七年级生物一、蒸腾作用的概念及生理意义

第第页共5页滨州职业学院教案No3课稈植物牛理200/200学年第二学期教师赵国锦授课日期班级课题:植物的蒸腾作用课题:教学目标：了解植物蒸腾作用的概念和生理意义，明确植物蒸腾作用的部位、指标及影响蒸腾作用的因素，进一步掌握气孔运动的规律。重点难点：1、蒸腾作用的部位和指标；2、气孔运动的机理；3、影响蒸腾作用的因素。教学方法：课堂讲授教具：挂图、多媒体教学教学参考书：《植物生理学》课后作业：影响植物蒸腾作用的因素主要有哪些？。蒸腾作用的概念和生理意义。3•量度植物蒸腾作用的指标。教学札记:编写日期:滨州职业学院教案附页一、蒸腾作用的概念及生理意义植物体吸收的水分绝大部分以液体状态或气态散失到体外去，例如吐水、蒸腾作用，后者是植物失水的主要方式。蒸腾作用指植物体内的水分以气态方式从植物的表面向外界散失的过程。蒸腾作用在植物生命活动中具有重要的生理意义：（1）蒸腾作用失水所造成的水势梯度是植物吸收和运输水分的主要驱动力，即蒸腾拉力是植物被动吸水的主要动力；（2）蒸腾作用能够降低植物体和叶片温度。叶片在吸收光辐射进行光合作用的同时，吸收了大量热量，通过蒸腾作用散热，可防止叶温过高，避免热害。（3）蒸腾作用引起木质部的上升液流，有助于根部吸收的无机离子以及根中合成的有机物转运到植物体的各部分，满足生命活动需要。（4）蒸腾作用正常进行时，气孔是开放的，有利于CO2的吸收和同化。二、蒸腾作用的部位及度量1、蒸腾部位当植物幼小的时候，暴露在地面上的全部表面都能蒸腾；木本植物长大以后，茎枝上的皮孔可以蒸腾，称之为皮孔蒸腾。植物的蒸腾作用绝大部分是靠叶片的蒸腾。叶片的蒸腾有两种方式：（1）通过角质层的蒸腾叫角质蒸腾；（2）通过气孔的蒸腾叫气孔蒸腾。角质层本身不透水，但角质层在形成过程中有些区域夹杂有果胶，同时角质层也有孔隙，可使水汽通过。一般植物的成熟叶片，角质蒸腾仅占总蒸腾量的5%〜10%。因此，气孔蒸腾是植物叶片蒸腾的主要形式。2、量度蒸腾作用的指标蒸腾速率：植物在一定时间内，单位叶面积上蒸腾的水量称为蒸腾速率，又称蒸腾强度,常用H2Og/dm2/h表示。蒸腾效率：植物每消耗1kg水所生产干物质的克数，或者说，植物在一定时间内干物质的累积量与同期所消耗的水量之比称为蒸腾比率或蒸腾效率。一般植物的蒸腾效率是1〜8g（干物质）/kg水。蒸腾系数植物制造1g干物质所消耗的水量（g）称为蒸腾系数（或需水量）。一般植物的蒸腾系数为125〜1000。三、气孔蒸腾作用气孔是植物叶片与外界进行气体（o2、CO2和水蒸汽）交换的主要通道。影响着蒸腾、光合作用和呼吸作用。当气孔蒸腾旺盛，叶片发生水分亏缺时，或土壤供水不足时，气孔开度减少以至完全关闭；当供水良好时，气孔张开。1、气孔的大小、数目、分布与气孔蒸腾气孔是植物叶表皮组织上的两个特殊的小细胞即保卫细胞所围成的一个小孔，不同植物气孔的类型大小和数目不同。大部分植物叶的上下表面都有气孔，但不同类型的植物其叶上下表面气孔数量不同。一般禾谷类作物的上、下表面气孔数目较为接近，双子叶植物的叶下表面气孔较多，有些植物（特别是木本植物），通常只是下表面有气孔，也有些植物如水生植物气孔只分布在上表面。气孔的分布是植物长期适应生存环境的结果。气孔的数目多，但直径很小，气孔所占的总面积很小，一般不超过叶面积的1%。但是通过气孔的蒸腾量却相当于与叶面积相等的自由水面蒸发量的15%〜50%，甚至达到100%，也就是说，气孔扩散是同面积自由水面蒸发量的几十到一百倍。因为气体分子通过气孔扩散，孔中央水蒸汽分子彼此碰撞，扩散速率很慢；在孔边缘，水分子相互碰撞的机会较少，扩散速率快。对于大孔，其边缘周长所占的比例小，故水分子扩散速率与大孔的面积成正比，但如果将一大孔分成许多小孔，在面积不变的情况下，其边缘总长度大为增加，将孔分得愈小，则边缘

