当前课程知识点:普通生物学 > 第三章 高等植物体的结构与功能 > 第四节 植物的营养与运输 > 3.4.4 根系是如何吸水的?
水分在植物体内的运输途径
可以分为两个紧密连接的步骤
第一是径向运输
第二是轴向运输
所谓径向运输
指的是水分从土壤中
被运送到根的木质部导管的过程
也就是根系吸水的过程
所谓轴向运输是指水分
在木质部导管
向上运输到植物体顶部的过程
也就是水分向上运输的过程
现在让我们先分析
根系吸水的过程
这一过程主要是在根尖中进行的
其中根毛区的吸水能力最强
请先看这张示意图
土壤中的水分和无机盐
被根毛细胞吸收之后
要进入根中央的木质部
有两条途径
第一是共质体途径
也就是通过
胞间连丝这条胞内通道
另一条途径就是质外体途径
是经过细胞间隙
快速到达内皮层处的
这样一条途径
那么很显然
质外体途径运送的速度更快一些
但是
由于内皮层细胞存在有凯氏带
它不透水
所以水和无机盐是无法通过
内皮层细胞之间的间隙
进入到根的木质部中央去的
因此
只能选择穿过内皮层细胞的质膜
进入根中央的维管组织
那么根系吸水的动力来自哪里呢
来自根压和蒸腾拉力
其中根压是主动吸水
蒸腾拉力是被动吸水的过程
在正常情况下
因根部细胞生理活动的需要
皮层细胞中的离子
会不断的通过内皮层进入中柱
于是
中柱内的细胞
离子浓度就升高
渗透势降低
水势也降低
于是
就从皮层细胞中吸收水分
这种靠根部水势梯度
使水沿着导管上升的动力
就称为根压
根压把根部的水分压到地上部分
土壤中的水分
也被不断地补充到根部
这样就形成了根系的吸水过程
这是由根部形成的力量
引起的主动吸水
各种植物的根压大小不同
大多数植物的根压
为0.05-0.5个MPa
那么如何证明有根压存在呢
在空气潮湿的这样一个环境里面
我们经常会看到
叶片尖端或者是边缘
会溢出液滴
这种现象被称为吐水
这些液滴就是大家通常所说的露水
吐水就是由根压所引起的
那么什么情况下会出现吐水呢
在自然界中
当植物吸水大于蒸腾时
就可以看到吐水现象
这也是为什么
露水常常出现在早晨和傍晚的缘故
另外一个
能够证明根压存在的现象
就是伤流
从一株植物茎的基部把茎切断
再接一个U型的玻璃管
其中
这个玻璃管盛满了蓝色的液体
过一段时间再观察的时候
就会发现
这个U型的玻璃管内的液体的
颜色变浅了
而且液面也上升了
这说明了什么呢
说明有液体从根部进入了U型的玻璃管内
假如不接这个U型管
那么植株的切口处就会有液体流出
这个现象就称为伤流
流出的这个汁液
就被称为伤流液
伤流的出现就是因为有根压的缘故
植物的根压是有一定规律性的
比如说有昼夜的周期性
而且还有季节周期性
一般植物的根压为1~2个大气压
可以将水分沿着植物体上升到十几米高
但是有些植物高达几十米
很显然仅靠根压
是无法将水
运送到这些植物树冠的顶端的
这势必存在着另外一种力量
我们可以设想一下
要想把一样物品
从低处运到高处
可以由两个力
一个是从下方的推力
另外一个就是来自上方的拉力
1727年英国的一位牧师
他设计了几个实验
证实存在蒸腾拉力
具体的实验是这样做的
他将三株幼苗放在水桶中培养
其中第一株幼苗完全没有叶片
第二株幼苗只含有少数的叶片
第三株幼苗它的叶片很茂盛
培养一段时间之后呢
就发现
含有叶片最多的那株幼苗
它所在的水桶中
所剩的水是最少的
而第一个水桶
也就是没有叶片的幼苗
所在的水桶中
所含的水几乎没有变化
这个实验就初步证实了
叶片的蒸腾作用
可以将植物体内的液体向上拉动
水的移动
是取决于叶片吸收水的速率
如果在带有叶片的幼苗的基部
接一个玻璃管
然后再将这个玻璃管
放入水盆中
就会发现
水盆中的这个水
就会进入这个玻璃管内
而且向上移动
如果将这个幼苗倒过来放入水中
玻璃管中的水就不会发生移动
这个实验就更加直观地证明了
叶片的蒸腾拉力的作用
这位牧师又做了另一个实验
他将一棵梨树的根切断
接了一根盛满水的玻璃管
这个管子的另一端
就放入了盛有水银的桶子中
他试图用这个实验来测试
叶片蒸腾拉力
可以将水银柱拉向多高
我们都知道
水银的比重是很大的
如果能够拉动
水桶中的水银向上移动
这就说明
这个蒸腾拉力
这个拉力是很大的
这些实验都证实了蒸腾作用
是拉动水向上移动的动力
所谓蒸腾作用
是指水分通过植物体
特别是叶片表面的蒸发和散失
-绪论
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