了解根和叶是如何运输氧气、二氧化碳和对植物发育至关重要的矿物质的
在植物生长过程中，根和叶在运输物质方面起着至关重要的作用。
大英百科全书公司yabo亚博网站首页手机
成绩单
(音乐)
观察动物的生活过程是很容易的因为它们发生的速度和人类的很相似。
但你必须更有创造力才能在植物中看到这些事件。
(音乐)
为了让植物生长，需要从周围的环境中定期提供物质。在典型的陆地植物中，氧气和二氧化碳通过叶片进入，而水和矿物盐则通过根系进入。
但是我们怎么知道这些物质是从根部进入的呢?
让我们看看当我们把一株忙碌的莉齐植物放入无毒染料中会发生什么。
我们可以看到，蓝色染料被根部吸收，进入植物的气生部分。它是怎么做到的呢?
物质可以通过几种方式进入根部。运动的主要方法是让自由水分子从土壤通过根毛膜进入细胞。这个过程被称为渗透作用。
矿物盐的扩散同时发生。如果我们在分子水平上观察这个过程，我们会发现小的水分子很容易通过选择性渗透膜。
当重要分子通过特殊通道通过细胞膜时，就会发生促进扩散。此外，其他分子的主动运输也可能发生在根毛中，这取决于植物的需要。
为了使主动转运发生，必须消耗能量，因为所需的分子在膜上移动，而不是它们的浓度梯度。
但是穿过细胞膜的主要物质是水和矿物盐。
一些植物体内高达98%的水分会通过叶子再次排出。但是水是如何向上通过植物的呢?
让我们通过观察这种双子叶植物的结构来看看是否能得到任何线索。当染色的根部被切断时，我们期望看到什么?
在牙根的中心有一个被称为中柱的明显区域，它被染料染黑了。颜色只出现在木质部的中央中柱内。茎段木质部分布不同。
如果我们把植物切开，我们可以看到维管束在整个植物的长度上是连续的。在这些维管束的木质部血管中有连续的彩色水柱。但这一路都是上坡。植物是如何将水从根部输送到叶子的?
看看这三个管子里的染料发生了什么。我们可以看到管子越窄，水就能爬得越高。这是由于毛细作用，这一过程的发生是因为水分子之间形成了牢固的键。
植物的木质部提供细管，因此毛细作用是水进入小植物叶片的一种方式。
毛细作用并不是水进入植物的唯一途径。使用一种叫做压力计的仪器，学生可以测量当水通过渗透进入植物时，根产生的静水压力。在两个小时的时间内，压力增加，迫使蓝色液体上升到压力计管的右侧。
有时压力太大，木质部组织的液滴会在叶尖形成。这就是所谓的滴口。
因此，在小型植物中，根系压力是迫使水分上升的有效方法。
但是像红杉树这样的高大植物呢?树木比水柱高，木质部管中仅靠根压或毛细作用就能支撑水柱。这里有一个线索:水分被吸收的速度与水分从叶子中流失的速度直接相关。
叶子失去水分的过程被称为蒸腾作用。让我们看看更容易处理的植物的蒸腾作用。
海棠和大多数陆地植物一样，叶子下面的气孔比上面的气孔多。
气孔控制植物内部的蒸腾作用和气体交换。
气孔就像一个毛孔。两个被称为保护细胞的细胞在气孔周围形成一对嘴唇，可以根据植物中的水蒸气量、光照强度和二氧化碳水平而打开和关闭。
气孔后面是充满水的空气空间。一条连续的水分子链从根毛细胞到叶片中的空气空间，形成了与气孔的连接。水分通过气孔从叶片表面蒸发，为水从根流向叶片提供动力。
因此，水分子的凝聚对于蒸腾作用的发生至关重要。如果柱子因干旱或机械损坏而中断，植株就会枯萎并最终死亡。
蒸腾过程是水分到达叶片的最重要方式，但它也会导致水分流失，这对植物来说是一个问题。
