Транспирация — описание метаболизма растений и вывода влаги

Что такое транспирация?

Транспирация – термин, отражающий процессы движения воды по организму растения с последующим выведением через поверхность внешних органов (листья, стебли). Большая часть жидкости выводится через устьичные щели (около 95-99%) и лишь оставшиеся 1-5% воды участвуют в прямых реакциях обмена в организме растительной клетки.

Каково значение транспирации?

Клетки листа активно поглощают воду, которая выносит из почвы растворенные в ней питательные вещества.

Без транспирации листья не будут снабжаться достаточным количеством воды, так как за счет корневого давления поступает лишь небольшое ее количество. Питание растений напрямую связано с испарением.

Благодаря парам влаги листья защищены от негативного воздействия солнечных лучей, не перегреваются и сохраняют температуру в оптимальных пределах. Это позволяет всем физиологическим и биохимическим процессам продолжаться без ошибок.

Если нарушена транспирация, растение страдает от ожогов, вянет и замедляется фотосинтез. Благодаря испарению воды даже в жаркие дни можно почувствовать легкую прохладу листьев.

Функции транспирации

Вода поглощается растением из почвы, откуда она распространяется по организму благодаря наличию проводящей ткани (ксилемы). Вода удаляется через специальные устьица; при удалении жидкости через органы транспирации растений устьица открываются, в результате чего углекислый газ может попасть в организм растения.

Другая особенность явлений транспирации состоит в том, что в ходе этого физиологического процесса растительный организм охлаждается, улучшается поступление питательных веществ к функциональным частям растительного организма, а также изменяется осмотическое давление в растительных клетках, что во многом определяет тургор. Помимо прочего, благодаря возникновению явлений транспирации реализуются процессы (предварительным условием возникновения которых является наличие Н20): фотосинтеза, роста, развития и метаболизма растительных клеток. Суммируем функции транспирации:

• участвует в обеспечении фотосинтетических процессов водой;
• участвует в испарении воды из листьев и стеблей;
• охлаждает растительный макроорганизм;
• улучшает поступление питательных веществ и воды к клеткам растений;
• изменяет осмотическое давление в растительных клетках;
• влияет на тургор;
• открываются устьица, которые позволяют растению активно поглощать углекислый газ.

Через какую часть листовой пластинки происходит?

В процессе испарения участвуют стебли, цветки и преимущественно листья. Кожица листа снабжена микроскопическими отверстиями (устьицами), расположенными в пространстве между двумя клетками. Через устьица происходит газообмен и испарение влаги.

Основная их часть расположена на нижней стороне поверхности листового металла. Замыкающие клетки реагируют на изменения температуры, света и влажности, открываясь или закрываясь, регулируя количество воды, теряемой листьями.

Водные покрытосеменные, листья которых опираются на воду нижней стороной, на верхней стороне имеют устьица. В них нет недостатка воды, но есть необходимость выпарить излишки.

Примеры транспирации

В зависимости от различий в органах испарения воды будут наблюдаться разные виды транспирационных явлений:

• устьичная и чечевицеобразная транспирация;
• кутикулярное дыхание.

Стоматальная транспирация

В ходе этого процесса вода удаляется благодаря наличию на поверхности листа специальных устьиц. При удалении влаги из листьев вода на последнем участке пути к наружной поверхности органа выделения переходит в паровую форму существования (водяной пар) и удаляется через поверхность устьиц. Этот тип удаления жидкости можно также назвать транспирацией листьев.

Кутикулярное дыхание

Оболочка – восковой покров листьев растений. Кутикулярное испарение воды происходит в засушливых условиях, когда устьица на листьях закрыты. Благодаря кутикулярному дыханию теряется около 5-10% воды.

Лентикулярная транспирация

Хрусталиковая гидратация – это процесс высвобождения жидкости с помощью линз. Линзы представляют собой небольшие пористые структуры, которые встречаются не во всех семействах растений. Процент воды, удаленной при этом методе экстракции, значительно меньше, чем при других примерах этого процесса.

Почему происходит главным образом через листья?

Основная часть влаги испаряется через листья, ведь именно на поверхности имеются специальные устьица, созданные природой для этого процесса.

Приспособления, которые снижают процесс

Интенсивное испарение может снизить вкусовые и питательные свойства сельскохозяйственных культур. По этой причине принимают меры по уменьшению испарения:

1. В теплицах и теплицах воздух насыщают водяными парами, проводят освежающий полив и опрыскивание.Насыщать воздух паровой влагой эффективнее утром.
2. Транспирацию можно регулировать правильным минеральным удобрением. Растения производят большую площадь поверхности листьев, но используют меньше воды для получения оптимального количества питательных веществ.
3. Скорость транспирации снижается с увеличением концентрации CO2 в окружающей среде. При низкой относительной влажности испарение увеличивается, тогда помогает углекислый газ. Повышение концентрации достигается внесением в почву навоза, коры, торфа и мульчирующих материалов.
4. В домашних условиях для повышения влажности используют специальные увлажнители и декоративные фонтанчики.

