[實驗] 植物的水分運送

一、摘要
        目的為觀察植物的蒸散速率,利用量管與塑膠軟管去測量其速率。結果發現照光(B)>無處理(A)>吹風(C)>套進充滿水氣的透明塑膠袋(D),因此,從實驗推論出植物在照光情況下蒸散速率會增加,反而在吹風與套進充滿水氣的透明塑膠袋蒸散速率會下降。


二、前言
        維管束植物利用其維管束運送水分與養分,水分主要由木質部運送;養分主要由韌皮部運送。木質部由管胞與導管所組成:韌皮部由篩管與伴細胞所組成。
        木質部運送水分受到其數種作用影響,第一:根壓作用(root pressure),其原理為水的滲透作用,藉由離子的主動運輸,造成滲透壓內高外低,進而,水就可以滲透進根部內,第二:毛細作用,其裡原理水具有氫鍵,導致水具有強大的內聚力與附著力且木質部管徑夠小,此作用更明顯,第三、蒸散作用,其原理為水的蒸發而產生一股由下往上的拉力,此拉力稱為蒸散流,第四:泌液作用,常見於晚上,因蒸散作用不明顯且氣孔關閉,根壓作用持續下,從葉端排出水分的一種現象,蒸散作用最為重要(Campbell, at al. 2015)。
        木質部運送水分起點為根部,會經過莖部,終點為葉片。典型根部由外而內分別為表皮、皮層、內皮層、中柱(周鞘、韌皮部、木質部),其中內皮層周圍上有一層不透水的卡氏帶。典型莖部由外而內分別為表皮、皮層、維管束組織(韌皮部、形成層、木質部),草本單子葉、草本雙子葉、木本植物之莖部各有些許不同。典型葉片有表皮、葉肉組織(柵狀組織、海綿組織)、維管束組織(韌皮部、木質部)(陳等,2016)。

三、材料與方法
1ml量管           燈泡                 水
塑膠軟管        電風扇               支架
芹菜                塑膠套               顯微鏡
凡士林                噴罐                    模式玻片

        先將1ml量管插入塑膠軟管中,再取新鮮芹菜置入U型塑膠軟管,並用凡士林塗抹在塑膠管及莖的接口處,以避免管內水分蒸發(圖一)。分別至於不同環境下:不做處理、照光(100瓦、1m距離)、吹風(低速、1m距離)、套進充滿水氣的透明塑膠袋。每10分鐘記錄水柱高度一次,直到30分鐘為止,並做出時間與單位面積蒸散量的圖。

      假設葉片均質且厚度相同,則質量與面積成正比。在此假設下,我們可以將單位面積取代成單位克重。



圖一、實驗組裝示意圖

四、結果
    大部分的線都呈直線,最後的單位克重蒸散量的大小分別為B1>A1>C1>C2>A2>B2=D1=D2,其中有一組照光(B2)數據皆為0,然而,套進充滿水氣的透明塑膠袋(D1、D2)數據也都皆為0。最後平均單位克重蒸散量大小為B>A>C>D。

圖二、時間與單位克重蒸散量的做圖

表一、每組單位克重蒸散量(ml/g)
A為無處理
B為照光
C為吹風
D為套進充滿水氣的透明塑膠袋
0、10、20、30為時間(分鐘)

五、討論
        在實驗當中,其中有一組照光(B2)數據皆為0,我們認為可能原因有:第一、芹菜在清洗修剪時,並無全程在水中進行,然而氣泡進入維管束當中,導致運輸不暢,第二、因照光距離太近,強光使葉片功能受損,第三、封口沒有確實密封。還有另一組照光(B1)數據中途下降,可能被人為碰觸到而數據失真。
        從數據結果發現照光(B)>無處理(A)>吹風(C)>套進充滿水氣的透明塑膠袋(D),因此,從實驗推論出植物在照光情況下蒸散速率會增加,反而在吹風與套進充滿水氣的透明塑膠袋蒸散速率會下降。

六、引用文獻
1.陳韻安(編),蘇昱任、宋姵瑢、許心瑜(修訂)。2016。實驗五、植物的水分運送。生物科學系普通生物學實驗。國立中山大學。
2. Campbell, N.A., Reece, J.B., Urry, L.A., Cain, M.L., Wasserman, S.A., Minorsky, P.V., Jackson, R.B. 2015. Biology: A Global Approach, Global Edition. Pearson. 

七、附錄


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