气孔必须打开以允许植物吸收二氧化碳进行光合作用，并在呼吸时排出氧气。水蒸气在这段时间流失。
因此，叶片水分的流失是气体交换的必然结果。这也解释了为什么植物在进化过程中，大部分气孔都长在叶片较冷、暴露较少的下方。
但是许多植物，像这棵橡树，是落叶植物，在冬天落叶。植物落叶后如何呼吸?仔细观察发现，这些小树枝上有小开口，称为皮孔，通过这些小孔，气体仍然可以交换。
然而，像树木这样的大型植物也有另一个问题。
除了水必须走得更远之外，因为需要更多的支撑，所以必须修改阀杆的结构。木质部因木质组织的形成而增强。
在针叶树中，这些以管胞的形式出现，管胞是由木质素加强的长细胞。管胞的两端互锁，增加了支撑力。大的边界坑和细胞内容物的损失也有助于水在树上的运动。
在被子植物树上，木质部发育了导管。血管是相互连接的细胞膜被破坏的细胞柱。这使得它们能更有效地将水分输送到叶子上。
将水分从根部转移到叶片是陆生植物必须克服的问题。但是，对于那些长在茎上和高枝上的叶子的植物来说，它有一个优势;光更容易到达叶子，这对光合作用很重要。
(音乐)
光合作用是一种能量储存过程，对动物和植物都很重要。来自阳光的自由能量被捕获并以糖和淀粉的形式储存在植物组织中，并可以传递到食物链中。叶子在茎上的排列方式确保了植物最大限度地利用可利用的光线。
光合作用的关键是叶绿体。在叶子的中间组织中发现了大量的叶绿体。在弱光下，它们分布得相当均匀，但在强光下，它们会移到较少暴露的位置。
如果我们观察叶绿体的内部结构，就会发现它是高度有组织的。
叶绿体内有紧密排列的类囊体膜。每隔一段时间，这些膜就会堆积成一堆，叫做颗粒。细胞膜和颗粒被一种叫做基质的胶状物质所包围。叶绿体最显著的特征是绿色。这种颜色来自一种被称为叶绿素的色素，它集中在颗粒中。
我们可以证明，没有叶绿素，光合作用就不会发生。首先，我们把叶子煮熟，然后放进酒精里。在酒精中煮沸叶子可以去除叶绿素。几滴碘很快就会显示出蓝黑色，这表明淀粉存在于叶子中。我们可以看到，淀粉只在叶子的绿色部分产生，也就是说，叶绿素存在的地方。
叶绿体的化学分析表明，叶绿素和其他一系列化合物在类囊体膜上有系统的组织。
当光线照射类囊体膜时，叶绿素和其他相关色素被氧化，从而导致电子的释放。
由这种光能输入引起的电子流与三磷酸腺苷(ATP)的形成相结合。这个反应被称为光合作用的光反应。
因为叶绿素失去了电子，它们必须被取代。该工厂通过分解水分子和利用氢的电子来做到这一点，留下氧气作为废物。当像elodea这样的水生植物进行光合作用时，很容易看到废氧的气泡被释放出来。
ATP分子是储存能量的分子。它们提供能量，使植物能够将二氧化碳与其他化合物结合，生成糖。这种活动发生在叶绿体的基质中，不需要光。因此，它被称为光合作用的暗反应。
由光合作用的暗反应产生的糖为生长和修复提供了物质，也是构建其他物质的基础。
(音乐)
生长不仅需要淀粉和糖等碳水化合物，还需要蛋白质和脂类的形成，以发育新组织，储存未来生长所需的物质，并修复受损的组织。但是有用的物质是如何被运送到这些生长、储存和受损的组织的呢?
当我们观察木质部时，木质部把水带到叶子上，我们还可以看到茎内还有其他细胞没有被蓝色染料染色。其中一些形成韧皮部。
尽管维管束的分布完全不同，但这两个茎的部分都有韧皮部。左边是单子叶植物，右边是双子叶植物。
韧皮部组织在木质部区域之间，一直延伸到根。但是它能做什么呢?
