7年級上冊3-3《綠色植物參與生物圈的水循環(huán)》

1、綠色植物參與生物圈的水循環(huán)教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1描述綠色植物葉片的基本結(jié)構(gòu)。2解釋氣孔控制水蒸氣和二氧化碳進(jìn)出植物葉片的機制。3說出綠色植物在生物圈水循環(huán)中的作用。4嘗試用徒手切片的方法制作臨時裝片。5認(rèn)同綠色植物進(jìn)行蒸騰作用的意義。能力目標(biāo)1通過嘗試用徒手切片的方法制作臨時裝片，學(xué)會徒手切片和制作臨時裝片的方法。2通過對綠色植物葉片結(jié)構(gòu)的觀察和描述，進(jìn)一步練習(xí)顯微鏡的使用。3練習(xí)畫生物圖的基本方法，并通過畫圖進(jìn)一步認(rèn)識保衛(wèi)細(xì)胞和氣孔的關(guān)系。情感目標(biāo)1通過描述綠色植物在生物圈水循環(huán)中的作用，結(jié)合水影響植物分布的知識，形成生物與環(huán)境相互作用、相互影響的觀點，形成保護(hù)植物必須首先保護(hù)其環(huán)境的情感。2通

2、過綠色植物蒸騰作用意義的學(xué)習(xí)，初步形成保護(hù)森林的意識。3利用氣孔的“開”與“閉”的關(guān)系，對學(xué)生進(jìn)行辯證觀點的教育。教學(xué)重點1綠色植物葉片的結(jié)構(gòu)。2氣孔控制水蒸氣和二氧化碳進(jìn)出葉片的機制。3綠色植物蒸騰作用的意義。4綠色植物在生物圈水循環(huán)中的作用。教學(xué)難點1用徒手切片的方法制作臨時裝片。2氣孔“開”“閉”的機理。3水分通過氣孔散失的過程。教學(xué)方法實驗探究，推理歸納法。教具準(zhǔn)備1教師準(zhǔn)備：（1）顯微鏡、雙面刀片、鑷子、載玻片、蓋玻片、葉片的永久切片，盛清水的培養(yǎng)皿、滴管、吸水紙、碘液、紗布、毛筆、小木板。（2）長型氣球（選球壁厚度不一致的）四個或五個。（3）生物圈水循環(huán)的CAI課件或錄像。2學(xué)生準(zhǔn)

3、備：（1）新鮮葉片。（2）網(wǎng)上查閱有關(guān)水循環(huán)和蒸騰作用的資料。（3）植物蒸騰作用散失水分（袋內(nèi)有水珠）的裝置。課時安排1課時教學(xué)過程導(dǎo)入新課師：我們已經(jīng)知道，綠色植物一生中要吸收很多水，每天都有大量的水吸進(jìn)植物體內(nèi)。如一株玉米一天可以吸收幾千克水，比你一天喝的水都多許多。我們又知道，水進(jìn)入植物體后，是通過莖中的導(dǎo)管運到植物體各個部分的。那么，這些水是存留在了植物體內(nèi)，還是又離開了植物體？生：討論回答，是又到了植物體外，因為在前面我們做過“植物對空氣溫度的影響”的探究。師：非常好！這位同學(xué)不但答對了問題，還把前面的知識聯(lián)系起來。給予掌聲鼓勵。講授新課一、實驗分析蒸騰作用使水分大量散失師：首先介紹

4、實驗的操作過程：用干燥塑料袋罩住盆栽花卉的一枝，在基部將袋口扎住，放在陽光下一段時間。生：仔細(xì)觀察袋內(nèi)現(xiàn)象回答，有水珠了。師：這些水珠是哪里來的？生：是從植物體內(nèi)，通過葉片出來的。師：很好，下面我們來觀察葉片的結(jié)構(gòu)。請同學(xué)們對照課本的實驗要求制作臨時裝片。在用刀片時要注意安全。生：按實驗要求觀察葉片的結(jié)構(gòu)。師：巡回指導(dǎo)，對臨時裝片效果不好的組，發(fā)放永久裝片，讓學(xué)生進(jìn)行觀察。師：現(xiàn)在大家都能清晰地看到葉片的結(jié)構(gòu)了，你能分清上下表皮嗎？生：參看書中圖23區(qū)分并回答：柵欄組織一側(cè)是上表皮，海綿組織一側(cè)是下表皮。師：下面大家用鑷子撕取下表皮進(jìn)行觀察。生：撕取、制片、觀察。師：下表皮細(xì)胞是什么樣子的？上

