绿色植物与生物圈的水循环.docx
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绿色植物与生物圈的水循环
第三章绿色植物与生物圈的水循环
本章内容概览
水是生命之源，没有水，就没有生命。
本章从多个角度介绍了绿色植物与水的关系。
首先按照植物吸收、运输水的顺序，介绍了水是怎样进入植物体内的，特别介绍了导管的分布和功能。
然后利用实验，让我们在了解叶片结构的基础上，理解根吸收的水分可以通过叶的蒸腾作用散失到环境中，从而了解绿色植物参与生物圈的水循环，自觉树立保护绿色植物的意识。
重点难点提示
本章重点：
（1）说明植物体内吸收和运输水分的途径。
（2）描述叶片的结构。
（3）知道什么是蒸腾作用。
（4）说明绿色植物在生物圈的水循环中的作用。
本章难点：
（1）说明水分进入植物体内及运输的途径。
（2）徒手制作叶片横切面的临时切片，认识叶片的结构。
（3）解释气孔控制水分和气体进出叶片的机制。
（4）理解蒸腾作用对植物本身及自然界的意义。
学习目标：
1.说明植物体内水分运输的途径。
2.解释气体控制水分和二氧化碳进出叶片的机制。
3.描述绿色植物在生物圈的水循环中的作用。
4.练习制作叶片横切面的临时切片，认识叶片的结构。
5.认同绿色植物蒸腾作用的意义，初步形成保护森林的意识。
知识点一植物对水分的吸收和运输
1.根尖成熟区的特点
在伸长区的上部，细胞停止伸长.并且开始分化，表皮细胞的一部分向外突出形成根毛。
大量的根毛使表皮细胞的吸收面积大大增加。
根毛的细胞壁很薄，细胞质很少，液泡很大，这样的结构有利于吸收水分。
成熟区是根吸收水分的主要部位。
例根毛的数量极多，有利于（）
A.保护根尖B.增大吸水面积C.吸收较多的空气D.固定植物体
解析：
本题考查根毛的作用。
根毛的数量多，增大了根与土壤的接触面积，有利于根对水分和无机盐的吸收；保护根尖是根冠的作用；根毛与吸收空气无关；固定植物体是根的作用。
答案：
B
2.教材第109页“观察与思考”全解
取一段带叶的茎，把它放在水里剪断。
然后将靠顶端的那一段迅速放入滴有几滴红墨水的水里，并在阳光下照射3〜4小时。
你会发现，叶脉红了，整个叶片都有些红了，而茎的表面并没有出现红色。
将茎切断，再做一个纵切面,仔细观察或用放大镜观察茎的横切面和纵切面，你会发现，染成红色的部分看上去像一根根长长的管子，这就是导管，说明水分在茎内是由导管运输的。
①凤仙花、秋海裳等植物的茎是透明的，能清楚地看到红色液流从茎到叶的移动情况。
②实验中将插好枝条的瓶子，放在较强的日光下照射，使叶面迅速蒸腾水分,从而使红色染液迅速上升到叶。
当看到叶脉微红时，从瓶里取出枝条，用清水冲洗，再制成切片观察，就可以看到茎内导管被染红，其他部分没有被染红。
如果时间过长，则会因茎的横向运输，使茎内不只导管染上红色，其他部分也染上了红色,这样，就达不到预期的效果了。
3.导管
导管（如图3-3-2〉位于木质部中。
导管的细胞呈管状，上下连接，细胞质和细胞核消失，中间的横壁也消失，形成了中空的长管。
根吸收来的水分和无机盐就是通过导管向上输送至茎、叶等器官的。
1水分在植物体内的运输途径丨
水分被植物体吸收，大致需要经历以下几个阶段:
首先水分从土壤溶液进入根部，通过根毛细胞进人成熟区内部的导管，由于根中的导管与茎中的导管相通，水分就由根中导管进入茎中导管，然后由茎中导管向上运输给叶、花、果实等,供植物体进行各项生命活动。
同时溶解在水中的无机盐也随水被吸收、运输至植物体的各个部位。
例（2012.山东济宁）2014年山东省运动会将在我市举办，为当好东道主，园林工人正美化、绿化济宁城。
图3-3-3为正在给一些刚移栽的树木输液（主要成分是水和无机盐）为提高树的成活率，你认为输液管的针头必须插入到树干的（）
