七年級(jí)生物一、蒸騰作用的概念及生理意義

第第頁(yè)共5頁(yè)濱州職業(yè)學(xué)院教案No3課稈植物牛理200/200學(xué)年第二學(xué)期教師趙國(guó)錦授課日期班級(jí)課題:植物的蒸騰作用課題:教學(xué)目標(biāo)：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(biāo)及影響蒸騰作用的因素，進(jìn)一步掌握氣孔運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。重點(diǎn)難點(diǎn)：1、蒸騰作用的部位和指標(biāo)；2、氣孔運(yùn)動(dòng)的機(jī)理；3、影響蒸騰作用的因素。教學(xué)方法：課堂講授教具：掛圖、多媒體教學(xué)教學(xué)參考書：《植物生理學(xué)》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(biāo)。教學(xué)札記:編寫日期:濱州職業(yè)學(xué)院教案附頁(yè)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(nèi)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(dòng)中具有重要的生理意義：（1）蒸騰作用失水所造成的水勢(shì)梯度是植物吸收和運(yùn)輸水分的主要驅(qū)動(dòng)力，即蒸騰拉力是植物被動(dòng)吸水的主要?jiǎng)恿?；?）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(jìn)行光合作用的同時(shí)，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(zhì)部的上升液流，有助于根部吸收的無機(jī)離子以及根中合成的有機(jī)物轉(zhuǎn)運(yùn)到植物體的各部分，滿足生命活動(dòng)需要。（4）蒸騰作用正常進(jìn)行時(shí)，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(dāng)植物幼小的時(shí)候，暴露在地面上的全部表面都能蒸騰；木本植物長(zhǎng)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(zhì)層的蒸騰叫角質(zhì)蒸騰；（2）通過氣孔的蒸騰叫氣孔蒸騰。角質(zhì)層本身不透水，但角質(zhì)層在形成過程中有些區(qū)域夾雜有果膠，同時(shí)角質(zhì)層也有孔隙，可使水汽通過。一般植物的成熟葉片，角質(zhì)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(biāo)蒸騰速率：植物在一定時(shí)間內(nèi)，單位葉面積上蒸騰的水量稱為蒸騰速率，又稱蒸騰強(qiáng)度,常用H2Og/dm2/h表示。蒸騰效率：植物每消耗1kg水所生產(chǎn)干物質(zhì)的克數(shù)，或者說，植物在一定時(shí)間內(nèi)干物質(zhì)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(zhì)）/kg水。蒸騰系數(shù)植物制造1g干物質(zhì)所消耗的水量（g）稱為蒸騰系數(shù)（或需水量）。一般植物的蒸騰系數(shù)為125?1000。三、氣孔蒸騰作用氣孔是植物葉片與外界進(jìn)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(dāng)氣孔蒸騰旺盛，葉片發(fā)生水分虧缺時(shí)，或土壤供水不足時(shí)，氣孔開度減少以至完全關(guān)閉；當(dāng)供水良好時(shí)，氣孔張開。1、氣孔的大小、數(shù)目、分布與氣孔蒸騰氣孔是植物葉表皮組織上的兩個(gè)特殊的小細(xì)胞即保衛(wèi)細(xì)胞所圍成的一個(gè)小孔，不同植物氣孔的類型大小和數(shù)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(shù)量不同。一般禾谷類作物的上、下表面氣孔數(shù)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(zhǎng)期適應(yīng)生存環(huán)境的結(jié)果。氣孔的數(shù)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(dāng)于與葉面積相等的自由水面蒸發(fā)量的15%?50%，甚至達(dá)到100%，也就是說，氣孔擴(kuò)散是同面積自由水面蒸發(fā)量的幾十到一百倍。因?yàn)闅怏w分子通過氣孔擴(kuò)散，孔中央水蒸汽分子彼此碰撞，擴(kuò)散速率很慢；在孔邊緣，水分子相互碰撞的機(jī)會(huì)較少，擴(kuò)散速率快。對(duì)于大孔，其邊緣周長(zhǎng)所占的比例小，故水分子擴(kuò)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(zhǎng)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(kuò)散的量大為提高，擴(kuò)散速率也提高。我們將氣體通過多孔表面的擴(kuò)散速率不與小孔面積成正比，而與小孔的周長(zhǎng)成正比的這一規(guī)律稱為小孔擴(kuò)散律2、氣孔運(yùn)動(dòng)與葉的表皮細(xì)胞相比，保衛(wèi)細(xì)胞具有一些特點(diǎn)：（1）細(xì)胞體積很小并有特殊結(jié)構(gòu)，腎形保衛(wèi)細(xì)胞外壁薄，內(nèi)壁厚。有利于膨壓迅速而顯著地改變；表皮細(xì)胞大而無特別形狀；（2）細(xì)胞壁中徑向排列有輻射狀微纖束與內(nèi)壁相連，便于對(duì)內(nèi)壁施加作用；（3）細(xì)胞質(zhì)中有一整套細(xì)胞器，而且數(shù)目較多；（4）葉綠體具明顯的基粒構(gòu)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(xì)胞相反，表皮細(xì)胞無葉綠體。氣孔運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：大多數(shù)植物氣孔一般白天張開，夜間關(guān)閉，此即氣孔運(yùn)動(dòng)。氣孔的開閉原因的實(shí)質(zhì)是保衛(wèi)細(xì)胞的吸水膨脹或失水，受到保衛(wèi)細(xì)胞膨壓的調(diào)節(jié)。