5、面有氣孔嗎？生：觀察后回答，是不規(guī)則的，并且上面有氣孔?？梢娝志褪菑臍饪咨⑹У舻?。師：非常好！根從土壤中吸收了水，由莖中的導(dǎo)管運輸?shù)饺~片，再由葉片中的氣孔散失到大氣中。這是蒸騰作用。蒸騰作用并不是無時無刻都在進(jìn)行的。那么蒸騰作用的進(jìn)行受什么控制呢？大家進(jìn)一步觀察一下氣孔的結(jié)構(gòu)。生：觀察后回答，氣孔是由兩個細(xì)胞構(gòu)成的孔像兩扇門一樣。師：對，現(xiàn)在我們就來看看這兩扇門是如何開閉的。兩名同學(xué)各吹一個長形氣球，當(dāng)吹氣到一定程度時，氣球彎曲（表示保衛(wèi)細(xì)胞吸水彎曲），將兩個氣球的凹面相對放在一起，即可顯示氣孔“開放”，然后緩慢放氣，氣球變直，中間的空隙逐漸減小，直到兩氣球合并，表示氣孔“關(guān)閉”。師：大家剛

6、才仔細(xì)觀察了，現(xiàn)在想想氣球為什么會彎曲？生：討論并思考回答，由于氣球壁的厚、薄不均造成的。師：對氣孔的“開”“閉”原理與此類似；保衛(wèi)細(xì)胞的厚薄不均；外壁厚不易伸展，內(nèi)壁薄較易伸展。保衛(wèi)細(xì)胞吸水時彎曲，氣孔張開；失水時拉直，氣孔閉合。同學(xué)們討論一下，氣孔的張開對植物有什么意義。生：熱烈討論回答，光合作用吸收的CO2從這里進(jìn)來，產(chǎn)生的O2從這里出去，還有蒸騰失水。師：及時總結(jié)評價，并提問：蒸騰作用的意義是什么？生：總結(jié)：促進(jìn)水分的吸收，促進(jìn)水分和無機鹽的運輸，調(diào)節(jié)體溫。二、歸納升華綠色植物參與了生物圈的水循環(huán)師：綠色植物吸收大量的水分，又通過蒸騰作用散失大量水，對生物圈有何意義呢？生：可以調(diào)節(jié)氣候

7、，增加空氣的濕度，增加降雨量。師：回答得非常完善，下面我們來看一下生物圈中的水是如何循環(huán)的，展示CAI課件：用FLASH動畫展示生物圈的水循環(huán)過程。生：總結(jié)：植物體吸收水分不但參與了光合作用，而且通過水分的蒸騰作用參與了生物圈的水循環(huán)。鞏固練習(xí)1水分以_狀態(tài)從體內(nèi)散發(fā)到體外的過程叫蒸騰作用，主要是通過_進(jìn)行的。答案：氣體蒸騰作用2氣孔是由一對_形的保衛(wèi)細(xì)胞圍成的空腔。當(dāng)太陽升起的時候，保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹，此時保衛(wèi)細(xì)胞的內(nèi)壁_，細(xì)胞的外壁_，氣孔開放。當(dāng)蒸騰作用加強時，保衛(wèi)細(xì)胞失水收縮，其內(nèi)外壁都_，使_。答案：月牙伸展拉長向內(nèi)凹陷拉直氣孔關(guān)閉3蒸騰作用可以降低_，促使根從土壤中_，同時促進(jìn)植物體

8、內(nèi)水分和_的運輸。答案：葉面溫度吸收水分無機鹽4葉片上的氣孔，不僅是植物體與外界進(jìn)行_的“窗口”，而且是_的“門戶”。答案：氣體交換水分散失5蒸騰作用可以使植物體在炎熱的夏天_溫度，還可以增大空氣的_，因此，蒸騰作用可以_。答案：降低濕度調(diào)節(jié)氣候6植物由根系吸收來的水分，大部分用于A光合作用B呼吸作用C蒸騰作用D合成有機物答案：C7森林地區(qū)往往降雨較多，主要原因是A呼吸作用旺盛，產(chǎn)生的水分多B根系保持水土，蓄水過多C蒸騰作用使大氣濕度增大D光合作用旺盛，釋放水氣多答案：C8植物體內(nèi)促進(jìn)水分和無機鹽向上運輸?shù)膭恿κ茿運輸作用B光合作用C呼吸作用D蒸騰作用答案：D9蒸騰作用過程的正確順序是_。A根

