七年級生物一、蒸騰作用的概念及生理意義

第第頁共5頁濱州職業(yè)學院教案No3課稈植物牛理200/200學年第二學期教師趙國錦授課日期班級課題:植物的蒸騰作用課題:教學目標：了解植物蒸騰作用的概念和生理意義，明確植物蒸騰作用的部位、指標及影響蒸騰作用的因素，進一步掌握氣孔運動的規(guī)律。重點難點：1、蒸騰作用的部位和指標；2、氣孔運動的機理；3、影響蒸騰作用的因素。教學方法：課堂講授教具：掛圖、多媒體教學教學參考書：《植物生理學》課后作業(yè)：影響植物蒸騰作用的因素主要有哪些？。蒸騰作用的概念和生理意義。3?量度植物蒸騰作用的指標。教學札記:編寫日期:濱州職業(yè)學院教案附頁一、蒸騰作用的概念及生理意義植物體吸收的水分絕大部分以液體狀態(tài)或氣態(tài)散失到體外去，例如吐水、蒸騰作用，后者是植物失水的主要方式。蒸騰作用指植物體內的水分以氣態(tài)方式從植物的表面向外界散失的過程。蒸騰作用在植物生命活動中具有重要的生理意義：（1）蒸騰作用失水所造成的水勢梯度是植物吸收和運輸水分的主要驅動力，即蒸騰拉力是植物被動吸水的主要動力；（2）蒸騰作用能夠降低植物體和葉片溫度。葉片在吸收光輻射進行光合作用的同時，吸收了大量熱量，通過蒸騰作用散熱，可防止葉溫過高，避免熱害。（3）蒸騰作用引起木質部的上升液流，有助于根部吸收的無機離子以及根中合成的有機物轉運到植物體的各部分，滿足生命活動需要。（4）蒸騰作用正常進行時，氣孔是開放的，有利于CO2的吸收和同化。二、蒸騰作用的部位及度量1、蒸騰部位當植物幼小的時候，暴露在地面上的全部表面都能蒸騰；木本植物長大以后，莖枝上的皮孔可以蒸騰，稱之為皮孔蒸騰。植物的蒸騰作用絕大部分是靠葉片的蒸騰。葉片的蒸騰有兩種方式：（1）通過角質層的蒸騰叫角質蒸騰；（2）通過氣孔的蒸騰叫氣孔蒸騰。角質層本身不透水，但角質層在形成過程中有些區(qū)域夾雜有果膠，同時角質層也有孔隙，可使水汽通過。一般植物的成熟葉片，角質蒸騰僅占總蒸騰量的5%?10%。因此，氣孔蒸騰是植物葉片蒸騰的主要形式。2、量度蒸騰作用的指標蒸騰速率：植物在一定時間內，單位葉面積上蒸騰的水量稱為蒸騰速率，又稱蒸騰強度,常用H2Og/dm2/h表示。蒸騰效率：植物每消耗1kg水所生產干物質的克數，或者說，植物在一定時間內干物質的累積量與同期所消耗的水量之比稱為蒸騰比率或蒸騰效率。一般植物的蒸騰效率是1?8g（干物質）/kg水。蒸騰系數植物制造1g干物質所消耗的水量（g）稱為蒸騰系數（或需水量）。一般植物的蒸騰系數為125?1000。三、氣孔蒸騰作用氣孔是植物葉片與外界進行氣體（o2、CO2和水蒸汽）交換的主要通道。影響著蒸騰、光合作用和呼吸作用。當氣孔蒸騰旺盛，葉片發(fā)生水分虧缺時，或土壤供水不足時，氣孔開度減少以至完全關閉；當供水良好時，氣孔張開。1、氣孔的大小、數目、分布與氣孔蒸騰氣孔是植物葉表皮組織上的兩個特殊的小細胞即保衛(wèi)細胞所圍成的一個小孔，不同植物氣孔的類型大小和數目不同。