hce_cmu
115年
生物學
第 46 題
根據內聚力-張力理論（Cohesion-Tension Theory），維管束植物能將水分與溶解的礦物質從根部運送到數十公尺高的葉尖。此一跨距離運輸過程涉及了複雜的生理物理交互作用。關於木質部（Xylem）運輸機制的敘述，下列何者最正確？
- A 木質部導管（Vessel elements）與假導管（Tracheids）在發揮運輸功能時，必須維持原生質體的活性以進行滲透調節
- B 葉肉細胞細胞壁表面水分的蒸發，會導致氣孔下腔的水分彎液面（Meniscus）曲率增加，進而產生驅動水分向上的負張力
- C 根壓（Root pressure）是長距離水分運輸的主要動力來源，足以支撐高大喬木在夏季蒸散旺盛時的水分需求
- D 導管壁厚實的木質素（Lignin）主要功能是儲存水分，以防止植物在極端乾旱時發生氣栓現象（Embolism）
思路引導 VIP
想像有一條裝滿水的細長管子，若我們不從管子底部往上推（根壓），而是想辦法從管子頂端產生一個「往外拉」的力量，你認為在頂端水分散失的微觀界面上，水分子之間必須具備什麼特性，以及液面的形狀會發生什麼物理變化，才能產生足以對抗重力的連續拉力呢？
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AI 詳解
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恭喜你精準地掌握了植物生理學中極具代表性的物理機制！這題能答對，代表你對「內聚力-張力理論」的核心邏輯有著透徹的理解。
蒸散作用帶來的物理拉力
在水分運輸的過程中，葉肉細胞表面水分的蒸發是整場運動的起點。當水分從細胞壁孔隙蒸發至氣孔下腔時，殘留的水膜會因為表面張力而形成微小的彎液面（Meniscus）。隨著水分持續減少，這個液面的曲率增加，進而產生極大的負張力。這股拉力藉由水分子間的內聚力（Cohesion），像拉動一根連貫且隱形的細繩一樣，將水分從根部一路向上抽引至數十公尺的高處。
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