9、毛B莖C土壤中水分D葉肉E根部導(dǎo)管F氣孔G大氣答案：CAEBDFG10關(guān)于蒸騰作用的敘述，其中錯誤的是A日照強，蒸騰作用就快B葉是蒸騰作用的主要器官C氣孔是蒸騰作用的門戶D空氣濕度大，可促進(jìn)蒸騰作用答案：D11秋天，樹葉落了主要是為了降低A蒸騰作用B光合作用C呼吸作用D有機物的消耗答案：A12下列說法正確的是A水以液體的形式從氣孔流走B蒸騰作用散失掉了99%的水分，因此對植物本身沒有意義C在陰天或傍晚移栽植物容易成活D蒸騰作用只能在葉片進(jìn)行答案：C13由于長江上游森林遭到嚴(yán)重破壞，1998年2月長江上游來水比1997年同期減少15%。有人推測，如果上游森林破壞的趨勢得不到根本控制，到21世紀(jì)中

10、葉，長江將可能斷流。你同意這一推論嗎？列出你的理由。答案：同意，因為植物具有涵養(yǎng)水源、保持水土、防風(fēng)固沙的作用14晴天的上午，在一株盆栽植物上將一分枝的葉片套上一個透明的塑料袋，扎緊袋口，一段時間后，塑料袋內(nèi)出現(xiàn)了一些小水珠，這是由植物體散發(fā)出來的_凝結(jié)而成的，這主要是_的結(jié)果。下午打開袋口，迅速伸一支將熄滅的火柴梗放進(jìn)袋內(nèi)，火柴復(fù)燃了，說明袋內(nèi)的_較豐富，這是_的結(jié)果。傍晚再套上塑料袋，扎緊袋口，第二天天亮就打開袋口，迅速伸進(jìn)一支點燃著的火柴，火柴熄滅了，說明袋內(nèi)的_較豐富，這是_的結(jié)果。答案：水蒸氣蒸騰作用氧氣光合作用二氧化碳呼吸作用活動與探究探究綠色植物的蒸騰作用。目的：描述綠色植物的蒸

11、騰作用。器材：一株生長旺盛的盆栽植物、透明塑料袋、強繩子、紙和筆。方法：（1）用透明塑料袋將植物罩起來，在莖部扎緊（如下圖）。（2）將其移至陽光下1520分鐘后。思考：（1）觀察塑料袋袋壁上有什么現(xiàn)象出現(xiàn)。（2）如果選擇一株沒有葉子的植物做同樣的實驗，會有什么結(jié)果？（3）設(shè)計一個實驗證明袋壁的水珠是植物蒸騰作用產(chǎn)生的。板書設(shè)計綠色植物參與生物圈的水循環(huán)一、蒸騰作用使水分大量散失（氣孔控制）備課資料一、表皮由一層形狀不規(guī)則的細(xì)胞彼此緊密嵌合組成，主要起保護(hù)的功能表皮細(xì)胞外表面往往有角質(zhì)或蠟質(zhì)，以防止植物體水分的蒸發(fā)。為了調(diào)節(jié)和控制氣體及水分經(jīng)過表皮出入葉片，表皮上分布著許多氣孔。每一個氣孔實際上

12、是兩個保衛(wèi)細(xì)胞間可調(diào)節(jié)大小的孔隙。氣孔是葉片中細(xì)胞與外界環(huán)境相互交換氣體的通道。植物體通過氣孔蒸發(fā)水分稱為植物的蒸騰作用。大多數(shù)植物葉片下表皮氣孔比上表皮多，上表皮氣孔的減少有利于植物在強光照時減少水分的蒸騰，葉的這種形態(tài)特征再一次體現(xiàn)了植物在進(jìn)化過程中對陸生生活的適應(yīng)，體現(xiàn)了植物結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一。葉肉是含有許多葉綠體的薄壁組織。雙子葉植物的葉肉通常分化成柵欄組織（palisade tissue）和海綿組織（spongy tissue），柵欄組織位于上表皮之下，細(xì)胞為長柱形，含葉綠體較多；在柵欄組織與下表皮之間為海綿組織，其細(xì)胞形狀和排列都不規(guī)則，細(xì)胞內(nèi)葉綠體較少，細(xì)胞間隙較大。葉肉是植物光合

