7年級(jí)上冊(cè)3-3《綠色植物參與生物圈的水循環(huán)》

1、綠色植物參與生物圈的水循環(huán)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1描述綠色植物葉片的基本結(jié)構(gòu)。2解釋氣孔控制水蒸氣和二氧化碳進(jìn)出植物葉片的機(jī)制。3說(shuō)出綠色植物在生物圈水循環(huán)中的作用。4嘗試用徒手切片的方法制作臨時(shí)裝片。5認(rèn)同綠色植物進(jìn)行蒸騰作用的意義。能力目標(biāo)1通過(guò)嘗試用徒手切片的方法制作臨時(shí)裝片，學(xué)會(huì)徒手切片和制作臨時(shí)裝片的方法。2通過(guò)對(duì)綠色植物葉片結(jié)構(gòu)的觀(guān)察和描述，進(jìn)一步練習(xí)顯微鏡的使用。3練習(xí)畫(huà)生物圖的基本方法，并通過(guò)畫(huà)圖進(jìn)一步認(rèn)識(shí)保衛(wèi)細(xì)胞和氣孔的關(guān)系。情感目標(biāo)1通過(guò)描述綠色植物在生物圈水循環(huán)中的作用，結(jié)合水影響植物分布的知識(shí)，形成生物與環(huán)境相互作用、相互影響的觀(guān)點(diǎn)，形成保護(hù)植物必須首先保護(hù)其環(huán)境的情感。2通

2、過(guò)綠色植物蒸騰作用意義的學(xué)習(xí)，初步形成保護(hù)森林的意識(shí)。3利用氣孔的“開(kāi)”與“閉”的關(guān)系，對(duì)學(xué)生進(jìn)行辯證觀(guān)點(diǎn)的教育。教學(xué)重點(diǎn)1綠色植物葉片的結(jié)構(gòu)。2氣孔控制水蒸氣和二氧化碳進(jìn)出葉片的機(jī)制。3綠色植物蒸騰作用的意義。4綠色植物在生物圈水循環(huán)中的作用。教學(xué)難點(diǎn)1用徒手切片的方法制作臨時(shí)裝片。2氣孔“開(kāi)”“閉”的機(jī)理。3水分通過(guò)氣孔散失的過(guò)程。教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)探究，推理歸納法。教具準(zhǔn)備1教師準(zhǔn)備：（1）顯微鏡、雙面刀片、鑷子、載玻片、蓋玻片、葉片的永久切片，盛清水的培養(yǎng)皿、滴管、吸水紙、碘液、紗布、毛筆、小木板。（2）長(zhǎng)型氣球（選球壁厚度不一致的）四個(gè)或五個(gè)。（3）生物圈水循環(huán)的CAI課件或錄像。2學(xué)生準(zhǔn)

3、備：（1）新鮮葉片。（2）網(wǎng)上查閱有關(guān)水循環(huán)和蒸騰作用的資料。（3）植物蒸騰作用散失水分（袋內(nèi)有水珠）的裝置。課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入新課師：我們已經(jīng)知道，綠色植物一生中要吸收很多水，每天都有大量的水吸進(jìn)植物體內(nèi)。如一株玉米一天可以吸收幾千克水，比你一天喝的水都多許多。我們又知道，水進(jìn)入植物體后，是通過(guò)莖中的導(dǎo)管運(yùn)到植物體各個(gè)部分的。那么，這些水是存留在了植物體內(nèi)，還是又離開(kāi)了植物體？生：討論回答，是又到了植物體外，因?yàn)樵谇懊嫖覀冏鲞^(guò)“植物對(duì)空氣溫度的影響”的探究。師：非常好！這位同學(xué)不但答對(duì)了問(wèn)題，還把前面的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)。給予掌聲鼓勵(lì)。講授新課一、實(shí)驗(yàn)分析蒸騰作用使水分大量散失師：首先介紹

