ТРАНСПІРАЦІЯ РОСЛИН: ПРОЦЕС, ФАКТОРИ ТА ЗНАЧЕННЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

Транспірації рослин і рослинні залишків організмів є процесом втрати води в газоподібному формі , яка відбувається через продихи, які є спеціалізованими структурами , розташовані в листових пластинках.

Потіння пов'язане з різними фізіологічними процесами в рослинах, які постійно поглинають і втрачають воду. Завдяки цьому гомеостатичному механізму відбувається більша частина випаровування води, оскільки атмосферний вуглекислий газ, необхідний для фотосинтетичних процесів, поглинається.

Продихи Zebrina spp. (Джерело: AioftheStorm через Wikimedia Commons)

В середньому лист може обмінюватися до 100% вмісту води з навколишнім середовищем під час спекотного, сухого та сонячного дня. Аналогічно, розрахунки, зроблені деякими авторами, дозволяють оцінити, що за життя рослини вона може втратити масу, еквівалентну більш ніж 100 разів більше свіжої ваги через листя через потовиділення.

Багато фізіологів та екофізіологів займаються "вимірюванням" швидкості транспірації рослин, оскільки це може дати їм інформацію про їх фізіологічний стан і навіть про деякі екологічні умови, яким рослини постійно піддаються.

Де і чому виникає потовиділення?

Потіння визначається як втрата води у вигляді пари і є процесом, який відбувається головним чином через листя, хоча він також може відбуватися, але в значно меншій мірі, через невеликі «отвори» (сочевиці) в корі. стебел і гілок.

Це відбувається завдяки існуванню градієнта тиску пари між поверхнею листя та повітрям, тому виводиться, що він виникає через збільшення внутрішнього тиску водяної пари в листках.

Таким чином він стає більшим, ніж пари, що оточують листкову пластинку, що може призвести до його дифундування від більш концентрованої зони до менш концентрованої.

Продихи

Продихи в епідермісі лілії. Віаско

Цей процес можливий завдяки існуванню структур, які «переривають» безперервність листкової поверхні (епідермісу) і відомі як продихи.

Продихи дозволяють «контролювати» вивільнення водяної пари з листя, уникаючи випаровування шляхом прямої дифузії з епідермальних тканин, що відбувається пасивно і без будь-якого типу контролю.

Стома складається з двох "охоронних" клітин, що мають форму "ковбаси" або "нирки", які утворюють пороподібну структуру, закриття або відкриття якої контролюється різними гормональними та екологічними подразниками:

- Можна сказати, що в темних умовах, з внутрішнім дефіцитом води та при екстремальних температурах, продихи залишаються закритими, "намагаючись" уникнути великих втрат води через потовиділення.

- Наявність сонячного світла, велика доступність води (зовнішньої та внутрішньої) та «оптимальна» температура сприяють відкриттю устья та збільшенню частоти транспірації.

Коли клітини гуару наповнюються водою, вони стають твердими, внаслідок чого відкриваються пори стоми; Це протилежне тому, що відбувається, коли води не вистачає, тобто коли продихи залишаються закритими.

Процес потовиділення

Схема процесу транспірації в рослині (Джерело: Laurel Jules через Wikimedia Commons)

Після уточнення поняття продихи процес потовиділення відбувається наступним чином:

1- Вода, що транспортується в ксилемі судинних рослин, дифундує до позакореневих тканин, особливо до клітин мезофілу.

2- Згадана вода може випаровуватися внаслідок високих температур і сонячного опромінення; Утворена таким чином водяна пара залишається в характерних повітряних просторах, що знаходяться в мезофілі (він "концентрований").

3- Ця водяна пара рухається шляхом дифузії у повітря, коли продихи відкриваються, або у відповідь на якийсь фітогормон (речовина, яка регулює ріст рослин), стан навколишнього середовища тощо.

Відкриття стоми передбачає обмін водяної пари з рослини в атмосферу, але в той же час це дозволяє дифузію вуглекислого газу з повітря в позакореневі тканини - процес, який відбувається в основному за рахунок градієнта концентрації.

Фактори, що впливають на потовиділення

Існує кілька факторів, які впливають на транспірацію, хоча їх значення стосується типу розглянутих рослин.