为了找到答案，让我们去掉包含韧皮部但不包括木质部的茎层。我们发现在几个小时内，切口上方的糖浓度大于切口下方的糖浓度。
这表明韧皮部在溶液中携带光合作用的复杂有机产物。
韧皮部的结构非常独特。筛管细如头发丝。每隔一段时间，筛管被筛板隔开。筛板被染成红色，上面的孔直径更小。管的狭窄和板的存在有助于在韧皮部的不同区域之间产生压力差，并刺激物质从一个地方到另一个地方的巨大运动。
这就是所谓的质量流。在叶细胞中产生的蔗糖被主动运输到韧皮部细胞。这导致水通过渗透作用在它之后流动，增加细胞的膨胀。当韧皮部的细胞形成柱状时，糖通过它们被拉到浮肿较少的区域。这些区域是糖被去除的地方，细胞利用这些区域储存和生长，或者提供能量。
(音乐)
动物什么时候呼吸是很容易辨别的。你不仅能看到它们的侧面在移动，还能听到它们的声音。然而，它们分解食物释放能量的过程就不那么容易看到了。
(音乐)
植物也是如此。我们如何判断是否发生了呼吸作用?
将植物置于黑暗中意味着光合作用无法进行。但即使在黑暗中，植物也会产生气体。在这个实验中，我们可以看到，通常是清澈的石灰水，在很短的时间后就变成了乳白色。这表明植物在黑暗中产生的气体是二氧化碳。
植物在黑暗中会吸收氧气吗?在这个实验中，产生的任何二氧化碳都会被这个小烧杯中的氧化钙吸收。植物被放置在钟形罩下，用水密封。因此，水位的任何变化都会显示出氧气的变化。
过了一段时间，我们可以看到水开始慢慢地往罐子里爬，这一定意味着氧气被植物吸收了。
二氧化碳的释放和氧气的吸收表明植物在黑暗中呼吸。但是植物在光合作用过程中也会在光中呼吸吗?
这一点似乎毫无疑问，尽管要证明这一点更加困难。我们知道，在高等植物中，如果在黑暗中可利用的氧气严重减少，植物将在几个小时内开始死亡。但如果在光合作用过程中产生氧气，植物可以继续生存更长时间。在黑暗中一段时间后，由于无法进行光合作用，植物明显枯萎，而留在光照下的植物仍在正常生长。
(音乐)
植物的生长反映了它们与环境相互作用的方式。
(音乐)
如果我们在紫红色植物的一侧放置强光，植物就会朝着它生长。这被称为光养反应。但是，是什么控制了这种反应呢?
如果用一个小帽保护植物的顶端不受光线的照射，植物就会继续向上生长。这表明在植物的顶端有某种东西控制着生长的方向。
如果我们把这株紫红色植物放在一边，它很快就恢复了方向，向上生长。但是植物是对光或重力有反应吗?
这些豌豆种子在黑暗中发芽，但根在向下生长，芽在向上生长。根和芽肯定对重力有反应，但方式不同。根被认为是正地养性的，而芽则是负地养性的。
很可能所有这些生长反应在某种程度上是由于生长素吲哚乙酸(IAA)的作用。一种理论认为，紫红色植物尖端的光感应机制促进了IAA分子主动运输到茎的阴影部分。这一作用使该区域的细胞生长和伸长。其结果是弯曲，使植物朝向光线。
茎尖的重力感应机制引发了类似的IAA分子迁移，在茎中生长，从而将植物从水平位置定向回垂直位置。
生长物质IAA似乎也在维持根尖优势中起作用。通过去除控制生长素分布和顶端优势的生长尖端，侧芽可以生长。
在植物中还发现了其他生长物质，包括赤霉素，它会导致植物节间长度的延长。
落叶植物中的一种重要激素是脱落酸，它控制叶子的掉落，从而保护植物免受不利的季节条件的影响。
(音乐)
为了生长和繁荣，植物和动物有相似的要求。它们需要食物来源来提供生长所需的物质，需要呼吸气体来分解和利用食物，需要水来维持代谢活动。
动物和植物都是有生命的有机体。植物就像动物一样呼吸和排泄废物。它们会对刺激做出反应，并进行繁殖。但植物获取营养的方式与动物不同，正因为如此，它们似乎是完全不同的生命形式。
(音乐)
观察动物的生活过程是很容易的因为它们发生的速度和人类的很相似。
但你必须更有创造力才能在植物中看到这些事件。
(音乐)
为了让植物生长，需要从周围的环境中定期提供物质。在典型的陆地植物中，氧气和二氧化碳通过叶片进入，而水和矿物盐则通过根系进入。
但是我们怎么知道这些物质是从根部进入的呢?
