内聚力學說

内聚力學說

相同水分子間具有相互吸引的力量
相同水分子間,具有相互吸引的力量,稱為内聚力。内聚力學說是由Dixon和Joly(1894)提出的。雖然曆經100多年的時間,但是這個理論從提出到一直是質疑不斷,自從Scholander等(1965)用改良的壓力室測到了内聚力學說預測的各種負壓後,才被植物生理學界廣泛接受。
  • 中文名:内聚力學說
  • 外文名:cohesion theory
  • 别名:蒸騰-内聚力-張力學說
  • 内聚力:相同水分子間具有相互吸引的力量
  • 量級:達20M以上
  • 提出者:愛爾蘭人迪克松

定義

相同水分子間,具有相互吸引的力量,稱為内聚力。(據測定,植物細胞中水分子的内聚力竟達20M以上)葉片蒸騰失水後,便從下部吸水,所以水柱一端總是受到壓力,與此同時,水柱本身的重量又使水柱下降,這樣上拉下堕使水柱産生張力。衆所周知,水分子與水分子之間的内聚力很大,可達-300×105Pa,同時水分子與導管或管胞内纖維素分子之間還有強的附着力,它們遠遠大于水柱的張力(-5~-30×105Pa),故可使水柱不斷,這種以水分具有較大的内聚力足以抵抗張力,保證由葉至根水柱不斷來解釋水分上升原因的學說,稱為内聚力學說(cohesion theory),亦稱蒸騰-内聚力-張力學說(transpiration-cohesion-tension theory),是愛爾蘭人迪克松(H.H·Dixon)提出的。

現狀

内聚力學說是由Dixon和Joly(1894)提出的。雖然曆經100多年的時間,但是這個理論從提出到一直是質疑不斷,自從Scholander等(1965)用改良的壓力室測到了内聚力學說預測的各種負壓後,才被植物生理學界廣泛接受。在國際上維護派和質疑派之間的争論也一直在持續進行,但是迄今為止,争論的雙方誰也沒有完全說服對方。争論的的焦點主要是木質部内的巨大負壓和連續水柱的問題,雖然用壓力室技術測到了内聚力學說預測範圍内的水勢值,但這隻是間接得到的證據,而不是在木質部内直接檢測到的真實負壓值。長期以來,國内外的許多學者都做了大量的研究工作,利用各種技術方法試圖證實木質部巨大負壓的存在,但是,木質部内的巨大負壓仍然沒有得到直接的實驗證據。如果不能證實木質部内有很大的負壓,内聚力學說就難以成立,空穴化的普通發生證明了導管或管胞内連續水柱的不可能性,水柱不連續,蒸騰産生的拉力就無法靠内聚力傳遞到根部。葉片蒸騰和根系吸水在時間上的不一緻現象,用内聚力學說也無法作出解釋,,越來越多的實驗證據對内聚力學說的支撐理論提出了嚴峻的挑戰。因此,繼續用内聚力學說解釋植物體内水分運輸的機制已很難延續下去。

新證據

雖然内聚力-張力學說已經建立了一個多世紀,但要完全接受它仍有一些問題,因為它的一個推論是很難證實的,即木質部導管中存在大的負壓,特别是木質部壓力探針和Z型管試驗的結果表明,引起空穴的木質部壓力僅在-0.5MPa以上。有人根據這一結果認為必須對木質部水分運輸的内聚力-張力學說加以修正。但是,又有兩個研究小組應用相似改良的Z型管方法測定了産生空穴的木質部壓力。他們的結果顯示,不同樹種木質部導管保持水分傳導的壓力範圍在-1.2MPa到-3.5MPa以下。這表明樹木木質部導管中存在較大負壓,從而有力支持了内聚力-張力學說。

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