4、實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程：用干燥塑料袋罩住盆栽花卉的一枝，在基部將袋口扎住，放在陽(yáng)光下一段時(shí)間。生：仔細(xì)觀(guān)察袋內(nèi)現(xiàn)象回答，有水珠了。師：這些水珠是哪里來(lái)的？生：是從植物體內(nèi)，通過(guò)葉片出來(lái)的。師：很好，下面我們來(lái)觀(guān)察葉片的結(jié)構(gòu)。請(qǐng)同學(xué)們對(duì)照課本的實(shí)驗(yàn)要求制作臨時(shí)裝片。在用刀片時(shí)要注意安全。生：按實(shí)驗(yàn)要求觀(guān)察葉片的結(jié)構(gòu)。師：巡回指導(dǎo)，對(duì)臨時(shí)裝片效果不好的組，發(fā)放永久裝片，讓學(xué)生進(jìn)行觀(guān)察。師：現(xiàn)在大家都能清晰地看到葉片的結(jié)構(gòu)了，你能分清上下表皮嗎？生：參看書(shū)中圖23區(qū)分并回答：柵欄組織一側(cè)是上表皮，海綿組織一側(cè)是下表皮。師：下面大家用鑷子撕取下表皮進(jìn)行觀(guān)察。生：撕取、制片、觀(guān)察。師：下表皮細(xì)胞是什么樣子的？上

5、面有氣孔嗎？生：觀(guān)察后回答，是不規(guī)則的，并且上面有氣孔。可見(jiàn)水分就是從氣孔散失掉的。師：非常好！根從土壤中吸收了水，由莖中的導(dǎo)管運(yùn)輸?shù)饺~片，再由葉片中的氣孔散失到大氣中。這是蒸騰作用。蒸騰作用并不是無(wú)時(shí)無(wú)刻都在進(jìn)行的。那么蒸騰作用的進(jìn)行受什么控制呢？大家進(jìn)一步觀(guān)察一下氣孔的結(jié)構(gòu)。生：觀(guān)察后回答，氣孔是由兩個(gè)細(xì)胞構(gòu)成的孔像兩扇門(mén)一樣。師：對(duì)，現(xiàn)在我們就來(lái)看看這兩扇門(mén)是如何開(kāi)閉的。兩名同學(xué)各吹一個(gè)長(zhǎng)形氣球，當(dāng)吹氣到一定程度時(shí)，氣球彎曲（表示保衛(wèi)細(xì)胞吸水彎曲），將兩個(gè)氣球的凹面相對(duì)放在一起，即可顯示氣孔“開(kāi)放”，然后緩慢放氣，氣球變直，中間的空隙逐漸減小，直到兩氣球合并，表示氣孔“關(guān)閉”。師：大家剛

6、才仔細(xì)觀(guān)察了，現(xiàn)在想想氣球?yàn)槭裁磿?huì)彎曲？生：討論并思考回答，由于氣球壁的厚、薄不均造成的。師：對(duì)氣孔的“開(kāi)”“閉”原理與此類(lèi)似；保衛(wèi)細(xì)胞的厚薄不均；外壁厚不易伸展，內(nèi)壁薄較易伸展。保衛(wèi)細(xì)胞吸水時(shí)彎曲，氣孔張開(kāi)；失水時(shí)拉直，氣孔閉合。同學(xué)們討論一下，氣孔的張開(kāi)對(duì)植物有什么意義。生：熱烈討論回答，光合作用吸收的CO2從這里進(jìn)來(lái)，產(chǎn)生的O2從這里出去，還有蒸騰失水。師：及時(shí)總結(jié)評(píng)價(jià)，并提問(wèn)：蒸騰作用的意義是什么？生：總結(jié)：促進(jìn)水分的吸收，促進(jìn)水分和無(wú)機(jī)鹽的運(yùn)輸，調(diào)節(jié)體溫。二、歸納升華綠色植物參與了生物圈的水循環(huán)師：綠色植物吸收大量的水分，又通過(guò)蒸騰作用散失大量水，對(duì)生物圈有何意義呢？生：可以調(diào)節(jié)氣候