让我们看看当我们把一株忙碌的莉齐植物放入无毒染料中会发生什么。
我们可以看到，蓝色染料被根部吸收，进入植物的气生部分。它是怎么做到的呢?
物质可以通过几种方式进入根部。运动的主要方法是让自由水分子从土壤通过根毛膜进入细胞。这个过程被称为渗透作用。
矿物盐的扩散同时发生。如果我们在分子水平上观察这个过程，我们会发现小的水分子很容易通过选择性渗透膜。
当重要分子通过特殊通道通过细胞膜时，就会发生促进扩散。此外，其他分子的主动运输也可能发生在根毛中，这取决于植物的需要。
为了使主动转运发生，必须消耗能量，因为所需的分子在膜上移动，而不是它们的浓度梯度。
但是穿过细胞膜的主要物质是水和矿物盐。
一些植物体内高达98%的水分会通过叶子再次排出。但是水是如何向上通过植物的呢?
让我们通过观察这种双子叶植物的结构来看看是否能得到任何线索。当染色的根部被切断时，我们期望看到什么?
在牙根的中心有一个被称为中柱的明显区域，它被染料染黑了。颜色只出现在木质部的中央中柱内。茎段木质部分布不同。
如果我们把植物切开，我们可以看到维管束在整个植物的长度上是连续的。在这些维管束的木质部血管中有连续的彩色水柱。但这一路都是上坡。植物是如何将水从根部输送到叶子的?
看看这三个管子里的染料发生了什么。我们可以看到管子越窄，水就能爬得越高。这是由于毛细作用，这一过程的发生是因为水分子之间形成了牢固的键。
植物的木质部提供细管，因此毛细作用是水进入小植物叶片的一种方式。
毛细作用并不是水进入植物的唯一途径。使用一种叫做压力计的仪器，学生可以测量当水通过渗透进入植物时，根产生的静水压力。在两个小时的时间内，压力增加，迫使蓝色液体上升到压力计管的右侧。
有时压力太大，木质部组织的液滴会在叶尖形成。这就是所谓的滴口。
因此，在小型植物中，根系压力是迫使水分上升的有效方法。
但是像红杉树这样的高大植物呢?树木比水柱高，木质部管中仅靠根压或毛细作用就能支撑水柱。这里有一个线索:水分被吸收的速度与水分从叶子中流失的速度直接相关。
叶子失去水分的过程被称为蒸腾作用。让我们看看更容易处理的植物的蒸腾作用。
海棠和大多数陆地植物一样，叶子下面的气孔比上面的气孔多。
气孔控制植物内部的蒸腾作用和气体交换。
气孔就像一个毛孔。两个被称为保护细胞的细胞在气孔周围形成一对嘴唇，可以根据植物中的水蒸气量、光照强度和二氧化碳水平而打开和关闭。
气孔后面是充满水的空气空间。一条连续的水分子链从根毛细胞到叶片中的空气空间，形成了与气孔的连接。水分通过气孔从叶片表面蒸发，为水从根流向叶片提供动力。
因此，水分子的凝聚对于蒸腾作用的发生至关重要。如果柱子因干旱或机械损坏而中断，植株就会枯萎并最终死亡。
蒸腾过程是水分到达叶片的最重要方式，但它也会导致水分流失，这对植物来说是一个问题。
气孔必须打开以允许植物吸收二氧化碳进行光合作用，并在呼吸时排出氧气。水蒸气在这段时间流失。
因此，叶片水分的流失是气体交换的必然结果。这也解释了为什么植物在进化过程中，大部分气孔都长在叶片较冷、暴露较少的下方。