Вплив швидкості вітру на швидкість транспірації (Джерело: DGmann)

Зовнішні фактори

З екологічної точки зору потовиділення значно залежить від сонячної радіації та температури, а також від наявності води в ґрунті, дефіциту тиску пари повітря, швидкості вітру тощо.

Вплив швидкості вітру на швидкість транспірації (Джерело: DGmann)

Для деяких рослин концентрація зовнішнього вуглекислого газу (СО2) також є ключовим елементом у регулюванні потовиділення (устяне відкриття). Деякі тексти вказують на те, що коли внутрішні рівні СО2 значно знижуються, захисні клітини дозволяють відкрити устічну пору, щоб полегшити потрапляння зазначеного газу.

Вплив температури на швидкість транспірації (Джерело: DGmann)

Внутрішні фактори

В анатомічному контексті частота транспірації сильно різниться залежно від зовнішніх характеристик поверхні листя (а також площі листкової поверхні). У більшості судинних рослин листя зазвичай вкриті "восковими шарами", які в сукупності відомі як кутикула.

Вплив площі листя на швидкість транспірації (Джерело: DGmann через Wikimedia Commons)

Кутикула має сильно гідрофобну структуру (яка відштовхує воду), тому перешкоджає потовиділенню простим випаровуванням з паренхіми листя на поверхню і, таким чином, перешкоджає повній десикації клітин листової тканини.

Наявність або відсутність "ефективної" кутикули при утримуванні водяної пари обумовлює транспіраційну швидкість судинної рослини. Крім того, здатність до всмоктування води коренів також може бути чинником, що обумовлює потовиділення.

Абсцизова кислота (АБА) - це фітогормон, пов’язаний із потовиділенням: він сприяє закриттю устья, інгібуючи частину ферментів, необхідних для потрапляння води у захисні клітини продихів, перешкоджаючи їх розкриттю.

Зазвичай це речовина, яка виробляється для того, щоб "повідомити" рослині про наявність дефіциту води з кореневих тканин.

Важливість

Тепловий гомеостаз

Вода є одним з найважливіших природних ресурсів для всіх живих організмів, тому рослини не є винятком. Тому всі процеси, пов’язані з обміном води між рослиною та навколишнім середовищем, мають надзвичайно важливе значення для її виживання.

З точки зору теплового гомеостазу, потовиділення має важливе значення для розсіювання тепла, що генерується сонячним випромінюванням. Це розсіювання відбувається завдяки тому, що молекули води, що потрапляють в атмосферу у вигляді водяної пари, мають велику кількість енергії, що розриває зв’язки, які «утримують» їх у рідкому вигляді.

Вихід молекули води «залишає позаду» масу молекул, яка має менше енергії, ніж ті, що були розсіяні, що сприяє охолодженню залишків «тіла» води, а отже, і всієї рослини.

Водний транспорт за допомогою негативного гідростатичного тиску

Коли коефіцієнт транспірації в листках дуже високий, водний стовпчик в ксилемі, який є частиною судинної системи багатьох рослин, швидко піднімається з коренів, сприяючи поглинанню коренями води та інших сполук і поживних речовин у підлогу.

Таким чином, вода переміщується з землі в атмосферу всередині рослин завдяки негативному гідростатичному тиску, який чинять листя під час транспірації, що відбувається завдяки згуртованим властивостям води, яка підтримує високу напругу протягом усієї довжина водного стовпа в ксилемі.

Іншими словами, випаровування води та її вивільнення шляхом транспірації забезпечує більшу частину енергії, необхідної для руху води вгору, завдяки наявності градієнта водного потенціалу між листковими листками та атмосферою.

Фотосинтез

Оскільки потовиділення стосується не лише втрати води у вигляді пари, але й передбачає потрапляння вуглекислого газу в позакореневі тканини, цей процес також має надзвичайно важливе значення для фотосинтезу, оскільки СО2 є важливим для синтезу харчових речовин.

Список літератури

1. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2000). Основи фізіології рослин (№ 581.1). McGraw-Hill Interamericana.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2014). Енциклопедія Британіка. Отримано 5 січня 2020 року з веб-сайту www.britannica.com/science/transpiration
3. Таїз, Л., і Цайгер, Е. (2002). Фізіологія рослин.
4. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, & Murphy, A. (2015). Фізіологія та розвиток рослин.
5. Turtenwald, K. (2018). Наукові роботи. Отримано 8 січня 2020 року з веб-сайту www.sciencing.com