7、，增加空氣的濕度，增加降雨量。師：回答得非常完善，下面我們來(lái)看一下生物圈中的水是如何循環(huán)的，展示CAI課件：用FLASH動(dòng)畫(huà)展示生物圈的水循環(huán)過(guò)程。生：總結(jié)：植物體吸收水分不但參與了光合作用，而且通過(guò)水分的蒸騰作用參與了生物圈的水循環(huán)。鞏固練習(xí)1水分以_狀態(tài)從體內(nèi)散發(fā)到體外的過(guò)程叫蒸騰作用，主要是通過(guò)_進(jìn)行的。答案：氣體蒸騰作用2氣孔是由一對(duì)_形的保衛(wèi)細(xì)胞圍成的空腔。當(dāng)太陽(yáng)升起的時(shí)候，保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹，此時(shí)保衛(wèi)細(xì)胞的內(nèi)壁_，細(xì)胞的外壁_，氣孔開(kāi)放。當(dāng)蒸騰作用加強(qiáng)時(shí)，保衛(wèi)細(xì)胞失水收縮，其內(nèi)外壁都_，使_。答案：月牙伸展拉長(zhǎng)向內(nèi)凹陷拉直氣孔關(guān)閉3蒸騰作用可以降低_，促使根從土壤中_，同時(shí)促進(jìn)植物體

8、內(nèi)水分和_的運(yùn)輸。答案：葉面溫度吸收水分無(wú)機(jī)鹽4葉片上的氣孔，不僅是植物體與外界進(jìn)行_的“窗口”，而且是_的“門(mén)戶(hù)”。答案：氣體交換水分散失5蒸騰作用可以使植物體在炎熱的夏天_溫度，還可以增大空氣的_，因此，蒸騰作用可以_。答案：降低濕度調(diào)節(jié)氣候6植物由根系吸收來(lái)的水分，大部分用于A光合作用B呼吸作用C蒸騰作用D合成有機(jī)物答案：C7森林地區(qū)往往降雨較多，主要原因是A呼吸作用旺盛，產(chǎn)生的水分多B根系保持水土，蓄水過(guò)多C蒸騰作用使大氣濕度增大D光合作用旺盛，釋放水氣多答案：C8植物體內(nèi)促進(jìn)水分和無(wú)機(jī)鹽向上運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力是A運(yùn)輸作用B光合作用C呼吸作用D蒸騰作用答案：D9蒸騰作用過(guò)程的正確順序是_。A根

9、毛B莖C土壤中水分D葉肉E根部導(dǎo)管F氣孔G大氣答案：CAEBDFG10關(guān)于蒸騰作用的敘述，其中錯(cuò)誤的是A日照強(qiáng)，蒸騰作用就快B葉是蒸騰作用的主要器官C氣孔是蒸騰作用的門(mén)戶(hù)D空氣濕度大，可促進(jìn)蒸騰作用答案：D11秋天，樹(shù)葉落了主要是為了降低A蒸騰作用B光合作用C呼吸作用D有機(jī)物的消耗答案：A12下列說(shuō)法正確的是A水以液體的形式從氣孔流走B蒸騰作用散失掉了99%的水分，因此對(duì)植物本身沒(méi)有意義C在陰天或傍晚移栽植物容易成活D蒸騰作用只能在葉片進(jìn)行答案：C13由于長(zhǎng)江上游森林遭到嚴(yán)重破壞，1998年2月長(zhǎng)江上游來(lái)水比1997年同期減少15%。有人推測(cè)，如果上游森林破壞的趨勢(shì)得不到根本控制，到21世紀(jì)中

10、葉，長(zhǎng)江將可能斷流。你同意這一推論嗎？列出你的理由。答案：同意，因?yàn)橹参锞哂泻B(yǎng)水源、保持水土、防風(fēng)固沙的作用14晴天的上午，在一株盆栽植物上將一分枝的葉片套上一個(gè)透明的塑料袋，扎緊袋口，一段時(shí)間后，塑料袋內(nèi)出現(xiàn)了一些小水珠，這是由植物體散發(fā)出來(lái)的_凝結(jié)而成的，這主要是_的結(jié)果。下午打開(kāi)袋口，迅速伸一支將熄滅的火柴梗放進(jìn)袋內(nèi)，火柴復(fù)燃了，說(shuō)明袋內(nèi)的_較豐富，這是_的結(jié)果。傍晚再套上塑料袋，扎緊袋口，第二天天亮就打開(kāi)袋口，迅速伸進(jìn)一支點(diǎn)燃著的火柴，火柴熄滅了，說(shuō)明袋內(nèi)的_較豐富，這是_的結(jié)果。答案：水蒸氣蒸騰作用氧氣光合作用二氧化碳呼吸作用活動(dòng)與探究探究綠色植物的蒸騰作用。目的：描述綠色植物的蒸

