叶作为主要的气体交换器官

为什么叶适合气体交换

• 薄而扁平的形状使扩散距离短，相对体积的表面积大。
• 气孔分布密集（主要在下表皮），让气体得以进出。
• 海绵叶肉中相互连通的空隙让气体流通至每个细胞。
• 叶片内部湿润的表面让气体先溶解再扩散入细胞。
• 覆盖叶片表面的蜡质角质层不透气体，因此几乎所有气体交换都被迫经气孔进行，而非经叶片表面进行。

白天与夜晚的气体交换

白天有光照时，光合速率通常超过呼吸速率。整体而言叶片吸入二氧化碳、释放氧气，因为光合作用消耗的二氧化碳比呼吸作用产生的更多。

夜间没有光照，只进行呼吸作用。叶片吸入氧气、释放二氧化碳，与白天的模式相反。

在称为补偿点的某一特定光照强度下，光合速率恰好等于呼吸速率，因此叶片与周围空气之间没有二氧化碳或氧气的净交换。

保卫细胞与气孔的作用

每个气孔由两个保卫细胞环绕，它们通过改变形状来开合孔隙，控制气体（以及水蒸气）通过的量。气孔通常在有光时张开，让二氧化碳进入以供光合作用；在黑暗中或水分胁迫时闭合，以减少水分散失。

如何考查

题目常要求你解释光照与黑暗条件下气体交换的净方向、说出叶片进行气体交换的适应特征，或解读使用适当指示剂（如碳酸氢盐指示剂）或气体注射器测量叶片气体交换的实验。

考试风格例题

题目。本题图显示叶片一部分的横切面，标注了海绵叶肉中的一个气室，以及下表皮上由两个弯曲细胞夹住的一个孔隙。

一名学生把两片相似的叶圆片分别放入盛有碳酸氢盐指示剂溶液的试管中：试管A置于强光下，试管B用锡箔包裹并置于黑暗中，两者均放置一小时。(a) 说出该孔隙的名称及围绕它的两个细胞的名称。

(b) 说出并解释试管A预期出现的颜色变化。(c) 说出并解释试管B预期出现的颜色变化。

(d) 解释海绵叶肉中的气室如何帮助气体交换到达叶片中的每个细胞。

参考答案。(a) 该孔隙是气孔，由两个保卫细胞环绕。

(b) 试管A中，指示剂由红色变为紫色，因为在强光下叶圆片的光合速率超过其呼吸速率，二氧化碳从溶液中被移除的速度快于呼吸作用释放的速度，使二氧化碳浓度降低、pH值升高。(c) 试管B中，指示剂由红色变为黄色，因为在黑暗中只进行呼吸作用，把二氧化碳释放到溶液中，使pH值降低。

(d) 气室在海绵叶肉中形成连续互通的通道，让二氧化碳与氧气能在气孔与叶肉细胞之间自由扩散，使每个进行光合作用与呼吸作用的细胞都能获得所需气体。

练习题

试一试。把一株植物封入透明塑料袋中，置于强光下六小时。

说出并解释袋内二氧化碳与氧气浓度会发生什么变化，并解释若把同一装置改放在完全黑暗中，结果会有何不同。

考试提示

重点术语

复习这些相关术语，以便精确作答气体交换相关的题目：

• 气孔，气体进出叶片的孔隙。
• 保卫细胞，开合每个气孔的一对细胞之一。
• 气体交换，生物体与周围环境之间气体的一般性移动。
• 角质层，迫使气体交换经气孔而非经叶片表面进行的蜡质层。

来源:SRC-DSKP-EN

常见问题

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