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华南植物园举办“植物水分改变地球”琪林科学讲坛

  

 

  1018日,琪林科学讲坛邀请到中科院华南植物园的刘慧博士作以水往高处流——植物水分改变地球为主题的科普讲座。刘博士以丰富多彩的图文与视频相结合的方式,用生动的语言解释了植物如何将水运上大树?植物为什么要将水向上运输?两个问题,她向大家详细介绍植物根、茎、叶运输水分的知识和最新的科学研究案例,并讲述植物由海洋向陆地演化的故事,在让大家感受植物改变地球的力量的同时,明白全球水分平衡的重要性和气候变化中植物承担的重要角色,从而对水资源利用和植物生态学有更深入的科学认识。 

  从古至今,人们从不缺乏研究植物水分运输的好奇心。那么植物是如何将水运上大树的呢?刘慧博士首先就这个问题,带领大家开启了植物运输水分的探秘之旅。植物运输水分的动力是什么呢?用蒸腾拉力-内聚力-张力理论可以解释这一个问题,实际上,植物水分向上运输动力就是由蒸腾带来的张力,同时,水分子之间的内聚力保持水柱不断向上。接下来,她为大家介绍了水势的概念,水势是水分移动的能量基础或基本动力,水总是从水势高的地方流向水势低的地方。植物细胞里自然也有水势,并且在越干的时候水势越负,通常用压力室来测定植物的水势。 

  了解了植物运输水分的基本原理,刘博士从根系吸水、树干导水和叶片失水三个部分,进一步讲述了植物向上运输水分的机理。通过刘博士的讲解,大家了解到,植物根部吸水其实是通过根毛来吸水,通过三种途径运输水分,为向上运输打下基础。树干又是如何导水呢?原来树干的木质部中有成百上千的导管来运输水分,导管并不像我们想象的那么平滑笔直,而是有很多孔隙。植物的导水率是植物水力性状的测定指标之一,与最大树高存在着一定的关系。世界上最高的树可以达到112米,那么,为什么树不能无限制的往上长呢?是什么限制了最大树高呢?刘慧博士为我们进一步揭秘,生长季的降水是决定植物最大高度的决定因素。而科学家通过对植物枝条导水率的研究,提出了水力限制的假说。也就是植物向上运输水分是有限度的,越往上需要消耗的物质越多,也就越困难,这也进一步影响了树向上的生长。 

  在科研中,结合大数据分析,通过测定全球样点植物的水力性状,可以更清晰地揭示植物水力性状与最大树高的协调机制。植物汲取水分同样也消耗水分,叶片通过蒸腾作用失水便是它消耗水分的一种方式。叶片失水与气孔息息相关,气孔的生长位置、开关的控制又与植物的抗旱策略产生联系,平时我们看不见的植物内部实际上蕴含了许多的奥秘。 

  那么,植物为什么要把水向上运输呢?这就要从生命的起源开始说起了。生命来自海洋,植物的起点也是在海洋里,在漫长的年月变迁中,植物登陆与演化,最终到达现在的状态。现在,陆地与海洋虽在面积上有很大差异,但是物种数量上却差别不大,这也是因为海洋的环境更加稳定。刘慧博士告诉我们,其实水往高处流,总结下来其实是八个字:生存节水,发展长高。水往高处流,可以使植物降温,保证了光合作用,还能运输矿物质元素,从而实现生存节水和发展长高的目标。 

  作为陆地上最大的抽水泵,植物与地球密不可分,植物与地球生态系统对水的利用共同形成了全球的水循环,密切影响着气候与环境,人类活动也在其中发挥了重要的作用。部分自然灾害的频发与气候变暖的现象,很有可能就是受到人类活动的影响。同样地,人类活动也可能推动地球正常的水循环,改善自然环境,只要我们每个人都从自己做起,也能为保护地球贡献自己的一份力量。

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