株新鮮的空心菜（Ipomoea aquaticaForsk），去根，保留莖和葉；2）洗凈空心菜，將空心菜葉片全部浸沒(méi)在水中；3）用嘴對(duì)著空心菜的莖吹氣，觀察空心菜葉片表面的變化。隨著往空心菜的莖里吹氣，空心菜葉片表面逐漸有氣泡冒出，吹的氣越多，冒出的氣泡越明顯。顯然氣體是由空心菜的莖進(jìn)入，然后通過(guò)葉表皮的氣孔排出。由此可見(jiàn)，葉表皮上有氣孔，氣體能通過(guò)氣孔排出。利用向空心菜的莖中吹氣檢驗(yàn)氣孔，有如下優(yōu)點(diǎn)：1）空心菜方便易得，可直接到菜市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)；2）空心菜的莖中空，氣體容易經(jīng)過(guò)莖到達(dá)葉片；3）空心菜的葉片大、氣孔多，產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象明顯；4）該實(shí)驗(yàn)安全、方便，學(xué)生可課上做，也可課下做。

3.2 用吹氣法檢驗(yàn)氣孔的通氣功能 用吹氣法檢驗(yàn)氣孔，材料的選擇很重要。如果莖或葉柄是中空的，容易吹氣且冒泡現(xiàn)象明顯；反之吹氣困難，現(xiàn)象不明顯，容易讓學(xué)生產(chǎn)生疑問(wèn)。筆者嘗試了幾種，理想的材料有空心菜、菠菜（Spinacia oleraceaL.）等。課堂上教師可指導(dǎo)學(xué)生嘗試向不同植物的葉片吹氣，觀察比較葉片的冒泡現(xiàn)象，從而理解材料選擇的重要性。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生嘗試向不同狀態(tài)的葉片中吹氣（新鮮的葉和萎蔫的葉），觀察并比較它們?cè)谒械拿芭萸闆r，學(xué)生會(huì)看到新鮮的葉片冒泡多，萎蔫的葉片冒泡少，甚至不冒泡。追問(wèn)：為什么會(huì)出現(xiàn)上述情況？ 結(jié)合前面所學(xué)，學(xué)生很快意識(shí)到新鮮的葉片冒泡多是因?yàn)闅饪讖堥_(kāi)了，萎蔫的葉片不冒泡是因?yàn)闅饪钻P(guān)閉了，可見(jiàn)氣孔的張開(kāi)和閉合影響著氣孔的通氣功能，幫助植物適應(yīng)不同的氣候條件。

綜上所述，選擇好材料借助顯微鏡觀察，讓學(xué)生從微觀層面上知道氣孔的存在；利用氣球模擬保衛(wèi)細(xì)胞，氣球圍成的圓孔模擬氣孔讓學(xué)生從直觀形象的角度理解保衛(wèi)細(xì)胞，感悟氣孔吸水張開(kāi)、失水閉合的過(guò)程；借助吹氣法檢驗(yàn)氣孔的存在，領(lǐng)悟氣孔的通氣功能，這樣學(xué)生就可從微觀到宏觀、從結(jié)構(gòu)到功能全面地認(rèn)識(shí)氣孔。