11、騰作用。器材：一株生長(zhǎng)旺盛的盆栽植物、透明塑料袋、強(qiáng)繩子、紙和筆。方法：（1）用透明塑料袋將植物罩起來(lái)，在莖部扎緊（如下圖）。（2）將其移至陽(yáng)光下1520分鐘后。思考：（1）觀(guān)察塑料袋袋壁上有什么現(xiàn)象出現(xiàn)。（2）如果選擇一株沒(méi)有葉子的植物做同樣的實(shí)驗(yàn)，會(huì)有什么結(jié)果？（3）設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明袋壁的水珠是植物蒸騰作用產(chǎn)生的。板書(shū)設(shè)計(jì)綠色植物參與生物圈的水循環(huán)一、蒸騰作用使水分大量散失（氣孔控制）備課資料一、表皮由一層形狀不規(guī)則的細(xì)胞彼此緊密嵌合組成，主要起保護(hù)的功能表皮細(xì)胞外表面往往有角質(zhì)或蠟質(zhì)，以防止植物體水分的蒸發(fā)。為了調(diào)節(jié)和控制氣體及水分經(jīng)過(guò)表皮出入葉片，表皮上分布著許多氣孔。每一個(gè)氣孔實(shí)際上

12、是兩個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞間可調(diào)節(jié)大小的孔隙。氣孔是葉片中細(xì)胞與外界環(huán)境相互交換氣體的通道。植物體通過(guò)氣孔蒸發(fā)水分稱(chēng)為植物的蒸騰作用。大多數(shù)植物葉片下表皮氣孔比上表皮多，上表皮氣孔的減少有利于植物在強(qiáng)光照時(shí)減少水分的蒸騰，葉的這種形態(tài)特征再一次體現(xiàn)了植物在進(jìn)化過(guò)程中對(duì)陸生生活的適應(yīng)，體現(xiàn)了植物結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一。葉肉是含有許多葉綠體的薄壁組織。雙子葉植物的葉肉通常分化成柵欄組織（palisade tissue）和海綿組織（spongy tissue），柵欄組織位于上表皮之下，細(xì)胞為長(zhǎng)柱形，含葉綠體較多；在柵欄組織與下表皮之間為海綿組織，其細(xì)胞形狀和排列都不規(guī)則，細(xì)胞內(nèi)葉綠體較少，細(xì)胞間隙較大。葉肉是植物光合

13、作用的主要場(chǎng)所，葉肉細(xì)胞間隙與氣孔相通，環(huán)境中的氣體可經(jīng)過(guò)氣孔直接進(jìn)入到葉肉細(xì)胞中。葉脈是葉片中的維管束，葉脈直接與葉柄和莖中的維管束相連通，也有木質(zhì)部和韌皮部。主脈的維管束發(fā)達(dá)，維管束外圍被薄壁細(xì)胞構(gòu)成的維管束鞘包圍著。在葉片中，葉脈不斷分支，分支末端葉脈很細(xì)，構(gòu)造也趨于簡(jiǎn)單。分枝的葉脈將木質(zhì)部和韌皮部帶向葉片的光合組織細(xì)胞，使這些葉肉細(xì)胞通過(guò)葉脈的木質(zhì)部獲得水分和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，又通過(guò)葉脈的韌皮部將光合作用的產(chǎn)物糖類(lèi)和其他有機(jī)物輸送到植物的其他各部分。葉片中的葉脈連同其周?chē)臋C(jī)械組織同時(shí)還具有對(duì)葉片基本組織（即葉肉）的機(jī)械支持作用。我們重點(diǎn)考查植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)時(shí)了解到，植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與其生理功

