水从土壤出发,经渗透作用进入根毛细胞,穿过根到木质部,沿茎的木质部向上,进入叶,最后以水蒸气的形式从气孔散出。叶片蒸发产生的拉力推动水向上移动。这个课题常以“描述路径”、“解释水如何被拉上去”或图上标注的形式出现。
这是植物的运输单元的起点,之后每一课都建立在它之上。
路径依次是什么?
把路径想成一条链。如果答案里少了一环,评分标准通常都会发现。
- 土壤水进入根毛细胞。 细胞液比土壤水浓,所以水通过渗透作用进入。
- 水穿过根的皮层细胞,朝中心前进。
- 水进入木质部,位于根的中央。
- 水沿木质部向上,在茎里形成连续的水柱。
- 水到达叶,移向叶肉细胞。
- 水蒸发,从湿润的细胞壁进入气室。
- 水蒸气扩散出去,通过气孔。这种散失就是蒸腾作用。
是什么让水往上走?
叶片的蒸发把水从水柱的上端带走,产生一股拉力,称为蒸腾拉力(transpiration pull),把更多的水拉上来。水分子互相黏附,所以水柱会整体移动而不会断开。
木质部是一组死亡、中空的管子,里面没有任何东西在泵水。这就是为什么“植物靠蒸发把水拉上去”比“根把水推上去”更好。
例题详解
解释土壤中的一个水分子如何到达叶外的空气中。(按顺序作答,使用渗透作用、木质部、蒸发和气孔这几个词。)
第一步,进入: 水通过渗透作用进入根毛细胞,因为细胞液比土壤水浓。
第二步,穿过: 水经过根的皮层到达木质部。
第三步,向上: 水沿茎里的木质部导管上升,被叶片失水产生的拉力拉着走。
第四步,进入叶: 水离开木质部,到达叶肉细胞。
第五步,出去: 水从细胞壁表面蒸发进入气室,再以水蒸气的形式通过打开的气孔扩散出去。
注意每一步都说明了水在哪里,以及是什么过程在推动它。这就是结构完整的答案。
要留意的错误
常见的失误是把根描述成水泵。
错误答案: 根毛细胞消耗能量把水泵上木质部送到叶,水再从气孔散失。
这错把根当成了引擎。根只是通过渗透作用把水吸进来。
改正的方法是把引擎放在叶:水蒸发,拉着连续的水柱沿木质部上升。把“根毛细胞通过渗透作用吸水”和“蒸发产生拉力”分成两句来写。
自我检测
先自己做,再打开答案。
1. 排出顺序:水蒸气扩散出去、水进入木质部、水进入根毛细胞、水在叶内蒸发、水沿茎上升。
查看答案
水进入根毛细胞、水进入木质部、水沿茎上升、水在叶内蒸发、水蒸气扩散出去。
2. 说出水进入根毛细胞所经过的过程,并说明水为什么会进去。
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渗透作用。细胞液比土壤水浓,所以存在朝向细胞内的水势梯度。
3. 为什么去掉叶子的枝条吸水量比完整枝条少得多?
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没有叶子,蒸发的表面很少,蒸腾拉力就弱得多。枝条对木质部里的水的拉力变得很弱。
下一步
这条路径解释了发生什么,而把蒸腾作用与环境条件联系起来则解释为什么速率每小时都不同。之后可以用植物运输练习题组检测整个单元。
有些学生背得出路径,题目一加上变化就失分,例如茎被切断或叶子被封住。生物线上一对一补习的老师可以随时改变情境,看你的推理还成不成立。