水往高处流

这个题目是不是写错了？没有错。这里说的是大多数高等植物里面的水，被根上的根毛吸进来以后，慢慢运到上面的茎叶花果等部分，满足植物生活的需要。一部分水分又通过叶片散发到空气中去。可以这样说，根毛是植物水分的入口，叶片是植物水分的出口。对小草来说，水的出入口相距很近；对高大的乔木来说，水的出入口相差可达几十米。水为什么能不断地由下而上地流动，是什么力量迫使水在植物体内这样运行呢？下面我们先做几个简易的实验，重复一些重要的科学结论，再弄清其中的道理。选择好一枝杨树枝条（或用芹菜），应该是无伤、无病，生长正常的健壮枝条，像铅笔那么粗正好。用枝剪（或剪刀）把它从杨树上剪下来，立即插入盛有水的盆里或桶里。一定让切口浸泡在水里，这样可以防止空气从切口处进入植物导管而形成气栓。这是实验成败的关键。
       然后，把枝条下部的老叶子摘掉一些，尖端只留三到七片叶子就行（大叶片留三四片，小叶片留六七片）。在水中把枝条的切口端再剪去一段（约5—10厘米），这样就可以保证切口处不会有空气进入导管了。然后，你向盛有大半杯清水的茶杯里加入一点红墨水（清水量的 1/20左右即可），茶杯里的水很快变红了。这时候，把准备好的枝条，从水里取出来，立即插入茶杯的红水里。最后，把茶杯放在向阳的窗台上。两三个小时以后，你就会发现：杨树枝的叶片，从叶脉开始到整个叶片逐渐都变红了。同时你也能看到茶杯里的红水也减少了一些。很明显这红水是通过枝条上升到叶片，再经叶片蒸发出去了。
       水分减少了，留在叶片里的红色颗粒也就越来越多，叶片的颜色就越来越深了。如果放在阴凉不通风的地方，水蒸发得慢，叶片要经过很长时间才能变红。水沿着枝条上升到叶片，跟叶片的蒸腾作用有关。水分上升，是由于叶片的蒸腾作用，有个向上拉的力量。蒸腾作用强，拉力就大，水在茎内运行就快。上面的实验就说明了这个问题。那么，水分是从枝条的哪一部分上升的呢？你只要把枝条横切开，再竖切，看看哪个部位变红了，那就是水上升的路线。你也许猜想，准是整个枝条里面都是红色的。
      可是，切开以后，你会看到只有木质部的导管才是红色的，其余部分一点红色也不染，仍是杨树枝条本来的颜色，可见水是沿导管上升的。再做一个实验：找三根长短、粗细都一样的小玻璃管，分别装满土。A管装细土，B管装中等土粒的土，C管装大粒的土。再找三个瓶盖或培养皿，分别倒入一定量的酒精。把玻璃管插在酒精里，然后，用火柴点燃玻璃管的上口。
      你马上会看到：A管的火焰最旺，C管的火焰最弱。这是因为A管里土粒细，土粒和土粒之间的缝隙小而多，这些很小的缝隙上下连接起来，就形成了许许多多弯弯曲曲的毛细管了。酒精就会通过毛细管，上升到玻璃管的上端。土粒越大，它们之间的毛细管就越少，液体上升得就越少越慢，所以火焰就弱了。而植物体内的导管是由长形的管状细胞上下连接起来组成，形成了许多毛细管，从而形成引水上升的现象。这样看，由于根毛细胞内的溶液浓度大于土壤溶液的浓度，水通过细胞膜进入细胞，又进入导管。
      那么，水从导管源源不断地上升到叶片又是靠的什么力量呢？除上面讲的叶片具有蒸腾作用和毛细现象以外，还有一个最主要的动力就是根压。什么是根压呢？你再做个观察实验就明白了。把一株向日葵的小苗（其他植物幼苗也可以），剪去紧贴地面的幼茎。过一会儿，就看到茎端冒出液滴（也叫做伤流）。可见根部有压力，水才能由下向上走。如果有条件的话，你向老师借个压力计，用小橡皮管把茎端和一个压力计连接起来，就会看到在压力计上有一定的压力指示，这就是根压。
     一般植物的根压是一两个大气压，树木和葡萄的根压可达到几个大气压。水进入根毛细胞以后，沿导管在植物体内向上运行的过程，也是经过二百多年的探索才弄清楚的。二百多年前，英国的谷鲁用显微镜系统地观察了植物的组织。他发现植物的茎可以分成髓部和木质部，而水分的上升是在木质部，由于许多毛细管的作用而完成的。直到二百年后，魏士脱美耶才用实验证明了谷鲁的这个结论。1727年生理学家海尔士发现植物的叶子有蒸发水分的作用，并且研究了叶蒸发水的量同根吸水的量的关系。他认为水的上升跟叶的蒸腾有关。
      1735年，植物生理学家德拉贝士用有色的液体来培育花，或把植物枝条放在有色的液体中进行实验，证明了叶片具有蒸腾作用。