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植物可以利用光能自行製造有機物以供生存之用,但是製造有機物所需要的各種無機物原料,仍須由環境中獲得。
有些氣體,如氧氣與二氧化碳等,可以經由葉或莖 ...
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根部吸收水分與礦物質的方式(Mineral)
台北市立建國高級中學生物科朱芳琳老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯
植物可以利用光能自行製造有機物以供生存之用,但是製造有機物所需要的各種無機物原料,仍須由環境中獲得。
有些氣體,如氧氣與二氧化碳等,可以經由葉或莖的表皮氣孔進出植物體,但其餘的水分與礦物質等,則須藉由根部從環境中取得。
植物根部吸收水分與礦物質的過程,有被動的純物理現象,也有耗能的主動運輸;途徑則有經細胞壁的質體外運輸,與經細胞質的共質體運輸。
水分進入中柱的過程,純粹是被動的物理現象。
一般而言,在土壤與植物根部細胞間的滲透壓梯度為:土壤<表皮<皮層<內皮層<周鞘<木質部,因此水分會順著滲透壓梯度,不斷的向根部運送。
換句話說,若土壤中因為缺水,造成土壤的滲透壓加大時,水分便無法進入植物根部,植物便可能會因缺水而枯萎。
礦物質一般會溶解於水中,以離子的形式隨著水分運送,但是離子在經過細胞膜時,會受到細胞膜選擇性的控制,因此根部吸收離子的數量並不會與溶液中的離子數量成比例,科學家的實驗發現,菜豆吸水量增加一倍時,所吸收的鉀、磷與鈣只增加了0.1~0.7倍。
主要原因便是水分完全是藉由被動的壓力進入根部,但是其他的離子則須透過細胞膜上的不同蛋白質,經篩選或耗能的方式送入根部,因此可能具有飽和效應。
水分與礦物質分子進入植物根部,主要可沿著兩種不同的途徑運送:共質體運輸與質外體運輸。
共質體運輸是指水分子與礦物質分子一旦穿過細胞膜,進入表皮細胞的細胞質後,便可以直接經由原生質絲,穿梭於植物細胞的連續性胞質液中,而由表皮穿過皮層、內皮層與周鞘直達中柱;質外體運輸是指物質並不立刻進入細胞中,而是沿著胞外空間或是細胞壁的縫隙移動,但是當物質經由質外體運輸抵達內皮層時,因為內皮層的排列緊密,加上內皮層細胞壁上具有由防水的木栓質形成的構造-卡氏帶,因而阻斷了質外體運輸的路徑,使得物質必須經由進入內皮層細胞的方式,才得以進入中柱。
內皮層的卡氏帶在此處扮演了有如控制閘門的角色,控制水分與礦物質進入中柱,並且也可以阻止維管束內的溶質倒流回皮層;因為卡氏帶阻止溶質回流,使得中柱內的滲透壓得以保持比皮層來得高(即水勢能保持比皮層來得低),讓水與礦物質得以源源不絕的流入維管束中。
Tags:根部,水份,礦物質
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