书城科普母亲河,别再流泪
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第18章 是母亲河在滋养着人类(6)

H.氟化水。一些地区的饮水中要加微量的氟化物,水中加氟可减少龋齿的发生。有些来源的水本身就含氟化物,但有些水含氟量很高以致引起氟中毒。轻者发生斑釉病,儿童牙齿钙化障碍,疏松多孔,吸收食物中的有色物质使牙面出现黄色斑点,粗糙变脆,容易折碎和过早脱落。成年人可发生腰腿病,关节僵硬变形,运动障碍,四肢弯曲,严重者甚至可发生截瘫。

I.海水。海水是不能喝的。海水中盐的浓度比体液高很多,人的肾脏不能处理过量的氯化钠。根据二次世界大战期间,乘船遇难的人的记录表明,饮大量的海水常会致命。但是,陆地上淡水的供应却依靠太阳光不断地蒸发大海。

日常生活中,大量饮料给我们提供了每天所需要的水分,例如咖啡、茶、软饮料、酒精饮料等。但是,饮水能满足渴感,而不提供热量。

水是植物生长的源泉

有的同学可能会问:植株叶片为什么早晨有露水?几十米高的大树水分能到达树顶吗?植物体内有没有像人类一样的血管呢?植物是用其输导水分养分吗?下面就以上问题解答一下同学们的疑问。

①水分在植物中的作用

水分是植物体的重要组成部分,其含量的多少往往是生命活动强弱的决定因素。生长活跃和代谢旺盛的植物组织和器官所含水量一般可达70~80%,甚至90%以上。而休眠种子的含水量则为12~14%左右,甚至低于10%,因而其生命活动十分微弱。植物体的水分有两种状态:一种是细胞内离胶粒较远能自由移动的自由水;另一种是细胞内靠近胶粒而被胶粒牢牢吸附的束缚水。自由水含量的多少决定着代谢作用的强度,束缚水含量的多少则影响植物抗性的大小。

水分在植物生命活动中具有多方面的重要作用。它既是细胞原生质的重要成分,也是光合作用的重要原料,又是植物吸收和运输物质所必须的溶剂;它还能保持植物体的正常姿态,以便使叶片充分接受阳光和接受气体以及花朵开放等。此外,植物体内有机物质的合成与分解等生理过程也都要有水分参加。

②植物对水分的吸收和输导

人身上有四通八达的血管,血管有粗有细分布在全身各处,通过它可以输送养分、水分、运送氧气等等。植物也有像人一样四通八达的输导组织,只不过它们不叫血管,叫导管、筛管等,运输的液体也不像人体血液一样为红色,多数为无色。

植物吸收水分主要依靠根系的根毛和幼嫩的表皮细胞从土壤中吸收水分。根毛就像海里的海星、墨斗鱼一样有长长的触角,似毛状,故我们称之为根毛。植物的吸水主要靠渗透作用来完成,当根细胞的水势低于土壤溶液的水势,植物便可从土壤中吸水。水势这一概念与溶液浓度有关,如果溶液浓度越大,其水势越低,反之,则水势越高。而植物细胞有一层具有特殊性质(半透性)的壁和膜,当外界溶液浓度低,即水势高;植株细胞内浓度高,水势低,则水分由水势高流向水势低的地方,即植物吸水。用一生活中常见例子更好说明,如腌萝卜,当我们把洗净的萝卜放在盐水里,盐水浓度较高,即水势较低,过一些天,我们会发现萝卜变瘪,这是因为萝卜里的水分通过细胞壁和细胞膜流入盐水里,盐分进到萝卜里。当把腌好的萝卜放在清水里,就会发现萝卜由瘪到鼓,外界水势高于萝卜的水势,水又由高往低流。

通常植物根细胞液和土壤溶液之间具有一定的水势差,足够根系从湿润土壤中吸取大部分毛管水。某些植物在一定范围内能进一步增加其本身和土壤溶液的水势差,以获得更多的水分。当根周围的可利用水耗尽后,植物能通过根的生长扩大根系的活性吸收表面来追逐土壤中的水分以继续吸水。

温度对植物吸水有明显影响,如温度低时,水的滞性增加,原生质的透水性降低,同时还会降低根的生长速度,从而削弱根的吸水能力。此外,土壤的通气状况和土壤的溶液浓度等也是影响根系吸水的环境因素。

植物根系从土壤中吸收的水分绝大部分用于蒸腾,因而水分要经过长距离的运输,即从根毛和根表皮细胞进入植物体内,经过根的皮层、内皮层、中柱鞘、中柱薄壁细胞,经由根茎叶的输导组织(导管和管胞)到叶肉细胞和气孔腔,再经气孔散发于大气中。在这一过程中,根细胞和叶细胞是活细胞,其水分输导的距离很短,一般不超过几毫米,但输导水分的阻力很大,速度很慢,而从根到叶的输导组织是一些死细胞,上下联成一个中空的管子,称为导管,其距离很长,但输导阻力很小,速度很快。