保衛(wèi)細(xì)胞體積比其它表皮細(xì)胞小得多，少量的滲透物質(zhì)積累就可使其滲透勢(shì)明顯下降，降低水勢(shì)，促進(jìn)吸水，改變膨壓。3、氣孔運(yùn)動(dòng)的機(jī)理（1）淀粉與糖轉(zhuǎn)化學(xué)說。在光下，光合作用消耗了C02，保衛(wèi)細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)pH增高到7，淀粉磷酸化酶催化正向反應(yīng)，使淀粉水解為糖，引起保衛(wèi)細(xì)胞滲透勢(shì)下降，水勢(shì)降低，從周圍細(xì)胞吸取水分，保衛(wèi)細(xì)胞膨大，因而氣孔張開。黑暗中，保衛(wèi)細(xì)胞光合作用停止，而呼吸作用仍進(jìn)行，CO2積累pH下降到5左右，淀粉磷酸化酶催化逆向反應(yīng)，使糖轉(zhuǎn)化成淀粉，溶質(zhì)顆粒數(shù)目減少，細(xì)胞滲透勢(shì)升高，水勢(shì)亦升高，細(xì)胞失水，膨壓?jiǎn)适?，氣孔關(guān)閉。H.O（2）K+積累學(xué)說。研究表明K+從副衛(wèi)細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)到保衛(wèi)細(xì)胞中引起滲透勢(shì)下降，氣孔張開；K+反向轉(zhuǎn)運(yùn)，則氣孔關(guān)閉。即在光下保衛(wèi)細(xì)胞葉綠體通過光合磷酸化合成ATP,活化了質(zhì)膜H+-ATP酶，使K+主動(dòng)吸收到保衛(wèi)細(xì)胞中，K+濃度增高引起滲透勢(shì)下降，水勢(shì)降低，促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)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(zhuǎn)運(yùn)到保衛(wèi)細(xì)胞之外，Cl-進(jìn)入保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)，導(dǎo)致保衛(wèi)細(xì)胞滲透勢(shì)下降而吸收水分，氣孔張開。在黑暗中，K+從保衛(wèi)細(xì)胞擴(kuò)散出去，細(xì)胞水勢(shì)提高，失去水分，氣孔關(guān)閉。H.O4、氣孔運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)因素影響光合作用和葉子水分狀況的各種體內(nèi)外因素都會(huì)影響氣孔的運(yùn)動(dòng)。此外，研究表明氣孔運(yùn)動(dòng)有一種內(nèi)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(huì)隨一天的晝夜交替而開閉，這種節(jié)律可維持?jǐn)?shù)天。（1）光。一般情況下光照使氣孔開放，黑暗使氣孔關(guān)閉。光能促進(jìn)糖、蘋果酸的形成和C1-、K+的積累，調(diào)節(jié)保衛(wèi)細(xì)胞的水勢(shì)影響氣孔的開關(guān)。一般認(rèn)為不同波長(zhǎng)的光對(duì)氣孔運(yùn)動(dòng)的影響與對(duì)光合作用過程的影響相似，即藍(lán)光和紅光最有效。不同植物氣孔張開所需要的光照強(qiáng)度不同。（2）CO2。葉片內(nèi)部低的CO2分壓可使氣孔張開，高CO2則使氣孔關(guān)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(nèi)CO2濃度而間接影響氣孔開關(guān)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(dá)最大。但35°C的溫度會(huì)引起氣孔開度減小。低溫下長(zhǎng)時(shí)期光照也不能使氣孔張開。溫度對(duì)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?nèi)~內(nèi)CO2濃度而起作用的。（4）水分。當(dāng)葉水勢(shì)下降時(shí)，氣孔開度減小或關(guān)閉。缺水可導(dǎo)致植物保衛(wèi)細(xì)胞失水而關(guān)閉氣孔。葉片被水飽和時(shí)，表皮細(xì)胞含水量高而體積增大，會(huì)擠壓保衛(wèi)細(xì)胞引起氣孔關(guān)閉或開度下降。（5）風(fēng)。高速氣流（風(fēng)）可使氣孔關(guān)閉。這可能是由于高速氣流下蒸騰加快，保衛(wèi)細(xì)胞失水過多所致。微風(fēng)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(nèi)水蒸汽向外擴(kuò)散的力量和擴(kuò)散途徑中的阻力來決定。擴(kuò)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(kuò)散阻力主要包括擴(kuò)散層阻力和葉中阻力。葉中阻力以氣孔阻力為主，葉肉細(xì)胞壁等部分對(duì)水分傳導(dǎo)的阻力很小，可以忽略。凡是能改變水蒸汽分子的擴(kuò)散力或擴(kuò)散阻力的因素，都可對(duì)蒸騰作用產(chǎn)生影響。（一）內(nèi)部因素對(duì)蒸騰作用的影響凡是減少內(nèi)部阻力的因素都會(huì)促進(jìn)蒸騰作用。氣孔構(gòu)造特征是影響氣孔蒸騰的主要內(nèi)部因素。氣孔下腔體積大，葉片內(nèi)部面積（指內(nèi)部細(xì)胞間隙的面積）大等特征都有利于蒸騰作用。葉面蒸騰強(qiáng)弱與供水情況有關(guān)。因此根系發(fā)達(dá)，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(duì)蒸騰作用的影響凡是影響葉內(nèi)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(nèi)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(shù)植物的氣孔在暗中關(guān)閉，在光下氣孔開放，蒸騰加強(qiáng)。2.大氣濕度當(dāng)大氣相對(duì)濕度增大時(shí)，大氣蒸汽壓也增大，葉內(nèi)外蒸汽壓差就變小，蒸騰變慢；反之，加快。3?大氣溫度當(dāng)相對(duì)濕度相同時(shí)，溫度越高，蒸汽壓越大。當(dāng)溫度相同時(shí)，相對(duì)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(shí)，氣孔下腔細(xì)胞間隙的蒸汽壓的增加大于大氣蒸汽壓的增大，所以葉