A.树皮B.木质部C.韧皮部D.形成层
解析：
本题主要考查水分在植物体内的运输通道。
解答本题的关键是弄清题干中给树木输入的是水和无机盐，而不是有机物。
植物体是靠导管向上运输水分和无机盐的，导管位于植物茎中的木质部里。
答案:
B
植物体内主要有两条运输管道—-导管和筛管。
导管是植物体内木质部中主要输导水分和无机盐的管状结构。
导管分子在发育初期是活细胞，成熟后，细胞质等解体，细胞死亡，形成中空的管子。
在成熟过程中，细胞壁木质化并具有环纹、螺纹、梯纹、网纹和孔纹等不同形式的加厚。
筛管是植物韧皮部内输导有机养料的管道，由许多管状活细胞上下连接而成，相邻两细胞的原生质体通过筛孔彼此相通。
筛管没有细胞核，但筛管是活细胞。
知识点二植物的蒸腾作用（重点难点）
1.蒸腾作用
（1）概念
水分从活的植物体表面以水蒸气状态散失到大气中的过程，叫做蒸腾作用。
（2）进行蒸腾作用的器官
叶片是植物进行蒸腾作用的主要器官，其次在叶柄和幼嫩茎处也能进行微弱的蒸腾作用。
2.教材第110页“实验”全解（观察叶片的结构）（难点）
（1）目的要求:
①练习徒手切片。
②认识叶片的结构。
③观察叶片的表皮细胞、保卫细胞和气孔。
（2）材料用具:
新鲜叶片（如菠菜、蚕豆叶片），显微镜，双面刀片（两片，并排在一起，一侧用胶布粘牢），镊子，载玻片，盖玻片，叶片的永久切片，盛有清水的培养皿，滴管，吸水纸，碘液，纱布，毛笔，小木板。
（3）方法步骤:
①练习徒手切片，制作叶片横切面的临时切片。
a.将新鲜的叶片平放在小木板上。
b.右手捏紧并排的两片刀片，沿图3-3-4中虚线的方向迅速切割叶片。
c.刀片的夹缝中存有切下的薄片。
要多切几次，把切下的薄片放入水中。
d.用毛笔蘸出最薄的一片，制成临时切片。
②观察叶片的结构。
a.用显微镜先观察叶片横切面的临时切片，再观察叶片的永久切片。
b.在显微镜下分清叶的表皮、叶肉和叶脉。
徒手切片的制作过程可根据每步的关键词，总结归纳记忆：
一取二提三速割，四蘸五选六制片，七在镜下细观察。
③观察叶片的下表皮。
a.用镊子撕下一小块叶片的下表皮，制成临时装片。
b.用显微镜进行观察，注意观察下表皮上的气孔。
④画图。
画出下表皮上一对保卫细胞及其周围的几个表皮细胞，这一对保卫细胞要详细画，周围的细胞只画出轮廓即可。
①一定要用手捏紧并排的两片刀片，切割的速度一定要快；②多切几次，选最薄的，切勿用手拿，要用毛笔蘸取；③在切的过程中一定要注意安全。
例（2011.山东威海）在观察叶片结构的实验中，切片的正确方法是（）
A.用一片刀片沿叶的纵向迅速切割两次
B.用并排的两个刀片沿叶片的纵向迅速切割一次
C.用一片刀片沿叶的横向迅速切割两次
D.用并排的两个刀片沿叶片的横向迅速切割一次
解析：
制作叶片横切面临时切片是要求比较精细的实验。
切叶片时，应用手捏紧并排的两个刀片沿叶的横向迅速切割，这样能保证切下的叶片又薄又细。
答案：
A
3.叶片的结构
叶片包括表皮、叶肉、叶脉三部分（如图3-3-5）
（1）表皮：
表皮（包括上表皮和下表皮）由一层排列紧密、无色透明的细胞构成。
表皮细胞的外壁上有一层透明的、不易透水的角质层。
表皮主要起保护作用。
表皮上有成对的半月形细胞，叫做保卫细胞（大多数植物的叶片，上表皮的保卫细胞少，下表皮的保卫细胞多）保卫细胞里面有绿色的颗粒——-叶绿体。
一对保卫细胞之间的孔隙，叫做气孔。
气孔是叶片与外界进行气体交换的“窗口”，同时也是植物蒸腾失水的“门户”。
气孔的开闭由保卫细胞控制。
（2）叶肉：
叶肉由大量的叶肉细胞组成，叶肉细胞里含有许多叶绿体。
叶绿体屮含有叶绿素，使叶片呈现绿色。
叶绿素只有在光下才能形成。
叶绿体是制造有机物的场所。
（3）叶脉:
叶脉分布在叶肉中，它是叶片的“骨架”,具有支持作用。
