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1、植物的水份及礦物鹽吸收,吸收的區域 吸收的機制影響吸收的因素,水份在植物體內運輸的途徑,非共質體系(apoplast pathway/apoplasm)共質體系(symplast pathway/symplasm)液泡體系(vaculolar pathway),影響水份吸收的因素,溫度:-溫度-水份的黏度、原生質對 水的穿透性較低-水份的吸收 泥土中水份的濃度:-若太少-泥土 根細胞-細胞滲透失水-更需利用主動運輸 將水份再次吸收,泥土的透氣度:-泥土中氧分壓-阻礙根生長和 代謝作用-水份的吸收-泥土積聚 CO2-更防礙水份的吸收-根細胞積聚 CO2-原生質的黏度 滲透性-阻礙水份的吸收 蒸騰
2、作用-蒸騰牽引力-影響蒸騰 速率的環境因素亦影響水份的吸收,礦物鹽吸收的機制,礦物鹽-植物的無機養料-主要以離子形態存在於泥土 溶液中 藉以下的過程吸收:1)被動機制 2)主動機制 3)根菌的協助,(參考),膜是選透性，不是半透性-膜對不同物質，有不同程度的透性主動運輸可經膜發生-但細胞需進行呼吸作用-耗用能量-逆濃度梯度運輸細胞壁形成非共質體系-從根表皮向內伸延-水份及溶質可經此系統集體流動，擴散作用,(1)被動機制(passive mechanism),=擴散作用 某些礦物鹽 並不具選擇性 不耗用能量 隨水份經非共質體集體流動,(2)主動機制(active mechanism),=主動過程
3、 某些礦物鹽 具選擇性 逆濃度梯度吸收 根表皮細胞-進行呼吸作用-產生能量-進行主動運輸,(3)根菌的協助(mycorrhizas),根菌-是一種真菌,其菌絲生長在根部 附近的泥土-覆蓋很大的表 面面積-與植物的根部互相合作-是礦物鹽進入根部的主要途徑-從植物獲得有機養料(碳水化合物,維生素)-植物(根部)從真菌獲取礦物鹽 和水份,影響礦物鹽吸收的因素,溫度-影響擴散作用和主動運輸-溫度-擴散速率及 主動吸收速率光-氣孔開啟-蒸騰牽作用-水份集體流動-促進礦物鹽的吸收 氧氣的供應-影響根細胞的呼吸作用+礦物鹽的主動吸收,水份及礦物鹽在植物內的運輸,在根部內的運送 在葉部內的運送 在莖部內的運送
4、,(1)水份及礦物鹽在根內的運送,根毛皮與木質部間有一水潛能差藉非共質體系、共質體系、液泡體系，從根表皮-滲透經過皮層-木質部但根內皮層的嘉氏帶限制向根內部運輸-調節泥土的水份及礦物鹽進入根部-保護免被有毒物質、病原體進內 礦物鹽以擴散作用、及主動運輸釋進木質部,(2)水份在葉部的運送,葉部的氣孔進行蒸騰作用-氣室下的葉肉細胞與木質部間形成 一水潛能差-水份從葉木質部滲透進葉肉細胞經非共質體系、共質體系、液泡體系運輸水份以蒸騰牽引力拉動,(3)水份在莖內的運送,在莖內的木質部運送礦物鹽:溶於水-與水份集體流動:有些亦可經韌皮部運送(-消耗礦物鹽的區域，如:分生組織、果實、花朵、發育中的葉子、貯
5、存器 官等),水份在莖木質部內運輸的証據,染色(using dye)圈枝質驗(ringing experiment)代謝實驗(metabolic experiment)利用脂肪性溶劑(using fatty solutions),木質導管為已死細胞/管道，管腔細小(d=0.01 mm 秋材-0.2 mm 春材)大量水份以高速運輸(一般植物為 1 m/h;在一些高樹內可高達 8 m/h)木質部輸水時的力可高達 3,000-30,000 kPa-木質導管需承受強大的拉力,水份在莖木質部的特徵,運輸的機制:1)根壓 2)水份子的內聚力-拉力學說 3)毛細管作用 4)蒸騰牽引力,水份在莖木質部內運輸的
6、機制,是推動水份由根部上升至莖的一種力量實際上是木質部內的一種壓力源於根部細胞的代謝活動發現:植物基部被切開-木質部內的液體向上滲出:若加入呼吸抑制劑/缺氧/低溫-這過程受抑制,(1)根壓(Root pressure),根部皮層細胞進行呼吸作用-產生能量-將礦物鹽離子主動泵進木質部-礦物鹽在木質部積聚-水潛能-與鄰細胞/根表皮形成水潛能梯度-水份從泥土吸收-不斷湧入根部-在根部形成一壓力-促使水份在木質部向上輸導,只輔助蒸騰牽引力輸導水份 100-200kPa(不足令水份向上輸導)但在某些情況下卻是主要的輸水機制:1)當蒸騰率較低時(如:濕度)2)熱帶雨林(濕度、光度)3)春天-因葉子剛長出，
7、蒸騰率 4)濕地植物(蒸騰率)-根壓太高-甚至發生吐水作用(gutation),因為水份子的化學特性(氫鍵)-水份的強大內聚力-在木質部內形成一條完整不斷的水柱,(2)內聚力-拉力學說(Cohesion-tension theory),是植物體內輸水的主要機制拉力很大-木質導管厚壁以作抵受-有些亦會塌陷水份迅速被輸導-如:高達 8 m/h蒸騰散失的水份很多如:橡樹-每天蒸騰失水 600 L 水份!,(3)蒸騰牽引力(transpiration pull),氣室下的葉肉細胞表面的水膜蒸發-形成水蒸氣，散失至氣室中-葉肉細胞失水，其水潛能下降-最終形成一水潛能差-水份從葉木質部滲透出來-形成一蒸騰牽引力-促進水份沿莖的木質部向上運輸,是一物理現象木質導管管腔極為幼細(d=0.01-0.2mm)-水份能在毛細管內上升但只可到達 3 m 高 並不是植物的主要輸導機制(因水份可在 100m 高的大樹內運送),(4)毛細管作用(capillarity),
