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Transport in plants · ⁨植物における物質輸送⁩

IGCSE Biology · ⁨IGCSE 生物⁩ · Topic 8 · ⁨トピック 8⁩

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5:54

植物の輸送

高い木は毎日、ポンプもなく可動部もなく、水百メートルを空へ持ち上げます。葉からの蒸発だけを使ってそれを行います…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨英語ナレーション・英語+中文字幕 burning-in⁩

8.1

Xylem and phloem · ⁨木部と篩部⁩

Syllabus · ⁨シラバス⁩
English
Core Supplement
1 State the functions of xylem and phloem: (a) xylem – transport of water and mineral ions, and support (b) phloem – transport of sucrose and amino acids 3 Relate the structure of xylem vessels to their function, limited to: (a) thick walls with lignin (details of lignification are not required) (b) no cell contents (c) cells joined end to end with no cross walls to form a long continuous tube
2 Identify in diagrams and images the position of xylem and phloem as seen in sections of roots, stems and leaves of non-woody dicotyledonous plants
日本語
コア サプリメント
1 木部および篩部の機能を述べる:(a) 木部 – 水および無機イオンの輸送、支持 (b) 篩部 – スクロースおよびアミノ酸の輸送 3 木部導管の構造と機能の関係を、以下に限定して説明する:(a) リグニンを含む厚い壁(リグニン化の詳細は不要) (b) 細胞内容物がない (c) 細胞が端同士で連結され、横隔膜がなく長い連続した管を形成する
2 図や画像において、非木質双子葉植物の根、茎、葉の断面で見られる木部および篩部の位置を識別する

Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

English

Plants have two transport tissues that run through the roots, stems and leaves:

  • xylem 木质部 — carries water and mineral ions 矿物质离子 up from the roots, and gives the plant support 支撑.
  • phloem 韧皮部 — carries sucrose 蔗糖 and amino acids 氨基酸 to wherever they are needed.

In a root, stem or leaf, the xylem and phloem lie side by side in vascular bundles 维管束.

Xylem structure (Supplement)

Xylem is made of long tubes called vessels 导管, well suited to carrying water:

  • their walls are thick and strengthened with lignin 木质素, which also helps support the plant.
  • the cells are dead and empty (they have no cell contents), so water flows through freely.
  • the cells are joined end to end with no walls across the tube, making one long, continuous pipe.
日本語
野に立つ高い木
木は根から水を引き上げ、木部導管を通じて上部へ運ぶ。

植物には根、茎、葉を通る2つの輸送組織がある:

  • 木部 — 根から水と無機イオンを運び、植物に支持を与える。
  • 篩部 — スクロースとアミノ酸を必要な場所に運ぶ。

根、茎、葉において、木部と篩部は維管束内で隣り合って配置されている。

木部の構造(追加事項)

木部は、水を運ぶのに適した長い管である導管で構成されている:

  • 壁は厚く、植物の支持にも役立つ** lignin(リグニン)**で強化されている。
  • 細胞は死んで中身がない(細胞内容物がない)ため、水は自由に流れる。
  • 細胞は管の端同士で接合されており、管の横壁上がないため、1本の長い連続したパイプになっている。
横並びの木部と篩部: 木部はリグニンの壁を持つ死んだ中空細胞の管で水を運ぶのに対し、篩部は筛板を持つ生きた細胞でスクロースを双方向に運ぶ
木部は死んだリグニン強化管を通じて水を上げ、篩部は生細胞内でスクロースを運びます
茎の一部の断面顕微写真: 外側の近くに輪状に配置された維管束内の赤く染色された木部細胞の塊と、中央を満たす大きな淡色の薄壁細胞(髄)
茎の断面:赤く染色された木部は維管束内にあり、縁近くにあります
Explore · ⁨探索⁩

Xylem and phloem route · ⁨木部と篩部の通路⁩

Watch water and sugar move through different plant transport tissues. · ⁨水と糖が異なる植物輸送組織を通過する様子を見よ。⁩

Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
English 日本語
xylem/ˈzaɪləm/ 木質部
mineral ions/ˈmɪnərəl ˈaɪɒnz/ 鉱物イオン
support/səˈpɔːt/ 支持体
phloem/ˈfləʊɪm/ 篩管
sucrose/ˈsuːkrəʊs/ スクロース
amino acids/əˈmiːnəʊ ˈæsɪdz/ アミノ酸
vascular bundles/ˈvæskjʊlə ˈbʌndlz/ 維管束
vessels/ˈveslz/ 血管
lignin/ˈlɪɡnɪn/ リグニン
root hair cells/ruːt heə selz/ 根毛細胞
root hairs/ruːt heəz/ 根毛
surface area/ˈsɜːfɪs ˈeərɪə/ 表面積
cortex/ˈkɔːteks/ 皮質
mesophyll/ˈmesəfɪl/ 葉肉
stain/steɪn/ 染色
8.2

Water uptake · ⁨水分の取り込み⁩

Syllabus · ⁨シラバス⁩
English
Core Supplement
1 Identify in diagrams and images root hair cells and state their functions
2 State that the large surface area of root hairs increases the uptake of water and mineral ions
3 Outline the pathway taken by water through the root, stem and leaf as: root hair cells, root cortex cells, xylem, mesophyll cells
4 Investigate, using a suitable stain, the pathway of water through the above-ground parts of a plant
日本語
コア サプリメント
1 図や画像において根毛細胞を識別し、その機能について述べる
2 根毛の大きな表面積が水および無機イオンの取り込みを増加させることを述べる
3 根毛細胞、根皮層細胞、木部、葉肉細胞を経る植物体内での水の移動経路を概説する
4 適切な染色剤を用いて、地上部の植物における水の移動経路を検証する

Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

English

Water and mineral ions enter the plant through root hair cells 根毛细胞. The huge number of root hairs 根毛 gives a very large surface area 表面积, which speeds up the uptake of water and mineral ions.

The water then follows this pathway:

root hair cells → root cortex 皮层 cells → xylem → mesophyll 叶肉 cells in the leaf.

You can show this pathway by standing a plant or a white flower in water that contains a coloured stain 染色剂. The stain is carried up the xylem and colours the veins.

日本語

水と無機イオンは根毛細胞を通じて植物に入り、膨大な数の根毛により非常に大きな表面積が得られ、水と無機イオンの取り込みが加速される。

その後、水はこの経路に従って流れる:

根毛細胞 → 根の皮層細胞 → 木部 → 葉の葉肉細胞。

この経路を示すには、有色の染料を含む水中に植物または白い花を立てる。染料は木部を通じて上昇し、脈を染める。

土壌中の根毛によって取り込まれた水が茎の木部を上昇し、蒸散によって水蒸気として葉から放出される全体像を示す植物
水は根毛によって吸収され、木部を通って上へ運ばれ、葉から蒸散して失われます
Explore · ⁨探索⁩

Water uptake by root hairs · ⁨根毛による水の吸収⁩

Root hair cells take in water by osmosis — water moves from the dilute soil into the more concentrated cell. · ⁨根毛細胞は浸透圧によって水を取り込む — 希薄な土壌から濃度の高い細胞へ水が移動する。⁩

8.3

Transpiration · ⁨蒸散⁩

Syllabus · ⁨シラバス⁩
English
Core Supplement
1 Describe transpiration as the loss of water vapour from leaves
2 State that water evaporates from the surfaces of the mesophyll cells into the air spaces and then diffuses out of the leaves through the stomata as water vapour
4 Explain how water vapour loss is related to: the large internal surface area provided by the interconnecting air spaces between mesophyll cells and the size and number of stomata
5 Explain the mechanism by which water moves upwards in the xylem in terms of a transpiration pull that draws up a column of water molecules, held together by forces of attraction between water molecules
3 Investigate and describe the effects of variation of temperature and wind speed on transpiration rate 6 Explain the effects on the rate of transpiration of varying the following factors: temperature, wind speed and humidity
7 Explain how and why wilting occurs
日本語
コア サプリメント
1 蒸散を、葉からの水蒸気の放出として説明する
2 水が葉肉細胞の表面から蒸発し気隙に入り、その後気孔を通じて水蒸気として葉の外へ拡散することを述べる
4 水蒸気の放出が、葉肉細胞間の相互接続気隙によって提供される大きな内面積、および気孔のサイズと数とどのように関連しているかを説明する
5 蒸散引張力によって引き上げられた水分子の柱が、水分子間の引力によって结合在一起されているという観点から、木部内での水の昇降メカニズムを説明する
3 温度および風速の変化が蒸散速度に与える影響を検証・説明する 6 以下の要因を変化させた際の蒸散速度への影響を説明する:温度、風速、湿度
7 萎凋が how および why 起こるか説明する

Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

English

Transpiration 蒸腾作用 is the loss of water vapour 水蒸气 from the leaves.