叶脉中有两种管道---导管（输送水分和无机盐）、筛管（输送有机物）。
例（2012.山东泰安）将刚摘下的叶片放入70℃的热水中（如图3-3-6），会发现叶片表面有许多小气泡产生，并且下表皮的气泡比上表皮的气泡多，这种现象说明了叶片的（）
A.下表皮光照较强B.下表皮气孔较多
C.下表皮颜色较深D.上表皮生命力弱
解析:
本题主要考查气孔的分布。
解题的关键是理解气泡的多少与气孔多少的对应关系。
气孔是植物气体交换的“门户”，放入热水中的叶片，细胞间的气体会通过气孔出来，所以气泡多说明气孔数量多。
答案：
B
4.保卫细胞和气孔
（1）气孔是植物蒸腾失水的“门户”，也是气体交换的“窗口”
在表皮细胞之间分布着许多成对的半月形细胞，这些细胞叫保卫细胞。
两个保卫细胞之间的孔隙是气孔，气孔是叶片与外界进行气体交换的“窗口”。
当气孔打开时，叶内的氧气和水蒸气就通过气孔散失到大气中，同时大气中的二氧化碳进入叶片中。
（2）保卫细胞调节气孔的张开和闭合（如图3-3-7〉
保卫细胞的形状是能够调节的，气孔既能张开，又能闭合。
当保卫细胞吸水膨胀时，较薄的一侧（内壁〉细胞壁容易伸长,使整个保卫细胞向外侧弯曲，于是气孔就打开了；当IV丨』细胞失水时，整个细胞的体积缩小，细胞壁随着收缩，气孔就关闭。
所以，保卫细胞的吸水和失水控制着气孔的开闭。
（3）气孔的张开、闭合与植物的蒸腾作用
蒸腾作用主要通过叶片上的气孔进行。
当气孔张开时，蒸腾作用旺盛；当气孔闭合后，蒸腾作用减弱甚至停止。
气孔的开闭由保卫细胞调节。
每当太阳升起时，气孔就慢慢张开了，空气也就涌进气孔，为叶片制造有机物提供二氧化碳；当然，水分也会通过气孔而散失，蒸腾作用逐渐增强。
当夜幕降临时，叶片的生产活动就停止了，大多数气孔缩小或闭合，蒸腾作用随之减弱。
例图3-3-8所示装置放到阳光下几个小时，出现的现象是（）
A.左端下降B.右端下降
C.仍然平衡D.不好判断
解析：
本题主要考查植物的蒸腾作用。
植物的蒸腾作用会导致水分散失，从而使天平右端质量减小，导致左端下降。
答案:
A
警示：
该植物光合作用制造的有机物质量小于蒸腾作用失水的质量。
5.蒸腾作用对植物自身的意义
（1）可以降低植物体的温度，防止叶片被太阳灼伤。
因为水分的汽化可带走叶片的一部分热量。
（2）可促进根对水分的吸收。
叶片里的水分蒸腾出去以后，叶肉细胞相对缺水，就要吸收叶脉导管里的水分，这样促使水分上升到叶里，从而促进根吸水。
（3）可促进水分和无机盐的运输。
植物要吸收的无机盐必须溶解在水中，在水分上升的同时，无机盐也随着上升，随水分被运输到植物体的各个部位。
由此可见，蒸腾作用不是在浪费水分，而是具有重要的意义。
例植物体从吸收水分到蒸腾作用散失水分,主要经过四个过程:
①根吸收水分；②通过气孔散发到空气中；③通过导管输送到叶；④水变为水蒸气。
其正确的顺序应该为（）
A.①②③④B.①③④②C.①③②④D.①④③②
解析：
蒸腾作用散失的水分是植物根从土壤中吸收的，植物从根吸收水分到水分散失到大气中的过程是:
根吸收的水分通过导管运输到茎，再由茎中的导管运输到叶、花、果实等，进入叶的水分通过叶表皮的气孔以水蒸气形式散发到空气中。
答案：
B
6.教材第113页“试一试”全解
将新鲜叶片浸人70℃左右的热水中，可以看到叶片表面有气泡产生，因为叶片的气孔内残留有一些气体，这些气体遇热膨胀，从气孔散发出来，在叶片表面便形成了气泡（如图3-3-9）。
叶片背而产生的气泡多于叶片正面产生的气泡，是因为叶片背面的气孔数量多于叶片正面的气孔数量。
例（2011.江苏苏州）取甲、乙、丙、丁四组大小、发育程度相似，质量相同的新鲜菠菜叶，进行下表所示处理。
组别
甲
乙
丙
丁
涂凡士林的部位
不涂
上表皮
下表皮
上、下表皮