但是许多植物，像这棵橡树，是落叶植物，在冬天落叶。植物落叶后如何呼吸?仔细观察发现，这些小树枝上有小开口，称为皮孔，通过这些小孔，气体仍然可以交换。
然而，像树木这样的大型植物也有另一个问题。
除了水必须走得更远之外，因为需要更多的支撑，所以必须修改阀杆的结构。木质部因木质组织的形成而增强。
在针叶树中，这些以管胞的形式出现，管胞是由木质素加强的长细胞。管胞的两端互锁，增加了支撑力。大的边界坑和细胞内容物的损失也有助于水在树上的运动。
在被子植物树上，木质部发育了导管。血管是相互连接的细胞膜被破坏的细胞柱。这使得它们能更有效地将水分输送到叶子上。
将水分从根部转移到叶片是陆生植物必须克服的问题。但是，对于那些长在茎上和高枝上的叶子的植物来说，它有一个优势;光更容易到达叶子，这对光合作用很重要。
(音乐)
光合作用是一种能量储存过程，对动物和植物都很重要。来自阳光的自由能量被捕获并以糖和淀粉的形式储存在植物组织中，并可以传递到食物链中。叶子在茎上的排列方式确保了植物最大限度地利用可利用的光线。
光合作用的关键是叶绿体。在叶子的中间组织中发现了大量的叶绿体。在弱光下，它们分布得相当均匀，但在强光下，它们会移到较少暴露的位置。
如果我们观察叶绿体的内部结构，就会发现它是高度有组织的。
叶绿体内有紧密排列的类囊体膜。每隔一段时间，这些膜就会堆积成一堆，叫做颗粒。细胞膜和颗粒被一种叫做基质的胶状物质所包围。叶绿体最显著的特征是绿色。这种颜色来自一种被称为叶绿素的色素，它集中在颗粒中。
我们可以证明，没有叶绿素，光合作用就不会发生。首先，我们把叶子煮熟，然后放进酒精里。在酒精中煮沸叶子可以去除叶绿素。几滴碘很快就会显示出蓝黑色，这表明淀粉存在于叶子中。我们可以看到，淀粉只在叶子的绿色部分产生，也就是说，叶绿素存在的地方。
叶绿体的化学分析表明，叶绿素和其他一系列化合物在类囊体膜上有系统的组织。
当光线照射类囊体膜时，叶绿素和其他相关色素被氧化，从而导致电子的释放。
由这种光能输入引起的电子流与三磷酸腺苷(ATP)的形成相结合。这个反应被称为光合作用的光反应。
因为叶绿素失去了电子，它们必须被取代。该工厂通过分解水分子和利用氢的电子来做到这一点，留下氧气作为废物。当像elodea这样的水生植物进行光合作用时，很容易看到废氧的气泡被释放出来。
ATP分子是储存能量的分子。它们提供能量，使植物能够将二氧化碳与其他化合物结合，生成糖。这种活动发生在叶绿体的基质中，不需要光。因此，它被称为光合作用的暗反应。
由光合作用的暗反应产生的糖为生长和修复提供了物质，也是构建其他物质的基础。
(音乐)
生长不仅需要淀粉和糖等碳水化合物，还需要蛋白质和脂类的形成，以发育新组织，储存未来生长所需的物质，并修复受损的组织。但是有用的物质是如何被运送到这些生长、储存和受损的组织的呢?
当我们观察木质部时，木质部把水带到叶子上，我们还可以看到茎内还有其他细胞没有被蓝色染料染色。其中一些形成韧皮部。
尽管维管束的分布完全不同，但这两个茎的部分都有韧皮部。左边是单子叶植物，右边是双子叶植物。
韧皮部组织在木质部区域之间，一直延伸到根。但是它能做什么呢?