13、作用的主要場所，葉肉細(xì)胞間隙與氣孔相通，環(huán)境中的氣體可經(jīng)過氣孔直接進(jìn)入到葉肉細(xì)胞中。葉脈是葉片中的維管束，葉脈直接與葉柄和莖中的維管束相連通，也有木質(zhì)部和韌皮部。主脈的維管束發(fā)達(dá)，維管束外圍被薄壁細(xì)胞構(gòu)成的維管束鞘包圍著。在葉片中，葉脈不斷分支，分支末端葉脈很細(xì)，構(gòu)造也趨于簡單。分枝的葉脈將木質(zhì)部和韌皮部帶向葉片的光合組織細(xì)胞，使這些葉肉細(xì)胞通過葉脈的木質(zhì)部獲得水分和礦質(zhì)營養(yǎng)，又通過葉脈的韌皮部將光合作用的產(chǎn)物糖類和其他有機物輸送到植物的其他各部分。葉片中的葉脈連同其周圍的機械組織同時還具有對葉片基本組織（即葉肉）的機械支持作用。我們重點考查植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)時了解到，植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與其生理功

14、能密切相關(guān)，也是對環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)化的結(jié)果。本節(jié)開始，我們討論植物的某些生理代謝過程也同樣可以發(fā)現(xiàn)，植物的生理代謝及功能與其形態(tài)結(jié)構(gòu)具有緊密的聯(lián)系。二、水分的吸收與運輸在第7章我們曾經(jīng)介紹，早在1642年，比利時科學(xué)家Helmont通過柳樹栽種和稱重實驗，提出柳樹獲得的物質(zhì)增重只是來源于水。他當(dāng)時不知道，增重的生物質(zhì)除了部分來源于水以外，還主要來源于空氣中的CO2。盡管Helmont對實驗結(jié)果的部分解釋是錯誤的，但在當(dāng)時來說，他的這一項實驗仍然十分精彩。該實驗表明水是植物體的重要組成部分，在植物的物質(zhì)與能量代謝中具有重要作用。生長活躍的植物組織或細(xì)胞，其中含水量一般為70%80%。細(xì)胞含水量下降會

15、使原生質(zhì)由溶膠狀態(tài)變成凝膠狀態(tài)，生命活動減弱，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡。幾乎所有的無機物和有機物都需要溶解在水中才能被植物吸收和在植物體內(nèi)被輸送到所需要的部位。光合作用、呼吸作用、一些有機物的合成與水解等都需要水分子的直接參與。水分還能使植物保持固有的狀態(tài)，使枝葉挺立舒展，花朵開放等等。因為植物體內(nèi)水分的吸收和運輸對于植物的生長是至關(guān)重要的。我們在觀察植物的生長時不難發(fā)現(xiàn)，植物生長所需要的水分、礦物營養(yǎng)和氧氣主要來源于土壤，CO2則來源于空氣（如上圖）。將一株切去了根部的植物放在含有染料的水中，如果植物的莖是透明的，我們就能觀察到有顏色的水分在植物體中向上流動。在白天，它們流動得非?？?，速度可達(dá)

16、到10100cm/min。植物根系從土壤中吸收的水分首先通過根部的皮層進(jìn)入到中柱的木質(zhì)部，然后通過根與莖相互連通的木質(zhì)部中的導(dǎo)管與管胞，向上輸送，經(jīng)過葉柄到達(dá)葉片。水分進(jìn)入葉肉細(xì)胞后在細(xì)胞表面蒸發(fā)，通過葉片的氣孔逸出（如下圖）。通常，植物蒸騰的速度非常快。有時一棵樹每小時甚至可以蒸騰掉近200 L的水，在一個生長季節(jié)的蒸騰量可達(dá)10000 L。在植物的一生中，通常每積累1 g干物質(zhì)，就要通過蒸騰作用消耗掉100 g的水。除此以外，如此大量的水有時還必須經(jīng)過長距離的運輸，才能到達(dá)葉片。有的植物高度可達(dá)近百米，那么促使大量水分長距離向上運輸?shù)膭恿κ鞘裁茨?？植物生理學(xué)家經(jīng)過長期的研究提出，至少有3種