再将上述四组叶片置于通风处，则出现萎蔫现象的先后顺序是（）
A.甲、乙、丙、丁B.甲、丙、乙、丁
C.丁、乙、丙、甲D.丁、丙、乙、甲
解析：
气孔是蒸腾失水的门户，而叶片下表皮的气孔多于上表皮。
凡士林可以堵塞气孔，使水分无法散失到大气中，则叶片萎蔫的速度要慢。
答案：
A
知识点三绿色植物参与了生物圈的水循环（重点）
1.生物圈的水循环
海洋水和陆地水蒸发以及植物的蒸腾作用散发出的水分在空中形成云，通过降水返回地表或海洋。
一部分地表水渗入地下，地表水和地下水都有一部分流入海洋，这样循环往复，形成生物圈中的水循环（如图3-3-10）。
自然界的水循环时刻在全球范围内进行着，它发生的领域有海洋与陆地之间、陆地与陆地上空之间、海洋与海洋上空之间等。
绿色植物的根部从土壤中吸收水分，绝大部分水分又通过叶片和茎的蒸腾作用散失了，促进了生物圈中水循环的进行。
2.植物参与了生物圈的水循环
（1）蒸腾作用能够提高大气湿度，增加降水。
热带雨林降水频繁，其中有不少雨水是由植物蒸腾作用散失的水分冷凝而成的。
据科学家测算，某热带雨林的降雨量是1950毫米/年，蒸腾量是1570毫米/年。
（2）植物的茎叶承接着雨水，能够大大减缓雨水对地面的冲刷。
（3）树林中的枯枝落叶能够吸纳大量的雨水，使得雨水更多地渗入地下，补充地下水。
可以说，一片森林就是一座绿色水库，在生物圈的水循环中，绿色植物发挥了重要作用，我们应当好好保护森林。
3.教材第109页“想一想,议一议”答案
植物吸收的水分一部分成为植物体的组成成分以及参与光合作用等生理过程，其余的则通过蒸腾作用散失。
植物通过蒸腾作用，一方面可以拉动水分与无机盐在体内的运输，保证各组织器官对水和无机盐的需要；另一方面在炎热的夏天，通过蒸腾作用能降低叶片表面的温度，避免植物因气温过高而被灼伤。
绿色植物的蒸腾作用能够提高大气的湿度，增加降水。
教材第114页“旁栏思考题”答案
蒸腾量约占降雨量的80.55%（1570/1950×100%≈80.5%）。
蒸腾作用散失的水，提高了大气湿度，增加了降雨，促进了生物圈的水循环。
典型例题剖析…典例精析,探究方法技巧!
题型一植物对水分的吸收和运输
例（2012.湖南湘潭）根尖吸水的主要部位是（）
A.根冠B.分生区C.伸长区D.成熟区
解析:
本题主要考查根尖的结构和功能。
根尖分四部分，即根冠、分生区、伸长区和成熟区。
根冠位于根的最尖端，具有保护分生区的作用；分生区细胞具有很强的分裂能力；伸长区细胞停止分裂，细胞伸长体积增大；成熟区因为生有大量根毛，吸收面积很大，因此是吸收水和无机鈦的主要部位。
答案：
D
题型二植物的蒸腾作用
例（2011.广州）如图3-3-11所示，将天平已平衡的实验装置放于阳光下照射3小时后，发现天平明显向右倾斜，产生此现象的最主要原因是（）
A.植物进行了蒸腾作用B.植物进行了光合作用
C.植物进行了呼吸作用D.植物进行了分解作用
解析：
带叶的枝条在阳光下会进行蒸腾作用，使烧杯内的水不断地通过叶片上的气孔散失到大气中，使质量下降，所以天平指针偏向右边。
答案：
A
题型三细胞的渗透作用
例某校生物兴趣小组在探究“溶液浓度的大小对椬物吸水的影响”时，利用新鲜的萝卜、浓盐水、清水等实验材料，按图3-3-12所示进行实验。
请据图回答下列问题。
（1）该实验的实验变量是。
（2）观察比较萝卜条①→③的变化，可推测A烧杯中盛放的是。
萝卜条发生②→④的变化，是因为萝卜细胞液浓度大于B烧杯中液体的浓度，萝卜细胞发生了的过程。
（3）用糖拌西红柿时，我们会发现盘中渗出很多汁液，这是糖溶液浓度（填“大于”或“小于”）西红柿细胞液浓度的缘故。
（4）作物一次施肥过多，会出现萎蔫现象，最简便有效的解决办法是。
解析：
