蒸散作用 - 求真百科
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植物從根部吸收到的水分,大約只有1%留在體內,用於各種生理過程,而其他的99%會通過蒸散作用散失,而且數量很大,一株玉米到結實為止大約要通過蒸散作用散失300公斤的水。
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1概述
2原理
3進行位置
4根部
4.1原生質體外路徑
4.2原生質體內路徑
4.3液胞途徑
5莖葉
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蒸散作用。
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蒸散作用(英語:transpiration),或稱為「蒸騰作用」,是透過植物的水分運動和從植物的地上部分蒸發的過程,植物所吸收的水大約只有2%用於光合作用及代謝作用,其餘均經由蒸散作用散失。
蒸散作用可以冷卻植物,改變細胞的滲透壓,且為蒸散流的動力來源,使礦物質營養物質和水分從根部向地上部分大量流動,是植物體內水分上升最主要的動力。
目錄
1概述
2原理
3進行位置
4根部
4.1原生質體外路徑
4.2原生質體內路徑
4.3液胞途徑
5莖葉
6影片
7參考資料
概述
水對植物是必需的,只有少量的水被根吸收用於生長和新陳代謝。
剩下的97-99.5%由於蒸散和吐水而損失。
當水分由植物氣孔蒸散出去時,會造成鄰近葉肉部位的水分含量減少,也就是蒸散作用會使該處壓力下降而形成負壓,對維管束中水柱產生一股吸引力,只要水柱是連續的,此負壓可以經由葉脈傳遞到根部,將水一路由根部向上拉至葉肉細胞中。
葉子表面上點綴著稱為氣孔的毛孔,在葉子下側更多。
水分在植物表面由液體變成氣體,這過程需要能量,這能量稱為汽化熱,在大自然中能量是由太陽供應的。
在夜晚當蒸散作用減緩時,先測量樹木的直徑,到了清晨蒸散作用開始,可以發現樹木的直徑開始縮小,此種現象最先出現於上側靠近葉片處,然後逐漸往下傳遞。
由於莖本身具有輕微的彈性,當水柱產生向上的吸引力時,將導管內壁向內拉,使得樹木的直徑縮小。
原理
植物從根部吸收到的水分,大約只有1%留在體內,用於各種生理過程,而其他的99%會通過蒸散作用散失,而且數量很大,一株玉米到結實為止大約要通過蒸散作用散失300公斤的水。
植物葉肉細胞呈膨脹狀主要是由於水分填滿整個液泡,並充滿細胞壁的空隙,特別是在氣孔內側的氣室周圍的細胞,其壁外都有一層水膜覆蓋。
由於氣室的水氣濃度較低,在氣室周圍細胞壁上的水分蒸發至氣室中,使氣室的水氣差不多達到飽和。
氣室內水氣濃度通常較外面大氣高,水氣通過氣孔擴散至外面未飽和的空氣中。
[1]
氣孔與保衛細胞和它們的氣孔輔助細胞(一起稱為氣孔複合體)鄰接,這些細胞打開和關閉孔隙。
蒸散通過氣孔發生,並且可以被認為是與氣孔打開相關的必要「成本」,以允許空氣中的二氧化碳氣體擴散進行光合作用。
蒸散作用產生的拉力之所以可以繼續維持,重點在於木質部內水柱的完整性,若是導管內出現水泡打斷了水分子間的內聚力,將使得水柱無法繼續上升。
在日常生活經驗中,購買切花回家,最好要先修剪莖部,再插入花瓶中,目的便是防止莖底部可能產生的空氣,使水柱不連續,而造成切花提早枯萎。
[2]
進行位置
蒸散作用會在三個地方進行:
1.氣孔:氣孔分布在葉片及綠莖上,水分從植物細胞蒸發,水氣透過氣孔向外界擴散,在茂密的植物大概有90%的水分是透過這途徑散失的。