为了找到答案，让我们去掉包含韧皮部但不包括木质部的茎层。我们发现在几个小时内，切口上方的糖浓度大于切口下方的糖浓度。
这表明韧皮部在溶液中携带光合作用的复杂有机产物。
韧皮部的结构非常独特。筛管细如头发丝。每隔一段时间，筛管被筛板隔开。筛板被染成红色，上面的孔直径更小。管的狭窄和板的存在有助于在韧皮部的不同区域之间产生压力差，并刺激物质从一个地方到另一个地方的巨大运动。
这就是所谓的质量流。在叶细胞中产生的蔗糖被主动运输到韧皮部细胞。这导致水通过渗透作用在它之后流动，增加细胞的膨胀。当韧皮部的细胞形成柱状时，糖通过它们被拉到浮肿较少的区域。这些区域是糖被去除的地方，细胞利用这些区域储存和生长，或者提供能量。
(音乐)
动物什么时候呼吸是很容易辨别的。你不仅能看到它们的侧面在移动，还能听到它们的声音。然而，它们分解食物释放能量的过程就不那么容易看到了。
(音乐)
植物也是如此。我们如何判断是否发生了呼吸作用?
将植物置于黑暗中意味着光合作用无法进行。但即使在黑暗中，植物也会产生气体。在这个实验中，我们可以看到，通常是清澈的石灰水，在很短的时间后就变成了乳白色。这表明植物在黑暗中产生的气体是二氧化碳。
植物在黑暗中会吸收氧气吗?在这个实验中，产生的任何二氧化碳都会被这个小烧杯中的氧化钙吸收。植物被放置在钟形罩下，用水密封。因此，水位的任何变化都会显示出氧气的变化。
过了一段时间，我们可以看到水开始慢慢地往罐子里爬，这一定意味着氧气被植物吸收了。
二氧化碳的释放和氧气的吸收表明植物在黑暗中呼吸。但是植物在光合作用过程中也会在光中呼吸吗?
这一点似乎毫无疑问，尽管要证明这一点更加困难。我们知道，在高等植物中，如果在黑暗中可利用的氧气严重减少，植物将在几个小时内开始死亡。但如果在光合作用过程中产生氧气，植物可以继续生存更长时间。在黑暗中一段时间后，由于无法进行光合作用，植物明显枯萎，而留在光照下的植物仍在正常生长。
(音乐)
植物的生长反映了它们与环境相互作用的方式。
(音乐)
如果我们在紫红色植物的一侧放置强光，植物就会朝着它生长。这被称为光养反应。但是，是什么控制了这种反应呢?
如果用一个小帽保护植物的顶端不受光线的照射，植物就会继续向上生长。这表明在植物的顶端有某种东西控制着生长的方向。
如果我们把这株紫红色植物放在一边，它很快就恢复了方向，向上生长。但是植物是对光或重力有反应吗?
这些豌豆种子在黑暗中发芽，但根在向下生长，芽在向上生长。根和芽肯定对重力有反应，但方式不同。根被认为是正地养性的，而芽则是负地养性的。
很可能所有这些生长反应在某种程度上是由于生长素吲哚乙酸(IAA)的作用。一种理论认为，紫红色植物尖端的光感应机制促进了IAA分子主动运输到茎的阴影部分。这一作用使该区域的细胞生长和伸长。其结果是弯曲，使植物朝向光线。
茎尖的重力感应机制引发了类似的IAA分子迁移，在茎中生长，从而将植物从水平位置定向回垂直位置。
生长物质IAA似乎也在维持根尖优势中起作用。通过去除控制生长素分布和顶端优势的生长尖端，侧芽可以生长。
在植物中还发现了其他生长物质，包括赤霉素，它会导致植物节间长度的延长。
落叶植物中的一种重要激素是脱落酸，它控制叶子的掉落，从而保护植物免受不利的季节条件的影响。
(音乐)
为了生长和繁荣，植物和动物有相似的要求。它们需要食物来源来提供生长所需的物质，需要呼吸气体来分解和利用食物，需要水来维持代谢活动。
动物和植物都是有生命的有机体。植物就像动物一样呼吸和排泄废物。它们会对刺激做出反应，并进行繁殖。但植物获取营养的方式与动物不同，正因为如此，它们似乎是完全不同的生命形式。
(音乐)