水是植物体的重要组成成分，浓盐水的浓度比萝卜细胞液的浓度高，能使萝卜细胞内的水析出；清水浓度比萝卜细胞液的浓度低，水就会进入萝卜细胞，由此说明生物体细胞可以失水和吸水。
用糖拌西红柿时，由于糖水的浓度比西红柿细胞内细胞液的浓度大，造成细胞失水，渗出很多汁液；而要想让细胞吸水，应把植物泡在清水中，故施肥过多植物萎蔫后应大量浇水。
答案：
（1）溶液的浓度
（2）浓盐水吸水（3）大于（4）浇水
知识要点梳理
易误易混警示
1.植物进行蒸腾作用散失大量水分是一种浪费吗？
植物进行蒸腾作用对植物本身和自然环境都有着十分重要的意义。
（1）对植物本身的意义:
①蒸腾作用是植物对水分的吸收以及水和无机盐向上运输的动力；②蒸腾作用能够降低植物叶片的温度。
（2）对环境的意义:
提高大气湿度，增加降水。
由此可见，植物的蒸腾作用是一项非常重要的生理功能，是对环境的一种适应，同时也影响了环境，而不是一种浪费。
2.气孔开闭的原理及与蒸腾作用的关系
气孔是叶表皮上两个保卫细胞围成的空腔，因此气孔的开闭是由保卫细胞控制的。
保卫细胞的细胞壁厚薄不均匀，靠气孔的外壁厚,不易伸展；背气孔的内壁薄，较易伸展,保卫细胞吸水膨胀时，内壁伸展拉长，牵动外壁内向凹陷，使气孔张开；保卫细胞失水收缩时，内外壁都拉直，使气孔闭合。
每当太阳升起的时候，气孔就慢慢张开,空气进入气孔，同时，水分也通过气孔散。
当夜幕降临时，大多数气孔缩小或闭合，蒸腾作用随之减弱。
例下列说法正确的是〈〉
A.植物吸收水分和无机盐的动力是蒸腾拉力
B.植物运输水分和无机盐的动力是蒸腾拉力
C.植物吸收和运输水分、无机盐的动力是蒸腾拉力
D.植物吸收和运输水分的动力是蒸腾拉力
解析：
本题主要考查对植物蒸腾作用意义的理解，以及对植物吸收水和无机盐的理解。
植物根细胞吸收水分取决于根细胞细胞液与土壤溶液的浓度差，其动力并不是蒸腾拉力；植物细胞吸收无机盐取决于植物细胞内运输无机盐的载体的种类和数量，其动力也不是蒸腾拉力。
因此，不能误选A、C。
答案：
B
综合提升训练
1.（2012.山东烟台）取一段带叶的冬青枝条，将下端插入滴有红墨水的水中，过一时间切开枝条发现变红的部位是（）
A.韧皮部B.民形成C.木质部D.髓
2.把一段刚摘下的果树枝装在小瓶中（如图3-3-13），用弹簧测力计测得重为5牛，光照6小时后，测得重为4.8牛。
其重量减少的主要原因是（）
A.进行了运输作用B.进行了呼吸作用
C.进行了蒸腾作用D.进行了光合作用
3.科学家发明了一类无色透明塑料，在移栽植物时，若将其喷到叶面上，则能结成一层二氧化碳可以通过而水分不易通过的薄膜，能大大提高植株的成活率。
这主要是因为薄膜（）
A.增强了植物的光合作用B.增强了植物的蒸腾作用
C.减弱了植物的蒸腾作用D.减弱了植物的呼吸作用
4.下面是探究“根吸收水分是否与根毛有关”的实验，请补充相应的实验步骤。
（1）如图3-3-14所示，准备好两套实验装置，以进行实验。
（2）取两株长势相当且生长健壮的同一种植物的幼嫩植株，其中一株用透明胶粘去根尖的根毛，另一株，将两株植株。
（3）将两套实验装置，并记录时间和观察现象。
（4）分析实验现象，得出实验结论:
若单位时间内两广口瓶内水分减少暈相当，则说明；若单位时间内植物未处理的广口瓶内水分减少量远多于粘去根毛植株的广口瓶，则说明。
5.图3-3-15是叶片横切面的平面结构图，请据图回答下列问题。
（1）起保护作用的是图中的是图片中[]和[]，两者细胞内不含有，细胞壁的外侧有一层不透水的。
（2）[]的细胞呈圆柱形，排列紧密，细胞中含的较多，使叶的正面颜色较深。
（3）[]的细胞形状不规则，排列疏松，细胞中含的较少。
（4）[]是由两个半月形的围成的，该细胞内含有与光合作用有关的。
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