大部分植物葉的上下表面都有氣孔，但不同類型的植物其葉上下表面氣孔數量不同。一般禾谷類作物的上、下表面氣孔數目較為接近，雙子葉植物的葉下表面氣孔較多，有些植物（特別是木本植物），通常只是下表面有氣孔，也有些植物如水生植物氣孔只分布在上表面。氣孔的分布是植物長期適應生存環(huán)境的結果。氣孔的數目多，但直徑很小，氣孔所占的總面積很小，一般不超過葉面積的1%。但是通過氣孔的蒸騰量卻相當于與葉面積相等的自由水面蒸發(fā)量的15%?50%，甚至達到100%，也就是說，氣孔擴散是同面積自由水面蒸發(fā)量的幾十到一百倍。因為氣體分子通過氣孔擴散，孔中央水蒸汽分子彼此碰撞，擴散速率很慢；在孔邊緣，水分子相互碰撞的機會較少，擴散速率快。對于大孔，其邊緣周長所占的比例小，故水分子擴散速率與大孔的面積成正比，但如果將一大孔分成許多小孔，在面積不變的情況下，其邊緣總長度大為增加，將孔分得愈小，則邊緣

所占比例愈大，即通過邊緣擴散的量大為提高，擴散速率也提高。我們將氣體通過多孔表面的擴散速率不與小孔面積成正比，而與小孔的周長成正比的這一規(guī)律稱為小孔擴散律2、氣孔運動與葉的表皮細胞相比，保衛(wèi)細胞具有一些特點：（1）細胞體積很小并有特殊結構，腎形保衛(wèi)細胞外壁薄，內壁厚。有利于膨壓迅速而顯著地改變；表皮細胞大而無特別形狀；（2）細胞壁中徑向排列有輻射狀微纖束與內壁相連，便于對內壁施加作用；（3）細胞質中有一整套細胞器，而且數目較多；（4）葉綠體具明顯的基粒構造，其中常有淀粉的積累，其淀粉的變化規(guī)律是白天減少，夜晚增多，與葉肉細胞相反，表皮細胞無葉綠體。氣孔運動特點：大多數植物氣孔一般白天張開，夜間關閉，此即氣孔運動。氣孔的開閉原因的實質是保衛(wèi)細胞的吸水膨脹或失水，受到保衛(wèi)細胞膨壓的調節(jié)。保衛(wèi)細胞體積比其它表皮細胞小得多，少量的滲透物質積累就可使其滲透勢明顯下降，降低水勢，促進吸水，改變膨壓。3、氣孔運動的機理（1）淀粉與糖轉化學說。在光下，光合作用消耗了C02，保衛(wèi)細胞細胞質pH增高到7，淀粉磷酸化酶催化正向反應，使淀粉水解為糖，引起保衛(wèi)細胞滲透勢下降，水勢降低，從周圍細胞吸取水分，保衛(wèi)細胞膨大，因而氣孔張開。黑暗中，保衛(wèi)細胞光合作用停止，而呼吸作用仍進行，CO2積累pH下降到5左右，淀粉磷酸化酶催化逆向反應，使糖轉化成淀粉，溶質顆粒數目減少，細胞滲透勢升高，水勢亦升高，細胞失水，膨壓喪失，氣孔關閉。H.O（2）K+積累學說。研究表明K+從副衛(wèi)細胞轉運到保衛(wèi)細胞中引起滲透勢下降，氣孔張開；K+反向轉運，則氣孔關閉。即在光下保衛(wèi)細胞葉綠體通過光合磷酸化合成ATP,活化了質膜H+-ATP酶，使K+主動吸收到保衛(wèi)細胞中，K+濃度增高引起滲透勢下降，水勢降低，促進保衛(wèi)細胞吸水，氣孔張開。平衡K+電性的陰離子是蘋果酸根，而其H+則與K+發(fā)生交換轉運到保衛(wèi)細胞之外，Cl-進入保衛(wèi)細胞內，導致保衛(wèi)細胞滲透勢下降而吸收水分，氣孔張開。