水往高处流——植物水分改变地球丨琪林科学讲坛第43期回顾

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7月19日上午，第43期“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？”和“植物为什么要将水向上运输？”刘博士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。

▲刘慧作《水往高处流——植物水分改变地球》科普讲座

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，刘博士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。

▲讲座现场

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。

▲现场听众提问交流

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。

▲刘慧与献花的小粉丝合影

感谢志愿者邹滢、刘鸿敏对本期讲座的大力协助！

琪林科学讲坛

“琪林科学讲坛”于2019年1月创建，是华南植物园面向社会设置的免费公益讲坛。其名字来源于“龙洞琪林”景观，1986年，龙洞琪林被评为“羊城八景”之一，并由此成为华南植物园最具代表性的景点。龙洞琪林由棕榈园和孑遗植物区两个半岛及人工湖组成，整个景观自然和谐，令人心旷神怡。连绵的水松、落羽杉依水而生，形成一道美妙的曲线。一边是四季碧绿的棕榈植物，椰风葵林一片热带风情；另一边是四季分明的落羽杉，春来嫩绿、入夏青葱、秋时棕红、冬来飘落，一片温带景象，宛如一幅变幻的风景图。

文：邹滢（志愿者）

图：刘鸿敏（志愿者）

审核：刘慧、廖景平

【旅游小贴士】

华南植物园游览区全年开放，全年无休，开放时间：7:30-17:30。

请携带身份证到现场实名购票（可微信支付）。

入园请佩戴口罩，配合测温。

地址：

广州市天河区天源路1190号（正门/北门）；

广州市天河区兴科路723号（西门）

门票：园区大门票20元；温室套票50元（含园区大门票+温室门票）。

交通：

地铁：地铁6号线“植物园”站，A出口西行370米。

公交：

①B12、30、39、83、84、345、346、494、534、535、564、775路公交车“植物园正门”站；

②775路公交车“植物园西门”站；

③46、54、218路公交车“中科院化学所”站下车，前行约600米到达植物园西门。(请勿在“植物园南门”站下车）。

自驾车：请将车行驶到西门停车场停放，导航请输入“华南植物园西门（广州市天河区兴科路723号）”。

由于正门（北门）停车场（导航请输入“华南植物园正门停车场（广州市天河区天源路1190号）”车位有限，周末及黄金周假期每天10:30以后请尽量前往西门停车。若行驶到正门停车场无车位再去西门停车，路途颇为周折，请大家提前规划好线路。

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