蒸騰是指植物體表(主要指葉子)的水分通過水蒸氣的形式散發到空氣中的過程。蒸騰與物理學上所說的蒸發有著一定的差別,蒸騰作用不僅會受到外界環境的影響,還會受到植物的調節和控制,所以蒸騰作用要比蒸發作用複雜得多,蒸騰作用的發生與植物的大小無關,即使是幼苗依然能夠進行蒸騰。
基本介紹
- 中文名:蒸騰
- 外文名:Transpiration
- 場所:葉片
- 影響因素:光、溫度
- 實質:水分從植物表面散失的現象
- 套用領域:環境生態
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釋義
唐元稹詩:“雲雷暗交構,川澤方蒸騰。”
鄭振鐸《桂公塘》一:“所難堪的祇是那一陣陣的腥騷氣,就從立足的地面蒸騰上來。”
作用
蒸騰作用是指水分從植物表面散失的現象。
水分在植物的表面由液體變成氣體,這過程需要能量,這能量稱為蒸發潛熱,在大自然中這能量是由太陽供應的。
蒸騰作用會在三個地方進行
氣孔:氣孔分布在葉片及綠莖上,水分從植物細胞蒸發,水汽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。
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。
皮孔:水汽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,在一般情況下占水分散失的比例很小。
在不尋常的炎熱天氣下,蒸騰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。
在葉片中,水分可以沿三個途徑移動:
質粒外途徑:無生質粒是指植物體內相鄰不絕的細胞壁所構成的系統(除了根部細胞內的凱氏帶)。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,在無生質粒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。
液泡途徑:水分在植物細胞間穿過無生質粒、共質粒及液泡而移動,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。
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%會通過蒸騰作用散失,而且數量很大,一株玉米到結實為止大約要通過蒸騰作用散失200公斤的水。
植物通過氣孔的開合可以有效控制蒸騰作用對自身的影響。
蒸騰作用在調節周邊環境的溫度濕度方面影響很大。總的說來,樹木茂密的地方,降雨量比較大,溫差也會相對於樹木稀疏的地區少。
原理
首先,蒸騰作用為植物吸收和運輸水分提供動力。葉片的水分散失掉後,葉片細胞液的濃度自然就會提高,於是就產生了向葉脈細胞吸水的動力,這樣葉片就向莖吸水,莖又向根吸水,迫於強大的壓力,根不得不向土壤吸水;其次,水在從根部向葉片運輸的過程中,把溶解於水中的各種養料也一併帶到了植物全身;最後,蒸騰作用還能夠幫助植物降溫散熱。植物像動物一樣也怕烈日的烤曬,為了不至於被烤焦,植物就通過蒸發水分把熱量從體內散發出去,以保持一定的恆溫。
蒸騰方式
植物進行蒸騰的主要場所是葉片,蒸騰以兩種方式在葉片上進行:一種是出現在葉片角質層上,這是角質蒸騰;另一種是出現在葉片氣孔上,這是氣孔蒸騰。由於水分對於植物的生長有著重要作用,所以水分的喪失會對植物造成嚴重的傷害。為了降低蒸騰對植物的不利影響,植物的葉片表面形成了一層角質層,這個角質層能夠有效地阻止水分的流失。此外,植物葉片上的氣孔有著精緻的結構,這種結構也能減慢水分的流失速度。所以蒸騰作用的主要方式是氣孔蒸騰。
蒸騰強度測試
蒸騰強度亦稱“蒸騰率”。單位時間的葉面蒸騰量。隨植物的生長階段、土壤水分狀況、氣候等因素而變化。
一般用每小時每平方分米所蒸騰的水量(g)來表示,即
Q=m/(t·S)
式中,Q為蒸騰強度,g/(dm2·h);m為蒸騰的水量,g;t為時間,h;S為葉面積,dm2。
容積法測定植物的蒸騰強度,是將帶葉的植物枝條通過一段乳膠管與一支滴定管相連,管內充滿水,組成一個簡易蒸騰計。蒸騰一定時間(t)後,即可從滴定管刻度讀出蒸騰失水的容積,換算成質量即為蒸騰的水量(m),然後用質量法測定出枝條中葉的總面積(S)。得到以上數據後,代入上述公式即可求出蒸騰強度。
質量法測定葉面積的原理是:假定一張白紙各部分分布均勻,那么紙的面積(b)就與紙的質量(a)成正比,該紙單位質量的面積為b/a,即知道質量就可求出面積。今將枝條上的葉片的實際大小描在白紙上,並沿筆線剪下來,然後稱其總質量(x),則葉的總面積S=(b/a)·x。
生理意義
(1) 蒸騰作用是植物對水分吸收和運輸的一個主要動力;
(2) 蒸騰作用促進植物對礦物質的吸收和運輸;
(2) 蒸騰作用促進植物對礦物質的吸收和運輸;
(3) 蒸騰作用能降低植物體和葉片的溫度;
(4) 蒸騰作用的正常進行,氣孔開放,有利於光合作用中 CO2 固定。
蒸騰的器官:葉片(主要),莖及地上部其它器官。
蒸騰的方式:氣孔蒸騰(主要),角質蒸騰,皮孔蒸騰。