水分从根系吸收和向上输导的动力有两种:一是根都生活细胞的生理作用的根压,将水分压向植株上部;另一是由于蒸腾产生的蒸腾拉力,将植株内水分牵引上升。一般幼小植物吸收和输导水分的主要动力是根压,而成年植物特别是高大植物在蒸腾作用强的季节,蒸腾拉力是吸收和输导水分的主要动力。

植物的蒸腾作用是植物体内水分以气态散发到大气中去的过程。就像烟囱,高度越高,其抽风的拉力就越大一样。蒸腾也可形成很强的蒸腾拉力,使水分由根系大量吸收并迅速上升(如几十米高的大树),同时促进植物体对矿质元素的吸收与输导,使溶于水的养分迅速分配到各部位去。蒸腾还能降低叶片温度,避免在高温和阳光直射下叶片被阳光灼伤枯死。

植物主要是通过气孔进行蒸腾。气孔类似于人的毛孔,各种植物的气孔数目差别很大,一般每平方毫米叶面有20~200个左右。当所有气孔完全开放时,气孔的总面积只占叶面积的0.5~1.5%,但其蒸腾强度可以达到与叶面积相同的自由水面蒸发强度的50%以上,这是由于小孔扩散的边缘效应所致。因为气孔很小(一般气孔的长度为5—38微米,张开最大时的宽度为1~12微米),而且气孔的间距通常是气孔长径的10倍左右,这样,水气不仅由气孔上方逸出,同时能沿气孔边缘向周围大量扩散,所以气孔扩散的有效面积要比气孔面积大得多。

大多数植物的气孔是由两个半月形的保卫细胞构成,靠着气孔一边的细胞壁厚,背着气孔一边的细胞壁薄。保卫细胞内含有叶绿体,当保卫细胞由于光合作用形成葡萄糖等原因使水势下降而向周围表皮细胞吸水膨胀时,薄壁的伸长大于厚壁,致使外壁弯曲,气孔张开;反之,则保卫细胞失水收缩,气孔便关闭。影响气孔开闭的因素除阳光外,还有C02浓度、温度、叶片含水量等。在温暖晴朗的天气,多数植物气孔的日运动规律是早晨开放,上午开的最大,中午略闭,日落时完全关闭。

影响蒸腾的因素有大气湿度、光照、温度、风等气象条件和土壤条件。气象条件中影响蒸腾的直接因素是叶内外的蒸气压差。大气湿度愈低。蒸气压差愈大,蒸腾就愈快。光可以影响湿度和温度。温度和风也可强烈地影响湿度。土壤条件如土壤含水量、土壤温度、土壤通气状况和土壤溶液浓度等都间接影响蒸腾。一般在晴朗无风的夏天,土壤水分供应充足,大气又不干燥时,植物蒸腾的日变化是:清晨日出后温度升高,大气湿度下降,蒸腾随之增强,一般在下午2时左右达最高峰,以后由于光照减弱,气温降低,且植物体内水分减少,气孔逐渐关闭,蒸腾作用随之下降,日落后蒸腾迅速降低到最低点。

作物耐旱特性是指作物适应和抵抗干旱的性能。根据植物与水分状况的关系,生长在陆地上的植物,大致可以分为湿生植物、旱生植物和中生植物三种类型。湿生植物是生长在潮湿地区的植物,其耐旱性最差;旱生植物是生长在干旱地区的植物,其耐旱性最强;中生植物是生长在气候温和、湿度适中地区的植物。大多数作物属于中生植物,它们的耐旱性在湿生植物和旱生植物之间。

①耐旱植物的特征。耐旱性强的作物在形态结构和生理活动两方面都具有一定的特征。形态结构方面的特征是植物体的表面积不发达,叶面积小,表皮角质层发达,常有茸毛,叶组织较紧密,栅状组织和叶脉都很发达,气孔小而常下陷,单位叶面积气孔较多,细胞小,保水能力强,根系发达。

②作物耐旱能力。一般而言,作物的耐旱能力是不大的,但随种类不同而有明显的差异。粟、高梁、稷等是作物中耐旱性能最强的,不论大气干旱或土壤干旱都有较强的抵抗能力;玉米抗大气干旱的能力较强,但不耐土壤干旱;‘向日葵则与玉米相反;豆料作物具有很深的根系,耐土壤干旱的能力较强;其它大多数作物耐旱能力较弱。同一作物的不同类型和品种,其耐旱能力也不同,例如陆稻的耐旱能力显然大于水稻。同一作物的不同生长阶段的耐旱性也是不同的,一般在生长前期当第二次根系已经发育时比较耐旱,而在孕穗、开花灌浆期等旺盛生长,需要大量制造和累积干物质的时期则比较不耐旱。

作物耐涝能力是指在产量不受明显影响的前提下,作物能忍受地面淹水的深度和时间。作物耐涝能力与作物类别、品种、生长阶段、植株素质等因素有关。一般说来,水生作物(如水浮莲、藕等)的耐涝能力强于旱作物(小麦、玉米、粟);高秆作物强于矮秆作物;植物健壮者强于衰弱者。地面积水越深,耐淹时间越短,温度越高越不耐淹。此外,作物在浑水中比在清水中更不耐淹。

