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树木为什么能输送汁液

2023-11-18半山

阅读(科学探秘) 2023年10期
关键词:黏附力内聚力毛细管

半山

从本质上来说,输送树汁的任务主要是靠树木的木质部来完成的。木質部是一个由许多根毛细管组成的输送网络。它连通着根部和植物的每一个末梢,将从根尖吸收的水分和矿物质连续不断地输送到植物体内各处。毛细管由单个的植物细胞首尾相接而成。每个细胞的开口数从一个到数个不等。毛细管的直径非常小,以至于管内被输送的水只能以分子的形式流动。

叶片上长有气孔以供气体交换使用,有利于光合作用。当气孔张开的同时,水分也会因为呼吸作用而散失。由于叶片中水分的散失,植物体内的水分会受到向上的拉力。

要维持这种巨大的升力并同时使管内的水流不至于断流,需要有两种力的作用:一种是水分子和细胞壁之间的黏附力,只有当管径极其细微时才能产生这种力;另一种是水分子之间强大的内聚力。

根据实验结果,黏附力和内聚力可以轻而易举地把水提升到100米以上的高度。这一高度的树木的代表是加利福尼亚红杉树——树高106米左右。

从深秋到春天,当树叶全部掉落的时候,树干细胞在整个白天里进行新陈代谢。虽然人们尚未对该过程形成充分全面的认识,但就目前所知,代谢过程中产生的二氧化碳会在细胞的间隙中聚集,挤占树汁原本占据的空间。夜晚,二氧化碳溶解于树汁中,在局部形成真空,产生的力促使根部从土壤中吸取更多的水分。

一旦春天来临,树木开始长出新的叶子,常规的循环过程重新占据主导地位。此时,树干中的压力作用不再是输送水分的主要驱动力。

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