植物对水分的吸收和利用
植物的光合作用等生命活动需要大量的水分,这些水分主要是靠根从土壤中吸收的。根吸收水分最活跃的部位是根尖成熟区的表皮细胞。
渗透作用的原理 成熟的植物细胞中有一个大的中央液泡,这样的植物细胞主要是靠渗透作用吸收水分的。
未成熟的植物细胞中还没有形成中央液泡,这样的细胞主要靠细胞内的蛋白质、淀粉和纤维素等亲水性物质吸收水分,这叫做吸胀作用。干燥的种子和根尖分生区的细胞,主要靠吸胀作用吸收水分。

渗透作用与水分的流动
实验开始后,漏斗管内的液面逐渐上升,这说明烧杯内的水分子透过半透膜,向漏斗内的蔗糖溶液中扩散。水分子为什么能够透过半透膜进行扩散呢?这与半透膜两侧溶液的浓度差有关系。由于单位体积清水中的水分子比单位体积蔗糖溶液中的水分子多,所以在单位时间内,水分子由烧杯透过半透膜进入漏斗内的数量,多于水分子由漏斗透过半透膜进入烧杯内的数量,因此,漏斗管内的液面上升了。这种水分子(或其他溶剂分子)透过半透膜的扩散,叫做渗透作用。上述实验表明,渗透作用的产生必须具备两个条件:一是具有半透膜;二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。



成熟的植物细胞有细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核等。细胞壁是一层水和溶质都可以透过的透性膜(如图)。细胞膜和液泡膜与细胞壁不同,它们都是选择透过性膜:水分子可以自由通过,细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过,而其他的离子、小分子(如蔗糖分子)和大分子则不能通过。从整个植物细胞来看,我们可以把原生质层(主要包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质)看作是一层半透膜。这层膜把液泡里面的细胞液与外界溶液隔离开来。细胞液中含有许多溶于水的物质,因此具有一定的浓度。外界溶液同样具有一定的浓度。由于原生质层相当于一层半透膜,并且原生质层两侧的溶液具有浓度差,因此,当成熟的植物细胞与外界溶液接触时,细胞液就会通过原生质层与外界溶液发生渗透作用。
植物细胞的吸水和失水 成熟的植物细胞能够与外界溶液发生渗透作用,这可以通过下面的实验来证实。
观察植物细胞的质壁分离和复原
上述实验表明:细胞液和外界溶液通过原生质层确实发生了渗透作用。具体地说,当外界溶液的浓度大于细胞液的浓度时,植物细胞就通过渗透作用失水,逐渐表现出质壁分离的现象;当外界溶液的浓度小于细胞液的浓度时,植物细胞就通过渗透作用吸水,逐渐表现出质壁分离后又复原的现象。

通常情况下,土壤溶液的浓度比较低,成熟区表皮细胞细胞液的浓度比较高。这样,土壤溶液中的水分,就通过渗透作用进入到成熟区表皮细胞中,并且通过成熟区表皮细胞以内的层层细胞向里渗入,最终进入导管。土壤溶液中的水分,还可以通过成熟区表皮细胞的细胞壁以及成熟区表皮细胞以内层层细胞之间的细胞间隙向里渗入,最终也进入导管(如图)。
水分的运输、利用和散失 根吸收的水分,通过根、茎、叶中的导管,运输到植株的地上部分。其中,一般只有1%~5%的水分保留在植物体内,参与光合作用和呼吸作用等各项生命活动,其余的水分几乎都通过蒸腾作用散失掉了。 在土壤水分充足、空气湿度很大的情况下,叶片上的水孔(指叶片边缘或尖端处类似气孔的孔洞,这种孔洞长期张开),就会有液体溢出,形成亮晶晶的水珠,这叫做吐水。吐水是植株
正常生长的一个标志。水稻秧苗栽插后叶片出现吐水时,说明水稻秧
苗已经长出了新根。
合理灌溉 不论是花、草、树木还是农作物,它们在一生中都需要不断地吸收水分。不同植物的需水量不同。同一种植物在不同的生长发育时期,需水量也不同(如图)。合理灌溉就是指根据植物的需水规律适时地、适量地灌溉,以便使植物体茁壮生长,并且用最少的水获取最大的效益。
一、判断题1.将一个发生了质壁分离的植物细胞放入比细胞液浓度低的蔗糖溶液中,
该细胞不会发生质壁分离复原。( )2.只有紫色的洋葱鳞片叶表皮细胞,才能够发生质壁分离和复原的现象。( )二、选择题1.一个成熟的植物细胞,它的原生质层主要包括[ ]A.细胞膜、核膜和这两层膜之间的细胞质;B.细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质;C.细胞膜和液泡膜之间的细胞质;D.细胞壁、液泡膜和它们之间的细胞质。2.课文实验中发生了质壁分离的植物细胞内,原生质层和细胞壁之间的空隙充满了[ ]A.细胞液;B.蔗糖溶液;C.空气;D.清水。三、简答题根内的水分在什么情况下会进入到土壤中?这对植物体会产生什么影响?参考答案
观察植物的吐水现象 选几株健壮的盆栽小麦或水稻的幼苗,浇足水,并且用玻璃罩或透明塑料袋(塑料袋的底部有小孔,小孔用胶布封严)将幼苗罩严,然后将盆栽幼苗放在温暖的地方。记录上述实验装置附近的气温。在傍晚或清晨,往往可以看到健壮叶片的尖端或边缘有液滴向外溢出,这就是吐水现象。将夹有干燥滤纸片的镊子,通过玻璃罩的底部或透明塑料袋中的小孔,吸去叶片尖端的液滴,并且测出该处再次出现液滴的时间。重复三四次后,可以得出一定温度下,该种植物叶片尖端吐水的平均速率。