在黑暗中，K+從保衛(wèi)細胞擴散出去，細胞水勢提高，失去水分，氣孔關閉。H.O4、氣孔運動的調節(jié)因素影響光合作用和葉子水分狀況的各種體內外因素都會影響氣孔的運動。此外，研究表明氣孔運動有一種內生近似晝夜節(jié)律，即使置于連續(xù)光照或黑暗之下，氣孔仍會隨一天的晝夜交替而開閉，這種節(jié)律可維持數天。（1）光。一般情況下光照使氣孔開放，黑暗使氣孔關閉。光能促進糖、蘋果酸的形成和C1-、K+的積累，調節(jié)保衛(wèi)細胞的水勢影響氣孔的開關。一般認為不同波長的光對氣孔運動的影響與對光合作用過程的影響相似，即藍光和紅光最有效。不同植物氣孔張開所需要的光照強度不同。（2）CO2。葉片內部低的CO2分壓可使氣孔張開，高CO2則使氣孔關閉。其它外界環(huán)境因素（光照、溫度等）很可能是通過影響葉內CO2濃度而間接影響氣孔開關的。（3）溫度。氣孔開度一般隨溫度的升高而增大。在30°C左右，氣孔開度達最大。但35°C的溫度會引起氣孔開度減小。低溫下長時期光照也不能使氣孔張開。溫度對氣孔開度的影響可能是通過影響呼吸作用和光合作用，改變葉內CO2濃度而起作用的。（4）水分。當葉水勢下降時，氣孔開度減小或關閉。缺水可導致植物保衛(wèi)細胞失水而關閉氣孔。葉片被水飽和時，表皮細胞含水量高而體積增大，會擠壓保衛(wèi)細胞引起氣孔關閉或開度下降。（5）風。高速氣流（風）可使氣孔關閉。這可能是由于高速氣流下蒸騰加快，保衛(wèi)細胞失水過多所致。微風有利于氣孔開放和蒸騰。四、影響蒸騰作用的因素蒸騰速率主要由氣孔下腔內水蒸汽向外擴散的力量和擴散途徑中的阻力來決定。擴散力就是氣孔下腔中水蒸汽分壓和大氣水蒸汽分壓之差，擴散阻力主要包括擴散層阻力和葉中阻力。葉中阻力以氣孔阻力為主，葉肉細胞壁等部分對水分傳導的阻力很小，可以忽略。凡是能改變水蒸汽分子的擴散力或擴散阻力的因素，都可對蒸騰作用產生影響。（一）內部因素對蒸騰作用的影響凡是減少內部阻力的因素都會促進蒸騰作用。氣孔構造特征是影響氣孔蒸騰的主要內部因素。氣孔下腔體積大，葉片內部面積（指內部細胞間隙的面積）大等特征都有利于蒸騰作用。葉面蒸騰強弱與供水情況有關。因此根系發(fā)達，深入地下，吸水就容易，供給苗系的水也就充分，間接有助于蒸騰。（二）外界條件對蒸騰作用的影響凡是影響葉內外蒸汽壓差的外界條件都可以影響蒸騰作用。1?光照光照是影響蒸騰作用的最主要的外界條件。光照可以提高葉面溫度，使葉內外的蒸汽壓差增大。葉子吸收的幅射能的大部分用于蒸騰。光直接影響氣孔的開閉，大多數植物的氣孔在暗中關閉，在光下氣孔開放，蒸騰加強。2.大氣濕度當大氣相對濕度增大時，大氣蒸汽壓也增大，葉內外蒸汽壓差就變小，蒸騰變慢；反之，加快。3?大氣溫度當相對濕度相同時，溫度越高，蒸汽壓越大。當溫度相同時，相對濕度越大，蒸汽壓越大。葉溫較之氣溫一般高2?10C，厚葉更顯著。因此大氣溫度增高時，氣孔下腔細胞間隙的蒸汽壓的增加大于大氣蒸汽壓的增大，所以葉