14、能密切相關(guān)，也是對(duì)環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)化的結(jié)果。本節(jié)開(kāi)始，我們討論植物的某些生理代謝過(guò)程也同樣可以發(fā)現(xiàn)，植物的生理代謝及功能與其形態(tài)結(jié)構(gòu)具有緊密的聯(lián)系。二、水分的吸收與運(yùn)輸在第7章我們?cè)?jīng)介紹，早在1642年，比利時(shí)科學(xué)家Helmont通過(guò)柳樹(shù)栽種和稱(chēng)重實(shí)驗(yàn)，提出柳樹(shù)獲得的物質(zhì)增重只是來(lái)源于水。他當(dāng)時(shí)不知道，增重的生物質(zhì)除了部分來(lái)源于水以外，還主要來(lái)源于空氣中的CO2。盡管Helmont對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的部分解釋是錯(cuò)誤的，但在當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)，他的這一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)仍然十分精彩。該實(shí)驗(yàn)表明水是植物體的重要組成部分，在植物的物質(zhì)與能量代謝中具有重要作用。生長(zhǎng)活躍的植物組織或細(xì)胞，其中含水量一般為70%80%。細(xì)胞含水量下降會(huì)

15、使原生質(zhì)由溶膠狀態(tài)變成凝膠狀態(tài)，生命活動(dòng)減弱，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡。幾乎所有的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物都需要溶解在水中才能被植物吸收和在植物體內(nèi)被輸送到所需要的部位。光合作用、呼吸作用、一些有機(jī)物的合成與水解等都需要水分子的直接參與。水分還能使植物保持固有的狀態(tài)，使枝葉挺立舒展，花朵開(kāi)放等等。因?yàn)橹参矬w內(nèi)水分的吸收和運(yùn)輸對(duì)于植物的生長(zhǎng)是至關(guān)重要的。我們?cè)谟^(guān)察植物的生長(zhǎng)時(shí)不難發(fā)現(xiàn)，植物生長(zhǎng)所需要的水分、礦物營(yíng)養(yǎng)和氧氣主要來(lái)源于土壤，CO2則來(lái)源于空氣（如上圖）。將一株切去了根部的植物放在含有染料的水中，如果植物的莖是透明的，我們就能觀(guān)察到有顏色的水分在植物體中向上流動(dòng)。在白天，它們流動(dòng)得非常快，速度可達(dá)

16、到10100cm/min。植物根系從土壤中吸收的水分首先通過(guò)根部的皮層進(jìn)入到中柱的木質(zhì)部，然后通過(guò)根與莖相互連通的木質(zhì)部中的導(dǎo)管與管胞，向上輸送，經(jīng)過(guò)葉柄到達(dá)葉片。水分進(jìn)入葉肉細(xì)胞后在細(xì)胞表面蒸發(fā)，通過(guò)葉片的氣孔逸出（如下圖）。通常，植物蒸騰的速度非?？臁Ｓ袝r(shí)一棵樹(shù)每小時(shí)甚至可以蒸騰掉近200 L的水，在一個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)的蒸騰量可達(dá)10000 L。在植物的一生中，通常每積累1 g干物質(zhì)，就要通過(guò)蒸騰作用消耗掉100 g的水。除此以外，如此大量的水有時(shí)還必須經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的運(yùn)輸，才能到達(dá)葉片。有的植物高度可達(dá)近百米，那么促使大量水分長(zhǎng)距離向上運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力是什么呢？植物生理學(xué)家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究提出，至少有3種

17、作用力促進(jìn)了水在植物體內(nèi)向上運(yùn)輸，它們是根部的壓力（根壓）、木質(zhì)部的毛細(xì)管作用力和葉片的蒸騰拉力。其中，葉片的蒸騰拉力對(duì)水分向上運(yùn)輸?shù)淖饔米畲?。根系是植物的主要吸收水分的器官，大量的根毛具有巨大的吸收表面。植物根部?xì)胞內(nèi)溶液濃度通常比土壤溶液濃度高，由此土壤中的水分可以向根部細(xì)胞內(nèi)滲透性擴(kuò)散，正是這種滲透壓力使土壤中的水分流入根部。當(dāng)內(nèi)皮層細(xì)胞膜消耗一定的能量將更多的離子主動(dòng)運(yùn)輸?shù)侥举|(zhì)部，使木質(zhì)部積累了比皮層細(xì)胞更高的離子濃度，于是，通過(guò)內(nèi)皮層細(xì)胞上凱氏帶所形成的通道，根部皮層的水分又徑向流入木質(zhì)部。水在根中向木質(zhì)部的這種滲透性擴(kuò)散產(chǎn)生的靜水壓力就是根壓（root pressure），它導(dǎo)致土

