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植物是怎樣運輸營養物質的?

2018-10-11 07:00  來源: 新華網

我們每天都會吃許多美味可口的食物,這些食物不但能夠滿足我們的味覺,而且還為我們的日常活動提供能量。食物中的物質和能量是經過怎樣的途徑進入人體各處的呢?

食物首先是通過人體的消化係統進行消化吸收進入血液,然後被運輸到身體的各個器官組織和細胞,為生命活動提供所需的物質和能量。

除此之外,生活中我們還會看到許多種子植物,包括被子植物和裸子植物。那麼,它們的營養物質在體內又是如何運輸的?

其實,高等植物也有一套特殊且完整的物質運輸體係,如木質部(木材部分)和韌皮部(樹皮部分)。木質部裏有導管(被子植物的運輸通道)、管胞(裸子植物的運輸通道)等結構,主要功能是輸導水分和無機鹽。而韌皮部裏有篩管(被子植物的運輸通道)、伴胞、篩胞(裸子植物的運輸通道)等結構,主要功能是輸導有機物。

土壤中的水分和無機鹽可以被根吸收進入植物體內。但有些種子植物高達幾十米,那植物將水分和無機鹽運輸到樹冠的動力是什麼呢?又通過哪些結構進行運輸的?

植物運輸水和無機鹽的動力主要是葉片的蒸騰作用。通過蒸騰作用,葉肉細胞中的水分散失後,就會從旁邊的細胞中奪取水分,這時就産生了“蒸騰拉力”,使根部不斷吸收水分。根部吸收水分後通過根、莖木質部導管或管胞向上運輸,最後到達葉片,水分再通過葉片耗散出去。而無機鹽則隨著水分從根部通過導管運輸到植物體的各個部分,因此無機鹽在木質部中隨水分向上運輸。

在水分和無機鹽的運輸過程中,被子植物運輸的主要通道是木質部的導管。因為組成導管的上下相鄰細胞間的細胞壁和細胞膜消失,所以導管是個中空管道係統,且導管中的這些細胞屬于死細胞。而裸子植物運輸的主要通道是木質部中的管胞。它是一個完整的長形死細胞,且兩頭尖,兩個細胞間依靠孔進行溝通,因此管胞的疏導效率低于導管。

關于有機物(主要是糖類)的運輸。植物生長需要依靠太陽,太陽中的能量被植物的葉片利用,通過光合作用制造大量的有機物,將光能轉變成化學能儲存在有機物中。這些有機物通過韌皮部的篩管或篩胞,在能量的參與下通過主動運輸運送到需要的部位,比如根、莖、花和果實。因此,有機物在韌皮部可以進行橫向運輸和縱向運輸。且有機物的運輸還具有優先向植物的生長中心運輸、就近運輸等特點,即哪個部位需要有機物,有機物就會向該部位運輸。

有機物運輸過程中,被子植物運輸通道是韌皮部的篩管。由于篩管發育成熟後缺少細胞核和大部分細胞器。因此,運輸過程中涉及的能量及代謝依賴于伴胞,組成篩管的細胞都是活細胞。裸子植物運輸通道是韌皮部的篩胞,組成篩胞的細胞通過細胞間篩板上的篩孔進行溝通。篩胞是生活的管狀細胞,以側壁上的篩域連通,因此輸導效率低于篩管。

總之,種子植物通過韌皮部和木質部進行營養物質的運輸,為植物體生長發育提供了足夠的物質和能量。

本作品為“科普中國-科學原理一點通”原創,轉載時務請注明出處。

作者: 張寒英   [責任編輯: 鐘艷平]