蒸腾作用

蒸腾作用是水分在植物中运动并从叶、茎和花等地上部分蒸发的过程。水是植物所必需的，但只有根部吸收的少量水用于生长和新陈代谢。剩下的 97–99.5% 通过蒸腾和消化而流失。

叶子表面点缀着称为气孔（单气孔）的气孔，在大多数植物中，它们在叶子的下面数量更多。气孔的边界是保卫细胞及其气孔辅助细胞（统称为气孔复合体），它们可以打开和关闭气孔。

蒸腾作用通过气孔发生，可以被认为是与气孔打开相关的必要成本，以允许二氧化碳气体从空气中扩散以进行光合作用。

蒸腾作用还可以冷却植物，改变细胞的渗透压，并使矿物质养分和水从根部大量流动到枝条。两个主要因素影响水从土壤流向根部的速率：土壤的水力传导率和通过土壤的压力梯度的大小。这两个因素都会影响水从根部通过木质部流向叶片气孔的整体流速。

液态水从根部到叶子的质量流动部分是由毛细管作用驱动的，但主要是由水势差驱动的。 如果周围空气中的水势低于气孔的叶空间中的水势，则水蒸气将沿着梯度向下移动并从叶空间移动到大气中。

这种运动降低了叶空间中的水势，并导致液态水从叶肉细胞壁蒸发。这种蒸发增加了细胞壁中水半月板的张力并减小了它们的半径，从而减小了施加在细胞中水上的张力。

由于水的内聚特性，张力通过叶细胞传递到叶和茎木质部，当水从根部向上拉到木质部时会产生瞬间负压。 当蒸发发生在叶子表面时，粘附和内聚的特性协同作用，将水分子从根部、木质部组织和气孔中拉出植物。

在较高的植物和树木中，由于水从气孔扩散到大气中，植物上部静水压力的降低只能克服将水拉入内部的重力。 水通过渗透作用被根部吸收，任何溶解的矿物质营养素都会随之穿过木质部。

内聚张力理论解释了叶子如何通过木质部吸水。水分子粘在一起或表现出凝聚力。当水分子从叶子表面蒸发时，它会拉动相邻的水分子，从而在植物中产生连续的水流。

蒸腾作用（transpiration）是水分从活的植物体表面（主要是叶子）以水蒸气状态散失到大气中的过程，是与物理学的蒸发过程不同，蒸腾作用不仅受外界环境条件的影响，而且还受植物本身的调节和控制，因此它是一种复杂的生理过程。其主要过程为：土壤中的水分→根毛→根内导管→茎内导管→叶内导管→气孔→大气。植物幼小时，暴露在空气中的全部表面都能蒸腾。

毛细管作用是液体在狭窄空间中流动的过程，没有重力等外力的帮助，甚至相反。 这种效果可以在画笔毛之间、细管中、多孔材料（如纸和石膏）、一些无孔材料（如沙子和液化碳纤维）或 一个生物细胞。 它的发生是由于液体和周围固体表面之间的分子间作用力。 如果管子的直径足够小，则表面张力（由液体内的内聚力引起）和液体与容器壁之间的粘附力共同作用以推动液体。

植物通过控制气孔的大小来调节蒸腾速率。蒸腾速率还受到叶片周围大气蒸发需求的影响，例如边界层电导、湿度、温度、风和入射阳光。与地上因素一起，土壤温度和湿度会影响气孔开度，从而影响蒸腾速率。植物流失的水量还取决于其大小和根部吸收的水量。

蒸腾作用是植物叶子和幼茎流失水分的主要原因。蒸腾作用用于蒸发冷却植物，因为蒸发的水由于其每升 2260 kJ 的巨大蒸发潜热而带走热能。