17、作用力促進(jìn)了水在植物體內(nèi)向上運輸，它們是根部的壓力（根壓）、木質(zhì)部的毛細(xì)管作用力和葉片的蒸騰拉力。其中，葉片的蒸騰拉力對水分向上運輸?shù)淖饔米畲蟆８凳侵参锏闹饕账值钠鞴?，大量的根毛具有巨大的吸收表面。植物根部?xì)胞內(nèi)溶液濃度通常比土壤溶液濃度高，由此土壤中的水分可以向根部細(xì)胞內(nèi)滲透性擴(kuò)散，正是這種滲透壓力使土壤中的水分流入根部。當(dāng)內(nèi)皮層細(xì)胞膜消耗一定的能量將更多的離子主動運輸?shù)侥举|(zhì)部，使木質(zhì)部積累了比皮層細(xì)胞更高的離子濃度，于是，通過內(nèi)皮層細(xì)胞上凱氏帶所形成的通道，根部皮層的水分又徑向流入木質(zhì)部。水在根中向木質(zhì)部的這種滲透性擴(kuò)散產(chǎn)生的靜水壓力就是根壓（root pressure），它導(dǎo)致土

18、壤中的水分源源不斷地向根中的木質(zhì)部輸送，并形成了向上進(jìn)入莖中木質(zhì)部的作用力。由根壓產(chǎn)生的水分的運輸速度較慢，它是根部水分徑向短距離運輸?shù)闹饕獎恿?。植物體內(nèi)水分的運輸還與水分子間由于氫鍵作用而產(chǎn)生的“粘著力”有關(guān)，正是這種“粘著力”使水在毛細(xì)管中形成內(nèi)聚力和向上的吸附作用力（如下圖）。在植物本質(zhì)部的導(dǎo)管和管胞中，毛細(xì)管作用力和水的內(nèi)聚力一方面促進(jìn)了水的向上運輸。另一方面，在強大的蒸騰作用拉力下，水的抗張強度足以避免木質(zhì)部水柱在上升過程中被拉斷。植物的根壓和毛細(xì)管作用力促進(jìn)了植物體中水分的運輸，但遠(yuǎn)不足以形成大量水分長距離運輸?shù)膭恿?。植物根系從土壤中吸收的水分很少的一部分被植物的代謝所利用，而絕大

19、多數(shù)水分通過蒸騰作用散發(fā)到大氣中。水分子具有從低濃度的溶液向高濃度溶液的運動的趨勢，即從水分子數(shù)量大的地方向水分子數(shù)量非常少的地方流動的趨勢，造成上述水分運動的潛在能量稱為水勢（water potential）。水勢通常以符號來表示，以Pa為單位表示水勢的大小。在任何含水系統(tǒng)中，水總是從水勢高的區(qū)域向水勢低的區(qū)域流動。由于葉片表面附近空氣中的水分子數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于葉片中水分子數(shù)量，即空氣中的水勢大大低于葉片中的水勢，導(dǎo)致葉片中的水分向大氣中蒸發(fā)。當(dāng)水分子從葉肉細(xì)胞間空隙通過氣孔向外運動后，葉肉細(xì)胞內(nèi)的水分就向其間空隙蒸騰；水離開葉肉細(xì)胞又造成了葉肉細(xì)胞與葉脈中木質(zhì)部的水勢差增大，促進(jìn)了水分從木質(zhì)部