  • Water evaporates 蒸发 from the wet surfaces of the mesophyll cells into the air spaces 气腔 inside the leaf.
  • The water vapour then diffuses 扩散 out of the leaf through the stomata 气孔.

What changes the rate of transpiration

Factor Transpiration is faster when… Why
temperature 温度 it is hotter water evaporates faster
wind speed 风速 it is windier wind carries the water vapour away
humidity 湿度 (Supplement) the air is drier a bigger difference makes water diffuse out faster

Worked example. In a potometer the air bubble moves 60 mm in 5 minutes. Find the rate of water uptake, and say what happens when a fan is switched on. Rate = distance ÷ time = 60 ÷ 5 = 12 mm per minute. Always give a rate its full unit, "mm per minute", not just "12". A fan raises the wind speed, which carries water vapour away from the leaf, so transpiration speeds up and the bubble moves further in the same 5 minutes.

How water rises up the xylem (Supplement)

As water vapour leaves the leaf, it pulls more water up behind it. This pull is called the transpiration pull 蒸腾拉力. The water molecules stick to one another by forces of attraction 吸引力, so they are drawn up the xylem together as one long column 水柱 of water.

Wilting (Supplement)

If a plant loses water faster than it can take it up, its cells become soft and the plant wilts 萎蔫 — the leaves and stem droop. This often happens on a hot, dry, windy day.

日本語

蒸散とは、葉からの水蒸気の喪失のことである。

  • 水は葉肉細胞の湿った表面から蒸発し、葉内部の空隙に入る。
  • 水蒸気は次に気孔を通じて葉の外へ拡散する。
葉の拡大写真: 水は木部を上昇し、湿った葉肉細胞から蒸発して空隙に入り、水蒸気が開口した気孔を通じて拡散して出る
水は葉肉から蒸発し、水蒸気として気孔から拡散して出る

蒸散速度に影響を与える要因

要因 蒸散が速くなる条件… なぜか
温度 暑い時 水が速く蒸発するため
風速 風が強い時 風が水蒸気を遠ざけるため
湿度(追加事項) 空気が乾燥している時 差が大きいため、水が速く外へ拡散する

** worked example.** ポテロメータにおいて気泡が60 mmを5 分で移動する場合、水分吸収速度を求め、ファンをオンにしたときの変化を説明せよ。速度 = 距離 ÷ 時間 = 60 ÷ 5 = 12 mm/分。必ず完全な単位「mm/分」を与え、単に「12」とするのは不適切である。ファンは風速を上げ、葉から水蒸気を遠ざけるため、蒸散作用が加速され、同じ5 分間で気泡はより遠くへ移動する。

水が木部を上升する仕組み(追加事項)

水蒸気が葉から逃げる際、その背後に更なる水を引っぱり上げる。この引き力を蒸散引張力という。水分子同士は引力で引き寄せられるため、1本の長い水柱として一体となって木部を引き上げられる。

萎凋(追加事項)

植物が水分を吸い上げるよりも早く失うと、細胞は柔らかくなり植物は萎凋する— 葉と茎が垂れ下がる。これはしばしば暑い乾燥した windyな日に起こる。

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The transpiration stream · ⁨蒸散流⁩

Water is pulled up the plant in a continuous stream, from the roots to the leaves where it evaporates. · ⁨水は根から葉まで連続した流れとして植物内を汲み上げられ、そこで蒸発する。⁩

Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
English 日本語
transpiration/trænspəˈreɪʃn/ 蒸散作用
water vapour/ˈwɔːtə ˈveɪpə/ 水蒸気
evaporates/ɪˈvæpəreɪts/ 蒸発する
air spaces/eə ˈspeɪsɪz/ 空気隙間
diffuses/dɪˈfjuːzɪz/ 拡散する
stomata/ˈstəʊmətə/ 気孔
temperature/ˈtemprɪtʃə/ 温度
wind speed/wɪnd spiːd/ 風速
humidity/hjuːˈmɪdɪti/ 湿度
transpiration pull/trænspəˈreɪʃn pʊl/ 蒸散引張力
forces of attraction/ˈfɔːsɪz ɒv əˈtrækʃn/ 引力
column/ˈkɒlʌm/ column
wilts/wɪlts/ 萎凋
Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
8.4

Translocation (Supplement) · ⁨輸送(追加事項)⁩

Syllabus · ⁨シラバス⁩
English
Core Supplement
1 Describe translocation as the movement of sucrose and amino acids in phloem from sources to sinks
2 Describe: (a) sources as the parts of plants that release sucrose or amino acids (b) sinks as the parts of plants that use or store sucrose or amino acids
3 Explain why some parts of a plant may act as a source and a sink at different times
日本語
コア サプリメント
1 輸送を、篩部内でのスクロースおよびアミノ酸の源から sink への移動として説明する
2 以下を説明する:(a) 源とは、スクロースまたはアミノ酸を放出する植物の部位のこと (b) sink とは、スクロースまたはアミノ酸を使用または貯蔵する植物の部位のこと
3 植物の一部が異なる時期に源およびsinkとして機能しうる理由を説明する

Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

English

Translocation 转运 is the movement of sucrose and amino acids in the phloem, from sources 源 to sinks 库.

  • sources are the parts that release sucrose or amino acids — for example the leaves, which make sugar by photosynthesis.
  • sinks are the parts that use or store them — for example growing roots, or a storage organ.
日本語

輸送とは、篩部におけるスクロースとアミノ酸の移動であり、源から** Sink( sink)**へ向かう。

  • 源は、スクロースやアミノ酸を放出する部位であり、例えば光合成によって糖を作る葉などである。
  • シンクは、それらを用いるか貯蔵する部位であり、例えば成長中の根や貯蔵器官などである。
樹皮部を流れるスクロースの矢印付きの葉のラベル付け:産生源としてスクロースを作る葉、生育中の芽へ上向きおよび根へ下向きのスクロース輸送を示す矢印、両方を(tfins)としてラベル付け
篩管はスクロースを源からシンクへ輸送し、その方向は変化することがある
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Translocation in the phloem · ⁨篩管における移動⁩

Phloem carries dissolved sugars from where they are made (the source) to where they are used or stored (the sink). · ⁨篩管は、生産場所(源)から消費・貯蔵場所( Sink )へと溶解した糖を運ぶ。⁩

Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
English 日本語
translocation/trænsləʊˈkeɪʃn/ 異化輸送
sources/ˈsɔːsɪz/ 光源
sinks/sɪŋks/ 沈む
8.4

Exam tips · ⁨試験対策⁩

English
  • Xylem: water and mineral ions, upward only, plus support — its cells are dead, with thick lignin walls. Phloem: sucrose and amino acids, in living cells.
  • Learn the water pathway: root hair cell → cortex → xylem → mesophyll.
  • Transpiration = evaporation from the mesophyll, then diffusion out of the stomata. It is faster when hotter, windier or drier.
  • Water rises by the transpiration pull; the water molecules hold together as a column.
  • Translocation goes from a source (where sugar is made or stored) to a sink (where it is used). The direction can change with the season.
日本語
  • 木質部:水と無機イオン、上昇のみ、および支持機能——死んだ細胞で、厚いリグニン壁を持つ。篩管:スクロースとアミノ酸、生きた細胞内での輸送。
  • 水の経路を学ぶ:根毛細胞 → 皮層 → 木質部 → 葉肉。
  • 蒸散作用=葉肉からの蒸発、そして気孔からの拡散。温度が高い、風が強い、乾燥している場合により速い。
  • 水は蒸散引張力によって引き上げられ、水分子同士が結合して柱状になっている。
  • 転流は、源(糖が生産または貯蔵される場所)からシンク(使用される場所)へ行われる。季節によって方向が変わることもある。

Interactive lessons on this topic · ⁨このトピックのインタラクティブ授業⁩

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Past Papers · ⁨過去問⁩

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