葉片結構與氣孔

國中生物葉片解剖結構的三維示意圖,展示二氧化碳吸收與水分流失耦合的穩態模型

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關於此實驗

探索葉片橫切面,並調整保衛細胞的開合程度。比較二氧化碳供應、光照和濕度如何影響光合作用吸收與水分流失,同時了解主要組織的功能。

學習目標

  • 辨認角質層、表皮、葉肉、維管組織和氣孔。
  • 說明氣孔開啟時碳獲取與水分流失之間的權衡。
  • 區分手動氣孔控制與完整的生理調節模型。

使用方法

  1. 1點擊葉片的各個層次,查看其功能。
  2. 2在其他條件保持不變的情況下開閉氣孔。
  3. 3將光照降至零,並分別查看吸收量和水分損失。
  4. 4將濕度提高至飽和狀態,並比較水分利用率。

模型

細胞間隙中的 CO₂ 是透過使擴散與吸收相匹配來求解的。
水分損失使用導度和水蒸氣壓差計算。

假設

  • 剖面圖將組織層分開展示,以便檢視;它並非按比例繪製的解剖結構復原圖。
  • 電導為 0.003 加上氣孔開度平方的 0.2 倍,單位為每莫耳空氣、每平方公尺、每秒。殘餘電導代表尚未明確的表面通道。
  • 穩態擴散平衡會結合一種隨光照和內部 CO₂ 濃度趨於飽和的吸收定律,求解內部 CO₂ 濃度。該模型未考慮光合作用呼吸和外部邊界層。
  • 水蒸氣電導是 CO₂ 電導的 1.6 倍,並採用總壓為 101.3 kPa 時的水蒸氣壓差。
  • 氣孔開閉是手動的。此模型不會在黑暗中自動關閉氣孔,也不會對激素或葉片水分狀態作出反應。

在課堂上試試這個實驗

  1. Q1即使光合作用吸收量為零,手動開啟的氣孔為什麼仍會失水?
  2. Q2當水通量為零時,為什麼無法定義用水比?

常見問題

為什麼沒有「執行」按鈕?

顯示的解剖結構和氣體通量代表穩態實驗。移動控制項會立即準備另一個狀態。

氣孔開啟是否總是意味著更高的淨碳收益?

此模型呈現的是不包括呼吸作用的光合作用吸收量。它不會預測整株植物的淨收益或所有逆境。