18、壤中的水分源源不斷地向根中的木質(zhì)部輸送，并形成了向上進(jìn)入莖中木質(zhì)部的作用力。由根壓產(chǎn)生的水分的運(yùn)輸速度較慢，它是根部水分徑向短距離運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿?。植物體內(nèi)水分的運(yùn)輸還與水分子間由于氫鍵作用而產(chǎn)生的“粘著力”有關(guān)，正是這種“粘著力”使水在毛細(xì)管中形成內(nèi)聚力和向上的吸附作用力（如下圖）。在植物本質(zhì)部的導(dǎo)管和管胞中，毛細(xì)管作用力和水的內(nèi)聚力一方面促進(jìn)了水的向上運(yùn)輸。另一方面，在強(qiáng)大的蒸騰作用拉力下，水的抗張強(qiáng)度足以避免木質(zhì)部水柱在上升過(guò)程中被拉斷。植物的根壓和毛細(xì)管作用力促進(jìn)了植物體中水分的運(yùn)輸，但遠(yuǎn)不足以形成大量水分長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力。植物根系從土壤中吸收的水分很少的一部分被植物的代謝所利用，而絕大

19、多數(shù)水分通過(guò)蒸騰作用散發(fā)到大氣中。水分子具有從低濃度的溶液向高濃度溶液的運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，即從水分子數(shù)量大的地方向水分子數(shù)量非常少的地方流動(dòng)的趨勢(shì)，造成上述水分運(yùn)動(dòng)的潛在能量稱(chēng)為水勢(shì)（water potential）。水勢(shì)通常以符號(hào)來(lái)表示，以Pa為單位表示水勢(shì)的大小。在任何含水系統(tǒng)中，水總是從水勢(shì)高的區(qū)域向水勢(shì)低的區(qū)域流動(dòng)。由于葉片表面附近空氣中的水分子數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于葉片中水分子數(shù)量，即空氣中的水勢(shì)大大低于葉片中的水勢(shì)，導(dǎo)致葉片中的水分向大氣中蒸發(fā)。當(dāng)水分子從葉肉細(xì)胞間空隙通過(guò)氣孔向外運(yùn)動(dòng)后，葉肉細(xì)胞內(nèi)的水分就向其間空隙蒸騰；水離開(kāi)葉肉細(xì)胞又造成了葉肉細(xì)胞與葉脈中木質(zhì)部的水勢(shì)差增大，促進(jìn)了水分從木質(zhì)部

20、進(jìn)入葉肉細(xì)胞，蒸騰作用如此便產(chǎn)生了使水向上運(yùn)動(dòng)的巨大拉力，造成植物中的水分源源不斷地從土壤向根的木質(zhì)部、莖中的木質(zhì)部、葉片、大氣中依次運(yùn)輸。由于植物蒸騰作用散發(fā)的水分?jǐn)?shù)量巨大，因此，葉片的蒸騰拉力對(duì)水分向上運(yùn)輸?shù)淖饔米畲?。氣孔是葉片中的水分向大氣中散失的門(mén)戶(hù)，光合作用所需要的CO2也由氣孔進(jìn)入到葉肉細(xì)胞中。氣孔具有一套控制自身開(kāi)關(guān)的調(diào)節(jié)機(jī)制，氣孔開(kāi)關(guān)的自我控制可以根據(jù)光照、空氣濕度等環(huán)境條件的變化有效地調(diào)節(jié)葉片的蒸騰量，必要時(shí)減少植物體中水分的過(guò)分喪失。通常情況下，氣孔白天張開(kāi)，夜間關(guān)閉。因?yàn)榘滋旃夂献饔眯枰蓺饪孜沾罅康腃O2，夜間氣孔的關(guān)閉有利于減少蒸騰，節(jié)約用水。過(guò)強(qiáng)的光照和干旱也可導(dǎo)

