(3)正常组石莲花与摘下组相近,表示石莲花在低温下没有进行损失
热量的活动(如蒸散)
4其他:
(1)进行叶温测量时选择叶的下表皮而非上表皮,是基于两个因素:
一是下表皮较不受光照的影响,二是下表皮有蒸散作用可以判断蒸散对叶温的影响。
(2)我们曾经多次在室内、阳台测试叶温,发现气温高低影响叶温变化,所以才设计三种不同的温度以观察叶温的改变;经在生长箱测试后,发现在室外测试时叶温气温的差巨最大约有2~3度,而在生长箱内则差距在1度左右,推测因生长箱长期维持同一温度,整个箱内条件相同,微环境的变化较不易显现,所以它的差距应该再加放大。
实验二:
植物本身有哪些因素会影响叶温?
前言:
一个物质的表面温度和他吸热及散热的能力有关,所以我们选择叶肉材质相似但厚薄不同(吸热之表面积不同)的叶片来做比较;而植物的散热主要和蒸散作用带走的蒸发热有关,而气孔的的个数、开闭决定蒸散量,所以我们也要对气孔做比较。
(一)步骤
1叶面积比
(1)取叶片中段切下,秤重,测量面积,算出单位重量所含有的面积。
2气孔数
(1)用指甲油印膜法,取两种植物之上下表皮,计算气孔数。
3开放比
(1)分别于早上起每隔2~3小时,取上述植物之下表皮做成玻片标本
(2)在显微镜下检查开放的气孔数
(3)算出开放比
(二)结果:
2之1叶面积和重量比(每一克叶肉所拥有的面积)
面积
cm2
重量
g
面积比
(cm2/g)
凤仙花
26
0.8
32.5
石莲花
5.75
1.7
3.38
2之2单位面积的气孔数
凤仙花
上表皮
凤仙花
下表皮
石莲花
上表皮
石莲花
下表皮
气孔数
(一个视野)
0
100X=极多
400X=7
100X=8
400X=1
100X=8
400X=1
气孔比(个/cm2)
0
1.46×104
9.7×102
9.7×102
视野范围:
100X=910μ、400X=220μ、面积100X=8.28×10-3cm2,400X=4.8×10-4cm2
400x石蓮花下表皮
100x石蓮花上表皮
100x石蓮花下表皮
100x鳳仙花下表皮
400x鳳仙花下表皮
100x鳳仙花上表皮
2之3气孔开放比
00:
00
04:
00
06:
00
08:
00
12:
30
15:
00
17:
30
22:
00
A
凤仙花
3/36
3/34
5/32
9/44
12/35
9/41
6/38
5/42
8.30﹪
8.80﹪
15.6﹪
20.4﹪
34.8﹪
21.9﹪
15.7﹪
11.9﹪
B
石莲花
6/30
18/45
7/21
6/37
4/31
2/25
4/26
8/32
20.0﹪
40.0﹪
33.3﹪
16.2﹪
12.9﹪
8.00﹪
16.3﹪
25.0﹪
(三)讨论
1凤仙花的叶面积比约为石莲花的十倍,也就是叶重量相同时,凤仙花吸热散热的面积远大于石莲花,所以散热吸热的速度应比石莲花大很多,调整叶温的速度应大于石莲花。
符合实验一的结果。
2凤仙花的气孔数约15倍于石莲花,而且是白天开放晚上关闭,此时水分散失很多但相对也可降低叶面温度;石莲花的气孔数少而且于晚间开放,这应该是避免水分散失的一种方式,所以推测他是生长于干旱的地区;石莲花于白天时气孔闭合,无法藉由蒸散降温,但他的叶面积比很小,单位面积所吸收的热量,由大量的叶肉组织分散所以升温较慢,这样可避免白天时叶温过高。
3我们在课本上学到:
气孔是白天、光强时开放,但观察的结果凤仙花符合这个说法,石莲花则是夜晚开放,不符合这个原则,可见生物有个别差异;而且所谓的开放、闭合也只是指比率的变化:
如开放率在白天约为40﹪夜晚为15﹪,并非全部气孔都是开放的。
实验三:
蒸散作用和叶温的关系--不同温度下、阻碍蒸散对叶温的影响
前言:
从前面的实验我们推测叶片利用蒸散来降低温度,所以用改变蒸散量来测量叶温是否真的受到影响?
