如果你提一桶水到很高的楼房上去,必需要花费很大的力气,奇怪的是,树木却能把土壤中的水分轻而易举地运送到几米,甚至上百米高的树冠,哪来这股力量呢?

要回答这个问题,需要了解植物学中的蒸腾作用和物理学中的毛细现象。

我想知道树干的年轮是怎么形成的(水分是怎么从树根上升到树冠的)(1)

1.蒸腾作用。蒸腾作用是指植物在光照、风吹等因素作用下,体内的液态水从体表(叶片、枝条、茎的表面)以气态散发到空气中的过程。植物的蒸腾作用受植物生长环境的影响,光照强度、风速、温度、湿度都对蒸腾作用有影响,蒸腾作用还受植物自身生命规律的调节和控制,在不同的生长阶段,蒸腾作用的强弱也不同。

蒸腾作用有气孔蒸腾、角质层蒸腾和皮孔蒸腾三种方式。气孔蒸腾:气孔是植物与环境进行气体交换的孔隙,植物叶片表皮组织有大量的气孔,通过叶片气孔进行的蒸腾叫气孔蒸腾,它是植物最主要的蒸腾作用方式。角质层蒸腾:叶片和草本植物的茎拥有一定数量的角质层,通过角质层的蒸腾叫角质层蒸腾,它在植物的蒸腾作用中处次要地位。 皮孔蒸腾:通过木本植物枝条的皮孔进行的蒸腾叫皮孔蒸腾,通过皮孔蒸腾散发的水量非常小。

蒸腾作用是是如何把水分输送到树冠的呢?蒸腾作用会使叶片、枝条、茎的表面的水气蒸腾,使得表面细胞内的压强减小,树木内的输水导管系统就会形成树冠层面压强小树根层面压强大的现象,这个“下大上小”的压强差使水分向上流动,达到叶片及枝条内。

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2.毛细现象。当液体与固体接触时,液体将沿固体表面延伸,并附着在固体的表面上,这种现象叫做浸润现象。如:水倒在玻璃的表面上时,水会沿玻璃表面延伸,并附着在玻璃的表面上,这就叫水浸润玻璃。如果液体与固体接触时不会附着在这种固体的表面,而是呈收缩状态,这种现象叫做不浸润现象。如:水倒在荷叶上时,水不会附着在荷叶的表面上,而是收缩呈球形,这就叫水不浸润荷叶。实验表明,浸润某种固体的液体在这种固体做成的毛细管中会上升,不浸润某种固体的液体在这种固体做成的毛细管中会下降,物理学上把这种现象叫毛细现象。毛细管的尺寸越小,毛细现象越显著。(见下图玻璃管插在水和水银中的情形 水浸润玻璃,水在玻璃管在上升 水银不浸润玻璃,水银在玻璃管中下降)

毛细现象是如何在树木向上输送水分的过程中起作用的呢?树木的根、茎、枝内的导管就是极细的毛细管,这些毛细管能把土壤里的水分吸上来,把水吸到足够高的高度。

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总而言之,树木是靠蒸腾作用和毛细现象等把水分吸到高高的树冠上去的。

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