21、致氣孔的關(guān)閉。葉片上微小的氣孔累積起來(lái)通常只占據(jù)葉片總表面積的1%，但它們的數(shù)量很大。氣孔內(nèi)葉肉細(xì)胞之間孔隙很大，形成較大的空間，稱(chēng)為孔下室。每一個(gè)氣孔都由兩個(gè)形態(tài)特殊可改變形狀的保衛(wèi)細(xì)胞（guard cell）所包圍。這兩個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞靠在一起，僅兩端相連，靠近氣孔內(nèi)側(cè)的細(xì)胞壁較厚，背離氣孔外側(cè)的壁較薄。當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹時(shí)，它們就向壁較薄的外側(cè)彎曲，氣孔便張開(kāi)，相反，當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞失水時(shí)，它們就收縮變直，于是其間的孔隙便關(guān)閉。研究表明，保衛(wèi)細(xì)胞的吸水與失水和鉀離子通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)出保衛(wèi)細(xì)胞有關(guān)。當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞中的鉀離子及其隨同進(jìn)入的氯離子濃度增加，細(xì)胞就吸水；相反便失水（如下圖）。光照強(qiáng)度和環(huán)境中水分的

22、多少等是控制鉀離子主動(dòng)運(yùn)輸?shù)闹匾蛩亍Ｈ?、水循環(huán)水循環(huán)是指水的動(dòng)態(tài)平衡，它是水分子從地球表面通過(guò)蒸發(fā)進(jìn)到大氣，然后遇冷凝結(jié)通過(guò)雨、雪或其他降水形式又回到地球表面的運(yùn)動(dòng)，這是地球上太陽(yáng)能所推動(dòng)的各種循環(huán)中的一個(gè)中心循環(huán)。水和熱是構(gòu)成一切生態(tài)系統(tǒng)的基本條件。水依靠熱能來(lái)推動(dòng)，才能不斷循環(huán)。水循環(huán)實(shí)際上是由大循環(huán)和小循環(huán)組成，大循環(huán)是指從海洋蒸發(fā)出來(lái)的水源，被氣流運(yùn)送到大陸上空，凝結(jié)成水，落到地面，又沿地面或地下流入江河，最后匯入海洋的水分運(yùn)動(dòng)過(guò)程。這種海陸間的水分循環(huán)，又稱(chēng)外循環(huán)。小循環(huán)是指海洋或陸地上水經(jīng)蒸發(fā)、凝結(jié)降到海洋或陸地上的水分運(yùn)動(dòng)過(guò)程。這種由海洋到海洋或從陸地到陸地的水分循環(huán)，又稱(chēng)內(nèi)循

23、環(huán)。水是生物圈中最豐富的物質(zhì)。地球上的水資源總量約有1.381018立方米，在海洋中，水的貯量約占地球水資源總量的97.2%，還有大約2.15%的水以極地冰蓋、大陸冰川和積雪等固態(tài)形式存在。以云霧、水汽等氣態(tài)懸浮于海洋和大陸上空的水分，不超過(guò)全球水量的0.001%。這部分水量雖少，卻是海洋和大陸水的來(lái)源，它由海洋、陸地地表水不斷蒸發(fā)而得到補(bǔ)充。植物依靠這部分水賴(lài)以生存。大陸上年平均降水量為710毫米，其中，470毫米水量是由大陸本身蒸發(fā)提供的。全世界通過(guò)降水量提供給大陸的年平均淡水資源總量約為119萬(wàn)億方，其中徑流量為47萬(wàn)億方，蒸發(fā)量為72億方。1975年估計(jì)全世界消耗水資源3萬(wàn)億方，現(xiàn)每年

24、增加用水量800900億方，估計(jì)到2000年用水量達(dá)6萬(wàn)億方。這個(gè)數(shù)量和徑流量對(duì)比，可知淡水資源總量并不缺乏。但是，降水量在空間和時(shí)間上分布不均勻，造成有些地區(qū)或某些時(shí)間仍然嚴(yán)重缺水。為了彌補(bǔ)水資源時(shí)空分布不均的缺陷，需要發(fā)揮水庫(kù)以及森林和草原等生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源的作用。水對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的作用是多方面的。第一，水是生命生存的前提。水循環(huán)通過(guò)海洋和陸地的蒸發(fā)，連續(xù)產(chǎn)生淡水，給陸地生物提供淡水來(lái)源，維持著生物的生命活動(dòng)和繁衍。有些植物水分含量可達(dá)90%。水循環(huán)屬于生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的一部分。沒(méi)有水，生態(tài)系統(tǒng)就無(wú)法開(kāi)動(dòng)。第二，水在生態(tài)系統(tǒng)中起著能量傳遞和利用作用。水是最好的溶劑，絕大多數(shù)物質(zhì)都溶于水，因此

