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综合科学 · 课程

把植物的水分交换与提供的环境数据联系起来

表格摆在面前,课题是蒸腾作用,题目却要你把两者连起来。

本页内容
  1. 叶片内部发生了什么?
  2. 例题(虚构数据)
  3. 要避免的错误
  4. 自我检测
  5. 接下来学什么

关于植物气体与水分交换的题目,通常给你一张条件表和一项测量,然后要求你描述规律、计算速率并解释。这三件事用到不同的技能,请当作三个独立的步骤。

本课属于混合任务中的生物机制,建立在细胞膜一课的推理链之上。这里所有数字都是为教学而虚构的。

叶片内部发生了什么?

水从叶内细胞表面蒸发。水蒸气再顺着浓度梯度,经由气孔(stomata,细小的孔)扩散出去。这种散失叫蒸腾作用(transpiration)。

四个条件会改变梯度的陡度:光照(使气孔张开)、温度(蒸发更快)、湿度(潮湿的空气降低梯度)和风(带走叶片附近的潮湿空气)。

例题(虚构数据)

水势计测量一根带叶枝条在四种条件下 15 分钟的吸水量。

条件15 分钟吸水量(cm³)速率(cm³/min)
阴凉,无风1.20.08
强光,无风3.00.20
强光,有风4.50.30
潮湿,无风0.90.06

**第 1 步,计算每个速率:**速率 = 体积 ÷ 时间。1.2 ÷ 15 = 0.08。3.0 ÷ 15 = 0.20。4.5 ÷ 15 = 0.30。0.9 ÷ 15 = 0.06。

**第 2 步,描述规律:**最高速率是强光加风(0.30 cm³/min),最低是潮湿无风(0.06 cm³/min)。

**第 3 步,用数字比较:**强光对阴凉是 0.20 ÷ 0.08 = 2.5 倍。风使速率增加 0.30 − 0.20 = 0.10 cm³/min,比无风时高 50%。

**第 4 步,解释:**强光下气孔张开更大,更多水蒸气扩散出去。风带走叶片周围的潮湿空气,使梯度保持陡峭。在潮湿空气中梯度平缓,所以散失的水蒸气较少。

要避免的错误

错误答案:“风让植物吸收更多水,因为风把水沿茎向上推。”

数据显示吸水速率上升,但风并不推水。机制是叶面浓度梯度更陡,吸水量上升是因为散失的水由根部补充。请从叶片开始,再往下推回植物。

另一个失误是漏写单位。只写“0.20”得分会比“0.20 cm³/min”低。

自我检测

1. 一根枝条 20 分钟吸水 2.4 cm³。速率是多少?

显示答案

2.4 ÷ 20 = 0.12 cm³/min。检验:0.12 × 20 = 2.4。

2. 一根枝条的速率是 0.18 cm³/min。25 分钟吸水多少?

显示答案

0.18 × 25 = 4.5 cm³。检验:0.18 × 100 = 18,而 25 是 100 的四分之一,所以 18 ÷ 4 = 4.5。

3. 表中四种条件里,哪一种预期速率最低?为什么?

显示答案

潮湿、无风(0.06 cm³/min)。外面的空气已含有大量水蒸气,浓度梯度平缓,水蒸气从气孔扩散出去的速度很慢。

接下来学什么

继续学习追踪生物过程与物理测量之间的能量。科学探究评析工具可帮你判断水势计的方法是否控制了正确的变量,混合练习则测试整条推理链。

如果表格题是你失分的地方,我们的老师可以在线上一对一综合科学补习中帮你养成这个习惯。

常见问题

吸水量等于蒸腾量吗?

两者接近但不完全相同。植物吸收的水大部分以水蒸气形式从气孔散失,但有少量用于光合作用和支撑。在水势计(potometer)题目中,除非题目另有说明,可把吸水量当作蒸腾量的良好估计。

为什么风会增加水分散失?

风会吹走叶片表面附近的潮湿空气。这使叶外的水蒸气浓度保持较低,由内向外的浓度梯度保持陡峭,扩散就更快。

怎样从数据计算速率?

用测得的量除以所用时间。例如 15 分钟吸水 3.0 cm³,速率是 3.0 ÷ 15 = 0.20 cm³ 每分钟。速率后面一定要写单位。

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下一步

如果你能背出理论,但一看到条件表格就卡住,一对一的老师可以陪你练习如何从数字走到机制。

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