20、進(jìn)入葉肉細(xì)胞，蒸騰作用如此便產(chǎn)生了使水向上運動的巨大拉力，造成植物中的水分源源不斷地從土壤向根的木質(zhì)部、莖中的木質(zhì)部、葉片、大氣中依次運輸。由于植物蒸騰作用散發(fā)的水分?jǐn)?shù)量巨大，因此，葉片的蒸騰拉力對水分向上運輸?shù)淖饔米畲?。氣孔是葉片中的水分向大氣中散失的門戶，光合作用所需要的CO2也由氣孔進(jìn)入到葉肉細(xì)胞中。氣孔具有一套控制自身開關(guān)的調(diào)節(jié)機制，氣孔開關(guān)的自我控制可以根據(jù)光照、空氣濕度等環(huán)境條件的變化有效地調(diào)節(jié)葉片的蒸騰量，必要時減少植物體中水分的過分喪失。通常情況下，氣孔白天張開，夜間關(guān)閉。因為白天光合作用需要由氣孔吸收大量的CO2，夜間氣孔的關(guān)閉有利于減少蒸騰，節(jié)約用水。過強的光照和干旱也可導(dǎo)

21、致氣孔的關(guān)閉。葉片上微小的氣孔累積起來通常只占據(jù)葉片總表面積的1%，但它們的數(shù)量很大。氣孔內(nèi)葉肉細(xì)胞之間孔隙很大，形成較大的空間，稱為孔下室。每一個氣孔都由兩個形態(tài)特殊可改變形狀的保衛(wèi)細(xì)胞（guard cell）所包圍。這兩個保衛(wèi)細(xì)胞靠在一起，僅兩端相連，靠近氣孔內(nèi)側(cè)的細(xì)胞壁較厚，背離氣孔外側(cè)的壁較薄。當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞吸水膨脹時，它們就向壁較薄的外側(cè)彎曲，氣孔便張開，相反，當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞失水時，它們就收縮變直，于是其間的孔隙便關(guān)閉。研究表明，保衛(wèi)細(xì)胞的吸水與失水和鉀離子通過主動運輸進(jìn)出保衛(wèi)細(xì)胞有關(guān)。當(dāng)保衛(wèi)細(xì)胞中的鉀離子及其隨同進(jìn)入的氯離子濃度增加，細(xì)胞就吸水；相反便失水（如下圖）。光照強度和環(huán)境中水分的

22、多少等是控制鉀離子主動運輸?shù)闹匾蛩?。三、水循環(huán)水循環(huán)是指水的動態(tài)平衡，它是水分子從地球表面通過蒸發(fā)進(jìn)到大氣，然后遇冷凝結(jié)通過雨、雪或其他降水形式又回到地球表面的運動，這是地球上太陽能所推動的各種循環(huán)中的一個中心循環(huán)。水和熱是構(gòu)成一切生態(tài)系統(tǒng)的基本條件。水依靠熱能來推動，才能不斷循環(huán)。水循環(huán)實際上是由大循環(huán)和小循環(huán)組成，大循環(huán)是指從海洋蒸發(fā)出來的水源，被氣流運送到大陸上空，凝結(jié)成水，落到地面，又沿地面或地下流入江河，最后匯入海洋的水分運動過程。這種海陸間的水分循環(huán)，又稱外循環(huán)。小循環(huán)是指海洋或陸地上水經(jīng)蒸發(fā)、凝結(jié)降到海洋或陸地上的水分運動過程。這種由海洋到海洋或從陸地到陸地的水分循環(huán)，又稱內(nèi)循

23、環(huán)。水是生物圈中最豐富的物質(zhì)。地球上的水資源總量約有1.381018立方米，在海洋中，水的貯量約占地球水資源總量的97.2%，還有大約2.15%的水以極地冰蓋、大陸冰川和積雪等固態(tài)形式存在。以云霧、水汽等氣態(tài)懸浮于海洋和大陸上空的水分，不超過全球水量的0.001%。這部分水量雖少，卻是海洋和大陸水的來源，它由海洋、陸地地表水不斷蒸發(fā)而得到補充。植物依靠這部分水賴以生存。大陸上年平均降水量為710毫米，其中，470毫米水量是由大陸本身蒸發(fā)提供的。全世界通過降水量提供給大陸的年平均淡水資源總量約為119萬億方，其中徑流量為47萬億方，蒸發(fā)量為72億方。1975年估計全世界消耗水資源3萬億方，現(xiàn)每年