(一)步骤:
1在同一株植株上,选取生长状况相似的叶片做以下处理:
A—在上、下表皮涂上凡士林阻止水分蒸散,A’---正常状况作为对照。
2放入生长箱箱内温度分别调整为25℃、35℃、10℃。
3于每天的早上8点、中午12点、傍晚4点及晚上8点,测量蒸散量及叶温。
(2)结果:
35℃时A、B正常组及A’、B’涂凡士林组叶温变化
16
20
0
04
08
12
16
20
00
04
08
12
A
33.8
34.2
34.0
34.1
33.9
33.9
33.9
33.9
34.1
34.0
34.2
34.3
A’
34.1
34.4
34.3
34.4
34.3
34.3
34.2
34.3
34.2
34.5
34.7
34.6
B
33.7
34.1
33.9
34.1
34.2
34.2
34.0
34.0
34.0
34.0
34.3
34.4
B’
33.9
34.1
34.0
34.2
34.3
34.3
34.0
34.1
34.0
34.3
34.4
34.4
凤仙花正常组低于涂凡士林的组约0.3~0.5℃,石莲花正常组低于涂凡士林的组约0.1~0.3℃
10℃时正常组和涂凡士林组的叶温变化
16
20
0
04
08
12
16
20
00
04
08
12
A
9.8
11.2
10.9
9.8
11.8
10.7
9.9
11.2
11.0
11.1
10.1
9.8
A’
10.1
11.2
10.7
10.2
11.8
10.8
10.2
11.3
11.1
10.9
10.1
10.1
B
10.8
11.2
11.3
10.6
11.7
11.2
10.7
11.3
11.7
10.9
10.3
11.2
B’
10.8
10.9
10.6
10.4
11.5
11.1
10.9
10.9
10.8
10.7
10.6
10.9
凤仙花正常组低于涂凡士林组约0~0.3,石莲花则涂凡士林的组反而低于正常组约0.3度。
在25度下、正常组和涂凡士林组蒸散量比较(蒸散量单位~﹪/cm2/5min)
(凤仙1片=5.2cm2石莲花一片11.5cm2)(利用照光使温度达25℃左右)
6
12
18
24
30
36
凤仙花A
A’
2.88
>
>
1.15
1.25
1.35
1.35
0
0.96
0.86
0.92
0.88
石莲花B
B’
0.2
0.05
0.14
0.12
0.15
0.18
0.2
0
0.04
0.03
0.05
0.03
>代表湿度超过95﹪仪器无法显示数字。
在35度下、正常组和涂凡士林组蒸散量比较(蒸散量单位~﹪/cm2/5min)
(凤仙1片=5.2cm2石莲花一片11.5cm2)
12
16
20
08
12
16
凤仙花A
A’
7/5.2
=1.35
9/5.2
=1.73
22/5.2
=4.2
13/5.
=22.5
18/5.2
=3.4
11/5.2
=2.1
2/5.2
=0.38
5/5.2
=0.96
9/5.2
=1.73
11/5.2
=2.1
5/5.2
=0.96
4/5.2
=0.76
石莲花B
B’
9/11.5
=0.7
21/11.5
=1.8
12/11.5
=1.07
22/11.5
=1.91
9/11.5
=0.78
7/11.
=0.61
2/11.5
=0.17
1/11.5
=0.086
7/11.5
=0.61
10/11.5
=0.87
3/11.5
=0.26
3/11.5
=0.26
在10度下、正常组和涂凡士林组蒸散量比较(蒸散量单位~﹪/cm2/5min)
(凤仙1片=8cm2石莲花一片11.5cm2)
12
16
20
08
12
16
凤仙花A
A’
12/8
=1.5
10/8
=1.25
>
31/8
=3.875
20/8
=2.5
>
4/8
=0.5
5/8
=0.625
10/8
=1.25
2/8
=0.25
11/8
=1.375
7/8
=0.875
石莲花B
B’
9/11.5
=0.782
29/11.5
=2.521
8/11.5
=0.695
9/11.5
=0.782
14/11.5
=1.217
21/11.5
=1.826
13/11.5
=1.13
19/11.5
=1.652
5/11.5
=0.434
14/11.5
=1.217
17/11.5
=1.478
21/11.5
=1.826
35℃时A、B正常组及A’、B’涂凡士林组叶温(T)、蒸散量(H)变化
12
TH
16
TH
20
TH
00
TH
04
TH
08
TH
12
TH
16
TH
A
33.9
1.35
33.8
1.73
34.2
4.2
34.0
34.1
33.9
22.5
33.9
3.4
33.9
2.1
A’
34.3
0.38
34.1
0.96
34.4
1.73
34.3
34.4
34.3
2.1
34.3
0.96
34.2
0.76
B
34.2
0.7
33.7
1.8
34.1
1.07
33.9
34.1
34.2
1.91
34.2
0.78
34.0
0.61
B’
34.3
0.17
33.9
0.08
34.1
0.61
34.0
34.2
34.3
0.87
34.3
0.26
34.0
0.26
T:
A<A’、B<B’;
H:
A>A’、B>B’
10℃时A、B正常组及A’、B’涂凡士林组叶温(T)、蒸散量(H)变化
12
TH
16
TH
20
TH
00
TH
04
TH
08
TH
12
TH
16
TH
A
10.8
1.5
9.8
1.25
11.2
1.25
10.9
9.8
11.8
3.87
10.7
2.5
9.9
?