水是动物的生命之魂

水分是动物组织中重要的组成之一,其构成生理作用与人类基本相同。故可参考与人类部分有关的章节。

动物的生长需要依靠饲料。而各种饲料都含有水分,其含量差异很大,由5%~95%,同一种饲料由于收割时期不同,水分含量也不一样,幼嫩时含水分较多,随着植物的成熟程度,而含水量逐渐下降。

(1)饲料中的水分

青绿饲料65~95%

糖麸类3~15%

根茎类75~95%

籽实、油饼类9~14%

干草、秸秆类9~16%

糟渣类50~90%

饲料的含水量的多少与其营养价值及贮存有关。含水量愈多,则每公斤饲料所含的干物质愈少,其营养价值也愈低。含水量多的饲料容易腐败变质,不宜于长途运输和长期贮存。

(2)水的作用

水是动物体内最重要的溶剂,各种营养物质必须溶于水后才能吸收和运到体内需要的各个部位;体内的代谢产物也必须溶于水后才能运送到适当器官而排出体外;水在物质代谢的水解、氧化、还原等化学反应中起主导作用。

水对调节体温具有重要作用,水的比热大,体内产热量过多时,由水吸收而不使体温升高;水的蒸发热大,天热时家畜通过喘息和出汗使水分蒸发散热,以保持体温恒定。

水还有润滑作用,如唾液可使食物容易吞咽,关节液可润滑关节和其它转动部分以减少摩擦。

(3)缺水的后果

家畜缺水或长期饮水不足,常使健康受到损害。当家畜饮水不足时,表现食欲减退、消化作用缓慢。长期水饥饿时,血会变得浓稠。缺水也使生产力受到影响,如幼畜的生长发育迟缓,乳牛产乳量急剧下降,母鸡产蛋减少、蛋重减轻、蛋壳变薄等。

畜体得不到水比得不到饲料更难维持生命,饥饿时家畜可以消耗体内的全部脂肪和一半以上的蛋白质而生存,但如体内的水分损失达20%以上时(与人相同)则会引起死亡。高温缺水的后果比低温时更为严重。

(4)动物体水的来源

饮水是家畜获得水分的主要方式,此外通过采食饲料也可取得部分水分,各种有机养分在体内代谢过程中也产生少量水分,但远远不能满足家畜正常生理活动的需要。

(5)畜禽的需水量

各种畜禽的需水量因种类、年龄、生产力、饲料性质、气候条件等因素的影响而有很大差异。

幼畜以单位体重而言较成年家畜的需水量为多;泌乳家畜较肥育家畜需水量多;重役时比轻役时需水量多;夏季比冬季需水量多;散养比圈养需水量多。

家畜需水量一般以饲料的干物质含量来估计(不包括代谢水)。牛和绵羊每千克饲料干物质约需水3~4千克;猪、马和鸡约需2~3千克,最好能充分供应,让畜禽自由饮水。不同的家畜在饲养时所饮的水量是不同的:

猪:大约30千克左右重的肉猪,夏季日需饮水9千克,冬季约5千克。

牛:在夏季,一头成年牛每日至少饮水4次,每日需水85~100千克。一岁以上育成牛约需50~75千克,一岁以下约需水20~30千克。除了保证充足的水量之外,水温对牛的生产力也有影响,如冬季寒冷,牛饮用冰冻的饮水,会影响产奶量。有条件时,应从深井中取水饮牛,这样水温可高一些,保持在12℃左右。没有井水,在冰冻水中,可加入部分热水,使水温升高至10℃以上,最为理想。

羊:以粗毛羊为例,一般春季每天每只饮水3.5~4.0升,夏季5~5.5升,秋季3~3.5升,冬季1.7~2.3升。哺乳母羊比产前要增加一倍左右的饮水量;5~7个月的羔羊和大羊一样,5个月以下的可按1升计算。实际上在相同的季节,往往因气候变化、牧地远近、放牧时间、不同羊群而有差别,因此为羊群准备水源时要宁多勿少。

饮水次数应根据天气及牧地性质等具体条件而定。一般夏季每日饮羊至少2~3次。其它季节每日至少一次。

冬季放牧前应先饮水,最好饮井水,以免因口渴在牧地吃雪或饮带冰的水,特别是空肚饮冷水,容易导致流产。

马:俗话说“草膘、料力、水精神”,说明水对马生活的重要性。马的唾液及其它消化液每日分泌量很高。在供水不足时,唾液及其它消化液的分泌量就会相应减少,且口渴时马往往会拒绝采食干饲料。所以应给马匹每日足够的优质、清洁的饮水,水温以9~10℃为宜。不工作的马匹应先饮后喂;工作后的马匹,汗干后先让它采食少量草后,再饮少量水,等喂完以后再饮,否则易引起蹄叶炎及胃肠疾病等。不工作的马在喂前可一次饮完。

马匹喂饮次数,一般每日为3~4次。