24、增加用水量800900億方，估計到2000年用水量達(dá)6萬億方。這個數(shù)量和徑流量對比，可知淡水資源總量并不缺乏。但是，降水量在空間和時間上分布不均勻，造成有些地區(qū)或某些時間仍然嚴(yán)重缺水。為了彌補水資源時空分布不均的缺陷，需要發(fā)揮水庫以及森林和草原等生態(tài)系統(tǒng)涵養(yǎng)水源的作用。水對生態(tài)系統(tǒng)的作用是多方面的。第一，水是生命生存的前提。水循環(huán)通過海洋和陸地的蒸發(fā)，連續(xù)產(chǎn)生淡水，給陸地生物提供淡水來源，維持著生物的生命活動和繁衍。有些植物水分含量可達(dá)90%。水循環(huán)屬于生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的一部分。沒有水，生態(tài)系統(tǒng)就無法開動。第二，水在生態(tài)系統(tǒng)中起著能量傳遞和利用作用。水是最好的溶劑，絕大多數(shù)物質(zhì)都溶于水，因此

25、，水循環(huán)和礦物元素的生物地球化學(xué)循環(huán)密切地交織在一起。據(jù)統(tǒng)計，地球陸地上每年有361018克的水流入海洋，在這些水中，每年攜帶有大量有機和無機養(yǎng)分，流失和較長期地禁錮，無疑是對生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)的損失。氮、磷、鉀在循環(huán)過程中，都容易隨著灌溉和水蝕而流失。第三，水是地質(zhì)變化的動力。其他物質(zhì)循環(huán)都是結(jié)合水循環(huán)進(jìn)行的，水是其他物質(zhì)循環(huán)的載體，各種物質(zhì)只有借助于水，才能在生態(tài)系統(tǒng)中永無止境地流動。因此，水循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中最活躍的因素，對水循環(huán)的任何干擾，都會影響到其他循環(huán)，甚至造成其他循環(huán)的瓦解。第四，水是所有養(yǎng)分的介質(zhì)，養(yǎng)分循環(huán)和水循環(huán)不可分割。地球上水的循環(huán)，還把陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)連接

26、起來，從而使局部的生態(tài)系統(tǒng)與整個生物圈發(fā)生聯(lián)系。地球上的水時刻都在運動著。海洋水、大氣水和陸地水，通過固體、液體和氣體三相變化，不停地相互交換。含有水的潮濕的表面，有蒸發(fā)；植物通過葉片大量釋放水分，進(jìn)行蒸騰，二者結(jié)合起來，稱為“蒸發(fā)蒸騰作用”。這是水循環(huán)的重要的動力，也是水的一種良好的凈化過程。通過蒸發(fā)蒸騰和降水，大氣中的水汽每隔10天就可更換一次（據(jù)HFriedman，1984），這一事實充分表現(xiàn)了水分循環(huán)的巨大力量。影響水循環(huán)的因素很多，但基本上決定于地球表面的輻射平衡和大氣環(huán)流以及下墊面的情況，如地形，地貌土壤、植被等因素。作為下墊面的森林生態(tài)系統(tǒng)對水分小循環(huán)有明顯作用。有人研究亞馬遜河

27、的森林后，認(rèn)為該地雨量的1/32/3來自小循環(huán)，森林被大面積毀滅后，水分小循環(huán)將大量減少，亞馬遜河流域的氣候?qū)②呄蚋珊怠Ｖ参锶郝涫撬h(huán)中的一個重要環(huán)節(jié)。植物光合作用和蒸騰作用都需要水分，從土壤進(jìn)入植物體內(nèi)的水，有95%97%，通過蒸騰損失掉，同時還通過細(xì)胞壁排出水汽。據(jù)計算，植物每生產(chǎn)一公斤干物質(zhì)，平均要蒸騰掉100公斤水，增加了空氣的濕度。在一定的氣候條件下，若想得到20噸鮮重的農(nóng)作物，需要2000噸水。森林或草原生態(tài)系統(tǒng)在促進(jìn)水循環(huán)上，更具有十分重要的作用，它把自然界的水分大循環(huán)，引入到生態(tài)系統(tǒng)的水分小循環(huán)之中，提高了水的利用效率，也提高了水的質(zhì)量。總之，水循環(huán)規(guī)模巨大，牽動范圍深廣。它大到全球范圍的水分往復(fù)交換，小到每一株植物體的水分循環(huán)。水循環(huán)好像貫穿每個生態(tài)系統(tǒng)的大動脈，生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，處于無限的水循環(huán)之中。想要保持生態(tài)