25、，水循環(huán)和礦物元素的生物地球化學(xué)循環(huán)密切地交織在一起。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地球陸地上每年有361018克的水流入海洋，在這些水中，每年攜帶有大量有機(jī)和無(wú)機(jī)養(yǎng)分，流失和較長(zhǎng)期地禁錮，無(wú)疑是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)的損失。氮、磷、鉀在循環(huán)過(guò)程中，都容易隨著灌溉和水蝕而流失。第三，水是地質(zhì)變化的動(dòng)力。其他物質(zhì)循環(huán)都是結(jié)合水循環(huán)進(jìn)行的，水是其他物質(zhì)循環(huán)的載體，各種物質(zhì)只有借助于水，才能在生態(tài)系統(tǒng)中永無(wú)止境地流動(dòng)。因此，水循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中最活躍的因素，對(duì)水循環(huán)的任何干擾，都會(huì)影響到其他循環(huán)，甚至造成其他循環(huán)的瓦解。第四，水是所有養(yǎng)分的介質(zhì)，養(yǎng)分循環(huán)和水循環(huán)不可分割。地球上水的循環(huán)，還把陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)連接

26、起來(lái)，從而使局部的生態(tài)系統(tǒng)與整個(gè)生物圈發(fā)生聯(lián)系。地球上的水時(shí)刻都在運(yùn)動(dòng)著。海洋水、大氣水和陸地水，通過(guò)固體、液體和氣體三相變化，不停地相互交換。含有水的潮濕的表面，有蒸發(fā)；植物通過(guò)葉片大量釋放水分，進(jìn)行蒸騰，二者結(jié)合起來(lái)，稱(chēng)為“蒸發(fā)蒸騰作用”。這是水循環(huán)的重要的動(dòng)力，也是水的一種良好的凈化過(guò)程。通過(guò)蒸發(fā)蒸騰和降水，大氣中的水汽每隔10天就可更換一次（據(jù)HFriedman，1984），這一事實(shí)充分表現(xiàn)了水分循環(huán)的巨大力量。影響水循環(huán)的因素很多，但基本上決定于地球表面的輻射平衡和大氣環(huán)流以及下墊面的情況，如地形，地貌土壤、植被等因素。作為下墊面的森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水分小循環(huán)有明顯作用。有人研究亞馬遜河

27、的森林后，認(rèn)為該地雨量的1/32/3來(lái)自小循環(huán)，森林被大面積毀滅后，水分小循環(huán)將大量減少，亞馬遜河流域的氣候?qū)②呄蚋珊?。植物群落是水循環(huán)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。植物光合作用和蒸騰作用都需要水分，從土壤進(jìn)入植物體內(nèi)的水，有95%97%，通過(guò)蒸騰損失掉，同時(shí)還通過(guò)細(xì)胞壁排出水汽。據(jù)計(jì)算，植物每生產(chǎn)一公斤干物質(zhì)，平均要蒸騰掉100公斤水，增加了空氣的濕度。在一定的氣候條件下，若想得到20噸鮮重的農(nóng)作物，需要2000噸水。森林或草原生態(tài)系統(tǒng)在促進(jìn)水循環(huán)上，更具有十分重要的作用，它把自然界的水分大循環(huán)，引入到生態(tài)系統(tǒng)的水分小循環(huán)之中，提高了水的利用效率，也提高了水的質(zhì)量?？傊?，水循環(huán)規(guī)模巨大，牽動(dòng)范圍深廣。它大到全球范圍的水分往復(fù)交換，小到每一株植物體的水分循環(huán)。水循環(huán)好像貫穿每個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的大動(dòng)脈，生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，處于無(wú)限的水循環(huán)之中。想要保持生態(tài)