课外拓展


一、水势、渗透势与植物吸水的关系

  细胞吸水的主要方式是渗透吸水,细胞的渗透吸水取决于水势。水分子的运动取决于水分子的动能,通常用水势来度量水分子的动能。在纯水中,水分子的动能最大,水势最高,规定为0;而在溶液中,由于溶质分子吸引水分子,阻止它们的相互碰撞,结果水分子的动能减少了,溶液的水势应小于0,为负值。

  渗透作用的强度可用渗透势来表示,渗透势实际就是溶液的水势与纯水水势之差,即:

  渗透势=(溶液)水势-(纯水)水势

  通常,所有细胞的渗透势均为负值。对于溶液来说,其浓度是指溶质,而不是溶剂,则溶液浓度越高,其水势越小,渗透势也越小。

  细胞水分在清水和溶液中的交换过程,是从水势高处流向水势低处,相邻两细胞间的水分的移动方向,决定于两细胞间的水势差异,水分由水势高的细胞向水势低的细胞流动。当有多个细胞在一起时,如果一端的水势较高,另一端的水势较低,顺次下降,就构成一个水势梯度,水分便顺着这个水势梯度由水势高处流向水势低处。

  总之,细胞与细胞(或溶液)之间的水分移动方向决定于两者的水势,水分从水势高处流向水势低处。水分移动速度,决定于两者水势差异的大小,差异越大,移动越快;反之则慢。

二、植物根系对水分的吸收

  根系吸水有两种动力:一种是由于根系的生理活动所产生的根压;另一种是由于叶片的蒸腾作用失水所产生的蒸腾拉力。

  (1)根压:植物根系的生理活动使液流从根部上升的压力,称为根压。根部通过主动运输从土壤中吸收矿物质,矿物质在根部不同部位的积累,依次降低了一些细胞中的水势,造成水分子向内的流动和通过导管向上的运输,这是根压产生的某种推测。伤流和吐水现象都是由根压引起的。

  (2)蒸腾拉力:叶片蒸腾时,气孔附近的叶肉细胞因失水而使细胞液浓度增大,水势降低,于是就从周围的细胞吸收水分。同理,后者又从与之邻近的细胞中吸水,依次进行,直至从叶脉的导管吸取水分,从而产生一种蒸腾牵引力,使水分在导管内迅速上升,最后造成根部从土壤中吸水。

  根压和蒸腾拉力这两种吸水动力,在根系吸水过程中所占的比重因不同植物的蒸腾强度而异,通常情况下,植物吸水的动力主要是蒸腾拉力。

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