Факторы, которые влияют на транспирацию

Выделим наиболее важные факторы окружающей среды, активно влияющие на процессы транспирации:

• температура;
• почвенно-влажностный режим;
• скорость ветра.

При значительном повышении температурного фактора устьица открываются, в результате чего скорость выделения воды (особенно устьичной) значительно увеличивается.

При высокой влажности любой процесс испарения затруднен, но для процесса транспирации и ее скорости важна взаимосвязь между почвой и влажностью. Если влаги в почве больше, чем в воздухе, скорость удаления жидкости увеличивается.

Ветер сдувает капельки влаги с поверхности листьев, в результате чего образуются новые. Чем выше скорость ветра, тем больше скорость транспирационных процессов.

Влияние погодных условий

Наиболее интенсивное испарение происходит днем ​​при высокой влажности и температуре воздуха. При понижении температуры устьичные щели начинают сужаться и закрываться. При низких температурах ночью оно может полностью остановиться. Таким образом, система предотвращает перегрев и избыток влаги.

Существует прямая связь – чем более насыщены влагой воздух и почва, тем крупнее размеры листьев. Они имеют яркую окраску и множество крупных устьиц.

Сколько влаги уходит?

За сезон листья испаряют количество влаги, во много раз превышающее их собственную массу. Даже для комнатных растений цифры значительны.

Кукуруза теряет в сутки до 4-5 стаканов влаги, капуста – более 1 литра, береза ​​– более 60 литров.

Испарение более 1 г воды с поверхности листа площадью 1 дм2 приводит к недостатку влаги.

Транспирация как часть круговорота воды

Транспирационные процессы растений участвуют в круговороте воды в природе. Испарение с надземных органов растений является частью эвапотранспирации. Затем образуются осадки, из которых жидкость с дождем попадает в почву, откуда снова поглощается растениями с последующим испарением.

Биологический процесс распределения и испарения воды в растительном организме представляет собой довольно сложную теоретическую часть ботанической науки, но понимание основных принципов и закономерностей транспирационных явлений в растениях позволяет человеку понять происхождение воды на поверхности стеблей и листья (а также чечевица) растений в разные периоды времени.

Кратко о газообмене и дыхании

У растений нет отдельных органов дыхания. Основная часть кислорода, необходимого для дыхания, поступает через те же устьица, расположенные у основания листа. При этом через них удаляется углекислый газ и испаряется лишняя вода.

При фотосинтезе, наоборот, поглощается углекислый газ (СО2) и выделяется кислород (О2). Для процесса фотосинтеза используется только световой день, а дыхание происходит круглосуточно.

Несмотря на это, выделение кислорода при фотосинтезе значительно превышает расход на дыхание. Это позволяет растению насыщать окружающий воздух кислородом.

Водный баланс и углеродное питание, похоже, находятся в противоречии. При интенсивном испарении устьица сильно расширяются. Вода выходит наружу, и могут возникнуть негативные последствия. Но при этом улучшается поступление углерода за счет увеличения притока через открытые устьица.

Связь процессов здесь очевидна:

1. Растения должны дышать и потреблять кислород через листья.
2. В результате фотосинтеза растение через устьичные клетки использует углекислый газ и направляет его на образование хлорофилла.
3. Образовавшийся кислород выходит на поверхность через открытые трещины.
4. Вместе с кислородом через устьица выходит водяной пар. Это транспирация.

Растение регулирует газообмен и процесс транспирации путем закрытия и открытия устьичных щелей на листьях.

Интенсивность

На процесс испарения воды влияет множество факторов:

• время суток;
• состояние окружающей среды;
• размер и количество устьиц;
• размер листовой пластинки.

На интенсивность также влияют фаза развития растения и его возраст.

Одно и то же растение при разных обстоятельствах может терять разное количество воды. Факторы, влияющие на скорость испарения:

• активное солнечное освещение;
• движение воздушных масс;
• температура и влажность воздуха;
• уровень грунтовых вод.

Процесс замедляется в затененных местах, защищенных от пронизывающих ветров местах, на сухих почвах и в ночное время при понижении температуры воздуха.

Если в почве в теплую погоду достаточно воды, устьица многих растений на ночь не закрываются. У некоторых видов устьица открыты только днем. При неблагоприятных условиях устьичные щели могут быть полностью или частично закрыты и открываться лишь при наступлении оптимальных условий.

Если условия выращивания близки к нормальным, количество воды, поглощаемой растением и выделяемой при испарении, практически одинаково.

Интенсивность транспирации у разных растений в течение суток может существенно различаться. Условно их можно разделить на три группы:

1. Устьица закрыты ночью и открыты на рассвете.Но при недостатке влаги за размером трещин следят в течение суток. В эту группу входят зерновые культуры.
2. Устьица днем ​​закрыты, вечером открыты. Активная транспирация происходит ночью. Таковы свойства гороха и свеклы.
3. Растения с толстыми листьями, например капуста, на ночь открывают устьица. В течение дня корректируют размер щелей в зависимости от влажности почвы и воздуха.

Читайте также: Автотрофы – кто это такие простым языком и что про них надо знать