A’
10.8
0.5
10.1
0.62
11.2
1.25
10.7
10.2
11.7
0.25
10.8
1.38
10.2
0.87
B
11.2
0.78
10.8
2.52
11.2
0.69
11.3
10.6
11.7
0.78
11.2
1.21
10.7
1.82
B’
11.1
1.13
10.8
1.65
10.9
0.43
10.6
10.4
11.5
1.21
11.1
1.48
10.9
1.82
T:
A<A’,B>B’
H:
A>A’,B<B’
(三)讨论
1叶温变化
(1)在35℃时凤仙花正常组低于涂凡士林组(A<A’),约0.2~0.5℃,而石莲花则低约0~0.2℃,表示凤仙花蒸散作用降低叶温的效率大于石莲花。
(2)在10℃时凤仙花正常组低于涂凡士林组(A<A’),约0~0.2,下降率低于35℃时,可能此时蒸散量较小,而石莲花则涂凡士林的组反而低于正常组约0.3度(B>B’),经思索实验过程,发现做这个实验时,为了固定电偶线的方便性,变通为只将凡士林涂在上表皮,而测量下表皮叶温,可能使原来应从上表皮蒸散的水分,改从下表皮蒸散,使下表皮蒸散量反而增加,造成叶温下降;之前我们在练习实验技术时,也曾涂下表皮而测上表皮叶温,也发现有叶温下降的现象。
2蒸散量变化
(1)在25℃时、白天凤仙花单位面积的蒸散量约为石莲花的数十倍,
清晨时差距较小,这证明我们在叶面积、气孔数测量后所做的推论是正确的---凤仙花因叶面积、气孔数多,蒸散量一定远大于石莲花。
凤仙花白天的蒸散量大于夜晚,石莲花则白天蒸散量略低于傍晚,这结果也符合前面对气孔开闭的观察
(2)由于实验时还未借到生长箱,只好用照光的方式提高温度,意外发现石莲花在照光6小时后,正好是夜晚24时,此时气孔是开放的,判断蒸散应该很旺盛,测量结果蒸散量反而降低,我们推断照光也许使气孔闭合了,经检查气孔发现确实已闭合,原来石莲花的气孔在晚上开放不是规律性而是受光线操控的;同时更证实气孔开放对蒸散的影响力。
(3)在下表皮涂上凡士林后蒸散量都降低了,可知下表皮确为水分蒸散的主要场所;未涂凡士林的凤仙花在照光后,蒸散作用快速进行,在2分钟内即已超过湿度计能测量的最高湿度;而在照光18小时后蒸散反而降低了,推测是叶内含水量已降低,不利蒸散进行。
(4)两种植物的蒸散量都是35℃时大于25℃,表示高温使蒸散加速进行,凤仙花在放进35箱内6小时后,即呈现叶片下垂的现象,经补充水分,4小时后,又恢复原来的样子,而她的蒸散量也快速增加:
水分在凤仙花体内快速运输移动。
(5)10℃时石莲花的叶温蒸散量变化都超出我们的假设,我们原来假设在叶片上涂凡士林可减少水分蒸散,所以叶温应较高,这个假设对其他几个实验都符合,只有此组,蒸散量增加叶温也下降,我们很难解释这个结果不知是否实验时的错误?
3其他
(1)本来我们设计用相同大小的塑料袋,套住待测的叶片,测量5分钟内蒸散出来的水气,但是实作之后发现一片石莲花在5分钟内蒸散出的水量极微少,甚至看不出湿度的变化,所以改为多片石莲花(一整株约为14片)一起测量,而以单位面积单位时间内水量的改变来表示。
(2)使用改装的电子式湿度计来测蒸散量能很方便准确快速得到结果比氯化亚钴好用得多。
五、结论
(1)凤仙花的叶温和气温差距小,而且叶温变化速度大,高温时叶片具有蒸散作用,以降低叶温,低温时则不具升高叶温的现象,所以凤仙花应适合温暖有水的环境,不适合干燥或低温地区。
(2)石莲花的叶温和气温差距较大而且叶温上升下降速度较小。
(3)叶片越薄,表面积越大,吸热散热速度越快所以体温变化大,所以石莲花叶温变化比凤仙花快;凤仙花的气孔只位于下表皮,气孔数多