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植物有哪些抗旱的本领?

根据植物对水的需求程度,植物可以分为水生植物、旱生植物,以及介于两者之间的中生植物。旱生植物适应极端干旱环境的本领大体有以下三种。

一是利用发达的根系从土壤深处吸收水分。许多抗旱植物虽然它们的地上部分只有一二十厘米高,但是它们的根却能生长到几米深的土壤中寻找水分。一条长长的根只有靠近根尖的根毛区才能吸收水分,要想从干旱的土壤中吸收水分,这些植物的根毛细胞液必须很浓。因此,这些植物的根毛细胞必须可以合成、积累高浓度的小分子物质,提高吸水能力。在干旱条件下,导管中往往会出现小气泡,阻断水分运输。许多抗旱植物能够迅速修复阻断的导管或再生新导管来替代。新疆沙漠里的百年胡杨就是靠不断更新导管来保障水分运输中途不断,从而适应干旱的环境。

二是降低水分的散失。耐旱植物叶片表面往往有很厚的蜡质层,以减少水分的散失,一些植物甚至在白天把气孔关闭。但关闭气孔后如何吸取二氧化碳进行光合作用呢?原来,这些植物已进化出了一套特殊的本领,那就是在晚间温度低时开放气孔,把二氧化碳储存在体内,等白天有阳光时,再利用光能把储存的二氧化碳转化为糖。如仙人掌和菠萝都具有这种本领,即使长时间不下雨,也可生存下去。非洲的猴面包树,树身非常粗大,可以储存水分。它们在进化中干脆把叶片完全转变成了刺,最大程度地降低蒸发面积,并由绿色的肉质茎进行光合作用。

三是躲避干旱。有一些短命植物,在干旱地区短暂的下雨季节,就可以完成整个生活史。因此,沙漠中耐旱的植物不同于雨水充沛地区的植物,要么长得很慢,要么寿命很短。

【知识点】植物细胞的水通道

20多年前,一位科学家在偶然的机会发现了一种蛋白可以加速水的跨膜转运,由此命名它为水孔蛋白。很快水孔蛋白植物中到处被发现。它们是镶嵌在膜上的蛋白,在膜上形成一个直径很小的通道。计算机模拟发现水孔蛋白只能允许水分子逐个通过它在膜上形成的通道,进入膜的另一侧。它对带电荷的分子,如质子,则完全不通透。这对维持膜的电化学势能非常重要。在植物中,有些水孔蛋白在膜内侧部分有条疏水“尾巴”,在干旱情况下,这条“尾巴”可堵在水孔蛋白内侧通道上,防止水分流出细胞。另外,植物还可以通过调节水孔蛋白的合成数量及其在膜上的分布来控制水分的进出。它们参与了水分运输的“拉”、中途不断和“推”三个阶段。

【试一试】

找不同直径的玻璃毛细管,如1毫米、0.5毫米、0.1毫米,把它们分别插在净水中,观察水面最后能到达的高度。把这个高度与植物的高度做一个比较,光靠毛细管现象,水能到达数米、数十米甚至百米的高度吗?

【发散思维】从根部吸进来的水分“爬上”百米高的树梢要花多少时间?