植物居然也用“吸管”
作者 林莉
发表于 2023年1月

世界上最高的树是怎么把水分运输到树顶的呢?

世界上已知现存最高的树木叫“亥伯龙神”(拉丁学名:Hyperion),是位于美国加利福尼亚州国家公园的一棵巨型红杉。树龄约为700~800年,现高115.85米,相当于39层楼高!经科学家预测它还能继续长高。我们知道,植物是通过地下的根系来吸收土壤里的水分的,那这种参天巨树到底是怎样把水分运输到树顶的呢?

人和大多数动物都有着像泵一样的心脏,可以帮助我们将血液运输到头顶和四肢。动物中个头最高的要数长颈鹿了,它就是以将近人类两倍高的血压来输送血液的。但长颈鹿的个头最高也只有3米,要想把水输送到115米的高度极其困难。即便困难,植物却做到了,这就得依赖植物的绝活——蒸腾作用。

蒸腾作用是指水分从活的植物体表面(主要是叶子)以水蒸气的状态散发到大气中的过程。植物的叶、茎、花瓣等器官上分布着许多气孔,气孔就是空气和水蒸气的通路。

单有气孔还不行,在长期的自然选择中,植物早已进化出了一套独特的吸水系统。植物的茎(草本植物和木本植物幼体)、叶(叶中的维管束又称为叶脉)等器官中大多存在着像吸管一样的结构,被称作“维管束”,维管束相互连接就构成维管系统。维管系统是贯穿于整个植株,与体内物质运输紧密关联的系统,其中就包括水分子的运输。在植物体内,水分从气孔穿过维管束,一直连接到植物的根部,形成一条具有连续性的极细小水柱。

当植物叶片或花瓣中的水分从细胞里通过蒸腾作用排出后,气孔下腔附近的叶肉细胞的溶液浓度就会上升,与周围细胞形成浓度差,水分子就会从低浓度的细胞流向高浓度的细胞,由此就能从周边细胞取得水分。

本文刊登于《科学大观园》2023年1期
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