所占比例愈大，即通过边缘扩散的量大为提高，扩散速率也提高。我们将气体通过多孔表面的扩散速率不与小孔面积成正比，而与小孔的周长成正比的这一规律称为小孔扩散律2、气孔运动与叶的表皮细胞相比，保卫细胞具有一些特点：（1）细胞体积很小并有特殊结构，肾形保卫细胞外壁薄，内壁厚。有利于膨压迅速而显著地改变；表皮细胞大而无特别形状；（2）细胞壁中径向排列有辐射状微纤束与内壁相连，便于对内壁施加作用；（3）细胞质中有一整套细胞器，而且数目较多；（4）叶绿体具明显的基粒构造，其中常有淀粉的积累，其淀粉的变化规律是白天减少，夜晚增多，与叶肉细胞相反，表皮细胞无叶绿体。气孔运动特点：大多数植物气孔一般白天张开，夜间关闭，此即气孔运动。气孔的开闭原因的实质是保卫细胞的吸水膨胀或失水，受到保卫细胞膨压的调节。保卫细胞体积比其它表皮细胞小得多，少量的渗透物质积累就可使其渗透势明显下降，降低水势，促进吸水，改变膨压。3、气孔运动的机理（1）淀粉与糖转化学说。在光下，光合作用消耗了C02，保卫细胞细胞质pH增高到7，淀粉磷酸化酶催化正向反应，使淀粉水解为糖，引起保卫细胞渗透势下降，水势降低，从周围细胞吸取水分，保卫细胞膨大，因而气孔张开。黑暗中，保卫细胞光合作用停止，而呼吸作用仍进行，CO2积累pH下降到5左右，淀粉磷酸化酶催化逆向反应，使糖转化成淀粉，溶质颗粒数目减少，细胞渗透势升高，水势亦升高，细胞失水，膨压丧失，气孔关闭。H.O（2）K+积累学说。研究表明K+从副卫细胞转运到保卫细胞中引起渗透势下降，气孔张开；K+反向转运，则气孔关闭。即在光下保卫细胞叶绿体通过光合磷酸化合成ATP,活化了质膜H+-ATP酶，使K+主动吸收到保卫细胞中，K+浓度增高引起渗透势下降，水势降低，促进保卫细胞吸水，气孔张开。平衡K+电性的阴离子是苹果酸根，而其H+则与K+发生交换转运到保卫细胞之外，Cl-进入保卫细胞内，导致保卫细胞渗透势下降而吸收水分，气孔张开。在黑暗中，K+从保卫细胞扩散出去，细胞水势提高，失去水分，气孔关闭。H.O4、气孔运动的调节因素影响光合作用和叶子水分状况的各种体内外因素都会影响气孔的运动。此外，研究表明气孔运动有一种内生近似昼夜节律，即使置于连续光照或黑暗之下，气孔仍会随一天的昼夜交替而开闭，这种节律可维持数天。（1）光。一般情况下光照使气孔开放，黑暗使气孔关闭。光能促进糖、苹果酸的形成和C1-、K+的积累，调节保卫细胞的水势影响气孔的开关。一般认为不同波长的光对气孔运动的影响与对光合作用过程的影响相似，即蓝光和红光最有效。不同植物气孔张开所需要的光照强度不同。（2）CO2。叶片内部低的CO2分压可使气孔张开，高CO2则使气孔关闭。其它外界环境因素（光照、温度等）很可能是通过影响叶内CO2浓度而间接影响气孔开关的。（3）温度。气孔开度一般随温度的升高而增大。在30°C左右，气孔开度达最大。但35°C的温度会引起气孔开度减小。低温下长时期光照也不能使气孔张开。温度对气孔开度的影响可能是通过影响呼吸作用和光合作用，改变叶内CO2浓度而起作用的。（4）水分。当叶水势下降时，气孔开度减小或关闭。缺水可导致植物保卫细胞失水而关闭气孔。叶片被水饱和时，表皮细胞含水量高而体积增大，会挤压保卫细胞引起气孔关闭或开度下降。（5）风。高速气流（风）可使气孔关闭。这可能是由于高速气流下蒸腾加快，保卫细胞失水过多所致。微风有利于气孔开放和蒸腾。四、影响蒸腾作用的因素蒸腾速率主要由气孔下腔内水蒸汽向外扩散的力量和扩散途径中的阻力来决定。扩散力就是气孔下腔中水蒸汽分压和大气水蒸汽分压之差，扩散阻力主要包括扩散层阻力和叶中阻力。叶中阻力以气孔阻力为主，叶肉细胞壁等部分对水分传导的阻力很小，可以忽略。凡是能改变水蒸汽分子的扩散力或扩散阻力的因素，都可对蒸腾作用产生影响。（一）内部因素对蒸腾作用的影响凡是减少内部阻力的因素都会促进蒸腾作用。气孔构造特征是影响气孔蒸腾的主要内部因素。气孔下腔体积大，叶片内部面积（指内部细胞间隙的面积）大等特征都有利于蒸腾作用。叶面蒸腾强弱与供水情况有关。因此根系发达，深入地下，吸水就容易，供给苗系的水也就充分，间接有助于蒸腾。（二）外界条件对蒸腾作用的影响凡是影响叶内外蒸汽压差的外界条件都可以影响蒸腾作用。1•光照光照是影响蒸腾作用的最主要的外界条件。光照可以提高叶面温度，使叶内外的蒸汽压差增大。叶子吸收的幅射能的大部分用于蒸腾。光直接影响气孔的开闭，大多数植物的气孔在暗中关闭，在光下气孔开放，蒸腾加强。2.大气湿度当大气相对湿度增大时，大气蒸汽压也增大，叶内外蒸汽压差就变小，蒸腾变慢；反之，加快。3•大气温度当相对湿度相同时，温度越高，蒸汽压越大。当温度相同时，相对湿度越大，蒸汽压越大。叶温较之气温一般高2〜10C，厚叶更显著。因此大气温度增高时，气孔下腔细胞间隙的蒸汽压的增加大于大气蒸汽压的增大，所以叶