植物生理學(xué)中文版4-5transpiration transport

第四節(jié)蒸騰作用

Transpiration水分以氣體狀態(tài)通過植物體表面從體內(nèi)擴散到大氣中的過程（不同于自由水面的蒸發(fā)）一、蒸騰的部位和生理意義植物需要解決的一對矛盾：

截獲光能&水分虧缺解決矛盾的方式覆蓋角質(zhì)層：

一層蠟樣的不透水的膜，其中間雜有親水的果膠質(zhì)，并有孔隙，可使水分子透過氣孔調(diào)節(jié)：通過調(diào)節(jié)葉片氣孔的大小將水分散失到大氣中角質(zhì)層蒸騰/氣孔蒸騰：成熟葉片，角質(zhì)層蒸騰約占3－10％，主要形式為氣孔蒸騰幼嫩葉片，角質(zhì)層蒸騰約占30－50％遮陰、潮濕處，角質(zhì)層蒸騰約占30％以上水生植物，角質(zhì)層蒸騰為主要散失水分的方式蒸騰作用的生理意義為水分吸收與運輸?shù)闹饕獎恿Υ龠M(jìn)植物對礦質(zhì)元素的吸收降低葉片的溫度二、氣孔蒸騰

1氣孔的大小和分布長7-40μm(H2O-0.54nm;CO2-0.46nm)主要分布于葉片，另也存在于花序、果實、葉柄、卷須及幼莖多數(shù)植物下表皮氣孔數(shù)目多于上表皮，水生植物多位于上表皮上通常，氣孔總面積為葉面積的1－2％擴散水的速率：氣孔>>相同面積的自由水面葉面積：氣孔/葉面積＝1-2/100蒸騰（發(fā)）量：氣孔/相同于葉面積的自由水面>80/100即：某葉片（通過氣孔）的蒸騰量為相同面積自由水面蒸發(fā)量的40－100倍小孔擴散原理（Seeyourtextbook）：

1水分從大表面上蒸發(fā)時，蒸發(fā)速率與表面積成正比2水分從很小表面上蒸發(fā)時，蒸發(fā)速率與表面的直徑或周長成正比3葉片上眾多氣孔增加了擴散水分的總的周長2氣孔運動植物氣孔：2個保衛(wèi)細(xì)胞保衛(wèi)細(xì)胞2種類型：

啞鈴型：有一對副衛(wèi)細(xì)胞，禾本科及莎草科等單子葉植物腎型：無副衛(wèi)細(xì)胞，多數(shù)植物wheatmaizeArabidopsisViciafaba保衛(wèi)細(xì)胞運動的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)壁中存在徑向排列的微纖絲微纖絲

難以伸長。以氣孔口為中心，限制了保衛(wèi)細(xì)胞沿短軸方向直徑的擴大氣孔運動調(diào)節(jié)蒸騰

保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹－氣孔口張開

保衛(wèi)細(xì)胞失水收縮－氣孔口關(guān)閉

吸水后，作用于外壁上的（凈）壓力通過微纖絲傳到內(nèi)壁，成為作用于內(nèi)壁、背離氣孔口方向的拉力氣孔運動的機理以張開過程為例

1質(zhì)膜上H＋-ATP酶，被激活（光等），運出H＋，產(chǎn)生跨膜H＋梯度；2跨膜H＋梯度驅(qū)動K＋透過質(zhì)膜和液泡膜進(jìn)入液泡中（K＋通道〕；3細(xì)胞內(nèi)由淀粉經(jīng)代謝產(chǎn)生蘋果酸，并從胞外運入Cl-,與液泡內(nèi)K＋保持電學(xué)平衡；4液泡內(nèi)K＋

濃度達(dá)0.5M,ψ降低至-2MPa左右，吸水張開三、影響氣孔運動(蒸騰〕的因素（自學(xué)）

1光

2CO2一般植物由暗至光中，經(jīng)數(shù)分鐘滯后期，氣孔開放；某些植物氣孔晝夜開放，如甘藍(lán)、馬鈴薯等；某些植物氣孔夜間開放，如景天科等CAM植物；一般情況下，外界[CO2]下降，氣孔開放，[CO2]上升，氣孔關(guān)閉，3溫度10℃以下，難以開放T升高，促進(jìn)開放30－35℃，達(dá)最大開度溫度（T）和相對濕度（RH）對葉片空氣氣壓梯度的影響（假設(shè)大氣中的水分含量保持穩(wěn)定）4濕度20℃時不同的相對濕度（RH）對大氣水勢的影響大氣中水蒸氣含量越低，越有利于蒸騰的進(jìn)行。5風(fēng)速風(fēng)速對蒸騰的影響

Boundarylayerthickness=lengthofwaterdiffusionpath(Triangles)Leavesfor1cmwide;

(Circles)Leavesfor5cmwide

6化學(xué)物質(zhì)抑制開放物質(zhì)（抗蒸騰劑）：脫落酸乙酰水楊酸黃腐酸阿特拉津（水光解抑制劑）促進(jìn)開放物質(zhì)：細(xì)胞分裂素四、蒸騰作用的指標(biāo)蒸騰速率（強度）：

一定時間內(nèi)單位葉面積散失的水量(g/dm2·h)蒸騰比例：

植物每消耗1Kg水所形成干物質(zhì)的g數(shù)蒸騰系數(shù)：

植物生產(chǎn)1g干物質(zhì)所消耗水的（千）克數(shù)（1/蒸騰比例）第五節(jié)植物體內(nèi)水分的運輸紅杉樹

生長在潮濕的雨林中，高80米韌皮部（薄壁）：輸送光合產(chǎn)物等木質(zhì)部（厚壁）：水分在植物體內(nèi)的主要運輸通道一、植物體內(nèi)水分運輸?shù)耐緩絾蝹€微管束木質(zhì)部中輸送水的主要管狀分子管狀分子包括管胞和導(dǎo)管二者細(xì)胞壁增厚成熟后為不含細(xì)胞質(zhì)的長型死細(xì)胞多個細(xì)胞并行排列向日葵莖部排列的管胞注：螺旋型加厚的壁右部的管胞未完全伸長直徑10-50um;長1-3cm導(dǎo)管為獨立的細(xì)胞大小差異顯著，通常大于管胞。例：楓樹，直徑40－60um長4－30cm橡樹，直徑300－500um

長最高至10m導(dǎo)管比管胞更為進(jìn)化導(dǎo)管的發(fā)育過程植物體內(nèi)水分運輸途徑（總結(jié)）導(dǎo)管或管胞運輸途徑（死細(xì)胞途徑）對水分運輸?shù)淖枇π∵m合于長距離運輸活細(xì)胞途徑

根毛至根的微管束（導(dǎo)管或管胞）；葉部最小的微管束（葉脈）至氣孔下室；阻力大，約2000倍于微管組織適合于短距離運輸二、水分運輸?shù)膭恿Τ墒熘仓?、蒸騰作用強的白晝，以蒸騰拉力為主幼苗、空氣潮濕及蒸騰作用弱的夜晚，以根壓為主水分運輸?shù)膭恿Γ礁滴畡恿?蒸騰拉力2根壓水分運輸?shù)木S持蒸騰拉力>水的重力

1據(jù)測定，溫帶植物中，木質(zhì)部導(dǎo)管中維持-0.5至-2.5MPa