第4节 蒸腾作用
学习指导
在观察“植物的蒸腾现象”时,要充分思考,如:①两个塑料袋上会出现什么实验现象?②为什么会发生上述实验现象?③两支试管内的水面上为什么要滴植物油?④为什么要将实验装置放在温暖、有阳光的地方?得出植物吸收的水绝大多数散失到空中去了的结论。“探究植物气孔的数目和分布”的实验要能独立完成得出植物叶气孔的数目和分布与其生活环境相适应的结论。
对于蒸腾作用的意义,要多联系实际问题,如:①炎热的夏天,一只手是干燥的,另一只手沾满了水,哪一只手感到凉爽?为什么?(实际上是蒸发)②由于地心的引力,水总是往低处流,为什么在大树的身体里,水却能往高处流?是什么原因使它克服了地心的引力?③植物是怎样源源不断地获取无机盐的?总结得出结论。
难点讲解
1.气孔张开和闭合的原理是什么?
剖析:植物气孔的开闭运动关键在于保卫细胞吸水膨胀变化。大多数植物的气孔是由两个肾形的保卫细胞构成的,由于保卫细胞的内外壁厚度不一样,当保卫细胞吸水膨胀时,较薄的外壁就会伸长,细胞向外弯曲,于是气孔就张开,当保卫细胞失水时,较厚的内壁被拉直,气孔就关闭了。可自制气孔开闭活动模型:第一步,在一张硬纸板上画出叶下表皮的一对保卫细胞及周围的几个表皮细胞(用彩色纸板效果更好),把保卫细胞剪去,只留下周围表皮细胞的部分。第二步,选两个大小相同的长形的薄塑料袋作为两个保卫细胞(袋口向下)。在两个塑料袋的相邻一侧的中央,用粘合剂各粘上层数相等、大小相同的长椭圆形的塑料薄膜。再用粘合剂把未加厚的相对一侧与表皮细胞黏合。第三步,把袋口黏合,仅各留一小孔,并与“Y”形的玻璃管的上叉口相连通(不能漏气)。“Y”形下叉口可与打气器械相通。打气时,当气体进入塑料袋内(相当于保卫细胞内水分增多时),由于内侧壁厚,外侧壁薄,张力不均匀,“气孔”部位被打开。泄气时(相当于保卫细胞失水时),袋壁张力减小,恢复原样,气孔被关闭。
气孔的张开和闭合可以调节蒸腾作用,使植物体内保持适量的水分。当气孔张开时蒸腾作用强烈、散失的水分多,当气孔闭合时蒸腾作用弱、散失的水分少。影响气孔张开和闭合的外界条件有光照和温度,一般在晴朗无风的夏天,土壤水分供应充足,蒸腾作用强烈,而在阴雨天气蒸腾作用比较弱。植物一天中蒸腾作用的变化规律是:清晨日出后,由于光照加强,温度升高,蒸腾作用随之增强,到午后三时左右达到最高峰,三时以后,光照逐渐减弱,植物体内的水分减少,气孔逐渐关闭,蒸腾作用随之下降,日落后蒸腾作用降到最低点。
2.水分蒸发和植物蒸腾作用有什么区别?
剖析:水分蒸发是在温度低于水的沸点时,液态水或固态水变成气态水的过程,它是一个物理学概念,在自然界中,蒸发速率的大小受多种因素影响,蒸发是地表水分进入空中的主要过程,是地表水分平衡的重要环节。
植物的蒸腾作用是水分通过植物体表面,以气体状态散失到大气中的过程。蒸腾作用与水分蒸发是本质上完全不同的两回事,因为蒸腾作用所引起的水分散失,受植物生命活动的控制。植物体的水分蒸腾主要通过叶片的气孔来完成,叶柄和嫩茎也能进行一定的蒸腾作用。蒸腾作用的过程:土壤中的水分→根毛→根内导管→茎内导管→叶内导管→叶肉细胞→气孔→大气。
首先从概念上讲,它们两者是不同的,蒸发是一个物理学概念,而植物的蒸腾作用是一个生物学概念,它受到植物生命活动的影响。再者,影响它们的外界因素也不尽相同:影响水分蒸发的因素主要有:温度、饱和差、风速和湍流。蒸发面温度高,分子动能大,逸出水面(或冰面)的水汽分子就多,反之就少。饱和差反映着一定的温度下空气中含有的水汽量距离饱和时的差值,饱和差越大,表明空气中含有的水汽量越少,距离饱和越远,越有利于蒸发速度增快;风和湍流有利于蒸发面附近的潮湿空气的输送和扩散,增大饱和差,加快蒸发速率。此外,水面蒸发速率还与水面大小、水中含有杂质多少有关。陆面蒸发与土壤结构、颜色、含水量以及植物覆盖情况有关。
影响蒸腾作用的外界因素有:光、水分状况、温度、风、二氧化碳浓度。光促进气孔的开启,蒸腾增加;足够的水分有利于气孔开放,过多的水分反而使气孔关闭;气孔开度一般随温度的升高而增大,但温度过高失水增大也可使气孔关闭;微风有利于蒸腾,强风蒸腾降低;CO2
浓度低促使气孔张开,蒸腾增强。
议一议
“水往低处流”,但是植物体内的水却往高处流,动力从何而来 某同学设计了如下实验:将一枝条插入充满水的玻璃管中,玻璃管的另一端插入盛有水银的容器中。不久水银柱上升。
问题:
该实验说明了什么问题?
实验中,植株有茎叶,无根。根据枝条、叶片蒸腾作用使水分散失的知识,又根据图示的实验结果,可以看出,由于蒸腾作用枝条从玻璃管中吸收水分,使管内产生负压,水银柱上升。由此得出,枝条、叶片通过蒸腾作用散失水分所产生的拉力是水分在植物体内向上流动的动力。
探究:枝条叶片通过蒸腾作用散失水分所产生的拉力,是促使水分在植物体内向上运输的动力。
自我检测
1.“大树底下好乘凉”,其主要原因是( )
A.呼吸作用吸收热量
B.遮光后气温较低
C.蒸腾作用吸收热量
D.风吹使气温降低
2.植物进行蒸腾作用的主要部位是( )
A.茎
B.叶片
C.叶柄
D.植物体各部分
3.控制蒸腾作用强弱的结构是( )
A.保卫细胞
B.气孔
C.叶片
D.根毛
4.森林附近地区容易形成降雨的天气,主要原因是( )
A.植物的光合作用旺盛吸收水分
B.植物的呼吸作用释放了水分
C.植物的蒸腾作用散失了水分
D.植物的根吸收了水分
5.绿色植物在夜晚进行的是( )
A.光合作用和呼吸作用
B.呼吸作用
C.蒸腾作用
D.呼吸作用和蒸腾作用
参考答案
1.C (蒸腾作用可以降低空气的温度,增加空气的湿度,所以在浓荫蔽日的林下顿感凉爽。)
2.B (蒸腾作用主要发生在叶片,叶柄和幼嫩的茎也能蒸腾少量的水分,水分绝大部分是由气孔散发到空气中的。)
3.A (根据叶片内所含水分得多少,保卫细胞会不同程度的变形,控制气孔的大小,从而调节蒸腾作用的强弱。)
4.C (大面积的植树造林,可以调节气候,减轻干旱,增加降雨量,提高了空气的湿度,降低了空气的温度。)
5.D (光合作用必须在有光的时候才能进行,而呼吸作用和蒸腾作用不受光的限制。)