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- 2021-05-26 发布
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毛细现象与植物饮水
毛细作用,是液体表面对固体表面的吸引力。毛细现象在生物学中有广泛的应用,如动植物的毛细血管,锄松土壤以破坏土壤的毛细管,减少表面水分的蒸发等。本文就部分毛细现象实验与植物体的毛细现象实验进行对比,以此了解物理学与生物学综合的意义。
1、根和茎的毛细现象
根是维管植物由胚根发育而来的体轴的地下部分。由主根及其许多侧根构成根系。主要的功能是为了固着植物体和支持地上部,并从土壤中吸收水和溶于水中的无机养料,亦有运输、贮存和合成某些有机物质的功能,并能向外分泌代谢废物。根尖表皮细胞向外突出的毛状物称为根毛,是根吸收水分和无机盐的主要部分。
由于根的上述功能,在进行植物吸收水分的教学时,一般用有根的凤仙花进行吸收水分实验;将凤仙花插入有红墨水的水杯中,水面上滴入植物油,杯口用脱脂棉堵塞,以减少蒸发。静置十多小时后,首先观察液面的下降。为了说明植物吸收水分导致液面下降,可以进行对照实验,几只杯子的水同样多,水面滴入同样多的植物油,并都用脱脂棉塞住瓶口,经过同样长的时间后,插有凤仙花的瓶子水面下降更明显。还可观察凤仙花的叶子和茎,剪断或揭去表皮,可以看到红色墨水已沿茎的表皮上升。后者只需几个小时。
事实上,直接用茎来做实验,同样可以看到红色墨水上升的现象。茎是维管植物由胚芽发育而来的体轴部分。其主要功能出是输导及支持。如果我们用蚕豆、油菜、葱、柳枝、松树及菊花的茎等,插入到红色水中,几个小时后,就可以在茎的表皮下观察到水的上升现象,在花瓣和叶脉上也可见红色。
2、植物的蒸腾作用
植物体能由根、茎输送水分,主要由根床(地下水的压力)、毛细现象和蒸腾作用。大气压由于互相抵消,不应是主要原因。
蒸腾作用主要是由叶下表面的气孔产生。将密闭的塑料袋扎在植物的树叶上,在阳光下很快就会有大量水珠在塑料袋中形成。这一蒸发导致植物要不断地从根茎中输送水分。
叶下表皮的气孔观察也是很有趣的活动。用蚕豆叶或葱叶,由刮胡刀片在叶背面浅浅划一小方块,再用及时贴揭下表皮,并用酒精洗(或用刀片刮)去叶绿体,然后直接贴到载玻片上,就可以用显微镜观察气孔了。
叶的气孔在早晨张开的较大,中午太热,为了减少蒸发量,张开的小。为了观察气孔,显然应选择在早晨摘取的叶子。证明这一结论也是一项有趣的研究活动。在同一植株(如同一棵蚕豆植株)上,分别在早晨及中午摘取多片叶子,获得叶下表皮,并尽可能用同样处理方法,在显微镜下观察,结果是早晨的叶子气孔多且大。
实验时,为了比较茎中存在的毛细现象与蒸腾作用的大小,进行对照实验:分别用剪去叶子和未剪去叶子的同一种植物的茎,插入同一个红色水的瓶中,结果,茎中都有红色水上升,而没有去掉叶子的茎上升的时间长。
茎能传输水分与蒸腾作用有关,同时叶的气孔能进行蒸腾,也是通过叶的毛细现象来传输水分的。
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