2.角質層:水分在表皮細胞的細胞壁蒸發,並穿過覆蓋著葉片及綠莖的角質層,視乎角質層的厚度,大約有10%的水分是透過這途徑散失的。
3.皮孔:水氣透過木質莖上的皮孔散失,縱使這是樹木在落葉後水分的主要散失途徑,在一般情況下佔水分散失的比例很小。
在不尋常的炎熱天氣下,蒸散作用可使得植物免於被灼傷,但適應了炎熱天氣的植物會有其他更有效的抗熱手段。
根部
在根部中,水分可以沿三個途徑移動:
原生質體外路徑
無生質體是指植物體內相鄰不絕的細胞壁所構成的系統(除了根部細胞內的卡氏帶)。
細胞壁由纖維組成,有大約50%的空位可以容納水分。
當水分從由葉肉細胞向氣室蒸發,在無生質體的水分就會產生張力,透過水分子間的拉力使水分在細胞壁間移動,葉片散失的水分最終由木質部內的水分補充。
原生質體內路徑
植物細胞透過原生質絲彼此相互連接,其詳細機理尚未清晰,但可以肯定水分及溶質可以透過這系統移動而無須穿越層層的細胞膜。
液胞途徑
水分在植物細胞間穿過無生質體、共質體及液胞而移動,當水分從葉肉細胞(細胞A)蒸發,細胞內的水勢就會下降,相鄰的葉肉細胞(細胞B)的水勢就會比該細胞為高,從而使水分由細胞B移動向細胞A,此亦會使細胞B的水勢下降,令相鄰的葉肉細胞(細胞C)的水勢比細胞B為高,如此類推,使葉片中由高水勢的木質部至低水勢葉肉細胞間形成水勢梯度,水分就會從木質部移動向葉肉細胞。
順帶一提,在此情況下令水勢下降的主因是壓力勢的下降,而非溶質勢的下降。
另外,由於木質部的導管與假導管的管徑都很細,因此毛細作用也有助於使水柱上升。
毛細作用主要源自於水分子與管壁間的附著力、和水分子本身的表面張力(源自於水分子的內聚力)兩者有關。
當水分子被管壁上的極性分子向上吸引而向上流時,水分子本身強大的內聚力則會使毛細管腔中的水也往上拉。
莖葉
亨利•赫瑞修•迪克遜在二十世紀初提出的蒸散—內聚力—拉力機制(transpiration-cohesion-tensionmechanism)是植物生理學家公認最具代表性的運輸機制。
植物的水分就是這樣散失到大氣中,水分一旦散失,便有更多的水分從溼潤的細胞壁表面蒸發,擴散至氣孔後面的氣室中。
同時,這些細胞壁表面的水分會從細胞質和液泡中得到補充。
緊鄰氣室的細胞可由兩種途徑從鄰近細胞取得水分:
通過細胞壁:大部分水分是來自鄰近的細胞壁,一個水分子接一個水分子,最終會從充滿水分的木質部中運送至氣室。
通過細胞:細胞失水後,水勢(waterpotential)會降低,由於與鄰近細胞的水勢有差別,所以水分會藉滲透作用從鄰近細胞進入失水的細胞中,如此類推,這些失水的鄰近細胞同樣再從它們的鄰近細胞獲取水分,最後從木質部取得水分。
當水分從木質部經過幾個細胞到達氣室周圍的細胞時,很快便會在這些細胞至氣孔處建立起水勢的梯度。
這種由蒸散作用產生的水分移動作用也會產生一種力量,牽引水分在木質部管中上升,這種牽引力稱為蒸散拉力(transpirationpull),是水分在木質部上升的一種重要力量。
影片
氣孔與蒸散作用
高中生物_植物的構造與功能_植物的特性與生存策略_4.超級吸水機制:蒸散作用_郭瑋君
蒸散作用實驗
參考資料
↑蒸散作用的原理生物科共同備課網
↑木質部內物質上升的原理科學ONLINE/高瞻自然科學教學資源平台
取自"https://www.factpedia.org/index.php?title=蒸散作用&oldid=2569341"
3個分類:300科學總論330物理學總論370植物學總論
此頁面最後編輯於2021年4月5日(週一)20:09。
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