第6课
植物如何喝水?
植物需要水分,花草树木长时间不接触水分就会干枯,那么,植物是通过什么方式获取水资源的呢?
人类有很多行为动作都是可以轻而易举做到的,不过,放到植物身上就没那么容易了,比如喝水。植物要想确保各个部位从底端到顶端都可以喝到水,需要花一番心思。
植物体内每时每刻都在进行养分的运输。由于有机物是在叶片内经过光合作用产生的,因此,其运输由筛管从上到下进行,而水分通过导管从植株的根部由下往上进行输送,为不同的部位提供水资源。导管连续不断地从土壤里抽送水分,再输送到植株的各个地方。拥有完备的导管系统后,接下来还需要动力系统提供往上运输的能量。在植物吸收和运输水的过程中,植物叶片的蒸腾作用提供了重要的动力。
蒸腾作用是怎么发生的呢?如果我们在显微镜下观察植物叶片表皮,就会发现在叶片表面有很多小洞,这些小洞被称为气孔。气孔附近包绕着一部分弯曲的细胞,叫作保卫细胞。气孔周围的细胞会利用气孔把自身的水分排放到叶片外围。这些细胞丢失水分后,会从旁边的细胞中吸取水分,旁边的细胞也会用相同的方式从较远的细胞那里吸取水分,依此类推。这种吸水方式一直持续到叶脉周围的细胞水分也被吸收后。接下来,就轮到导管帮助细胞获取水分了。导管分布很广,从叶脉通过茎部一直连到根系,如同吸管一般,从根部的细胞中获取水分。当根部的细胞通过这种方式被吸走水分后,接下来就要从土壤中吸收水分了。
因此,蒸腾作用就是植物通过气孔排出水分的过程,而这个过程就构成植物吸收水分的源动力,其中吸收水分的力量被称为蒸腾拉力,水分就是依靠蒸腾拉力被持续不断地输送到植物的各个细胞的。
植物吸收和运输水的另一个动力来源是毛细作用。由于组成水分输送结构的木质部有着非常细的导管,因此,当水和导管相遇时会发生毛细现象。“管道”直径越小,水流上升越高,因此,导管可以把从根部汲取的水分,运输到包括叶片在内的部位。在生活中,也有类似的体现,比如毛巾吸汗等。
不同的植物类型,运输水分的过程会有所差异,通常小型植物运输水分更多采用毛细上升的方式,而对高大植物,例如几十米高的大树,渗透压的作用更为关键。根通过渗透吸收水分,依靠的就是植物细胞内的物质渗透压。其中水分从离子浓度低的地方到离子浓度高的地方的运动方式叫作渗透。水分要想在高大树木中完成上升,主要是由根压和蒸腾拉力提供动力。当植物细胞内外存在渗透压,就会产生根压,从而让水分渗透进入植物导管,抵达树木顶端。通过不同运输动力方式的展现,我们可以看到植物“喝一次水”可不像人张开嘴巴就可以,因此,多多珍惜眼下的水资源吧。