ТРАНСПИРАЦИЯ РАСТЕНИЙ: ПРОЦЕСС, ФАКТОРЫ И ЗНАЧЕНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

Транспирации растений и растительные остатков организмов являются процессом потери воды в газообразной форме , которая происходит через устьице, которые являются специализированными структурами , расположенные в листовых пластинках.

Потоотделение связано с различными физиологическими процессами у растений, которые постоянно поглощают и теряют воду. Благодаря этому гомеостатическому механизму происходит большая часть испарения воды, так как атмосферный углекислый газ, необходимый для фотосинтетических процессов, поглощается.

Устьица Zebrina spp. (Источник: AioftheStorm через Wikimedia Commons)

В среднем лист может обменивать до 100% своей воды с окружающей средой в жаркий, сухой и солнечный день. Точно так же расчеты, сделанные некоторыми авторами, позволяют оценить, что в течение жизни растение может терять через листья массу, более чем в 100 раз превышающую его свежий вес, из-за потоотделения.

Многие физиологи растений и экофизиологи занимаются "измерением" скорости транспирации растений, поскольку это может дать им информацию об их физиологическом состоянии и даже некоторых условиях окружающей среды, которым растения постоянно подвергаются.

Где и почему возникает потоотделение?

Потоотделение определяется как потеря воды в виде пара и представляет собой процесс, который происходит в основном через листья, хотя он также может происходить, но в гораздо меньшей степени, через небольшие «отверстия» (чечевички) в коре. стеблей и ветвей.

Это происходит из-за наличия градиента давления пара между поверхностью листа и воздухом, следовательно, это происходит из-за увеличения внутреннего давления водяного пара в листьях.

Таким образом, он становится больше, чем у пара, который окружает пластинку листа, что может вызвать его диффузию из более концентрированной зоны в менее концентрированную.

Устьица

Устьица в эпидермисе лилии. Виаскос

Этот процесс возможен из-за наличия структур, которые «прерывают» целостность поверхности листа (эпидермиса) и известны как устьица.

Устьица позволяют «контролируемому» выпуску водяного пара из листьев, избегая испарения путем прямой диффузии из эпидермальных тканей, которая происходит пассивно и без какого-либо контроля.

Стома состоит из двух «замыкающих» клеток, которые имеют форму «колбасы» или «почки», которые образуют порообразную структуру, закрытие или открытие которой контролируется различными гормональными и экологическими стимулами:

- Можно сказать, что в темноте, при внутреннем дефиците воды и при экстремальных температурах устьица остаются закрытыми, «стараясь» избежать больших потерь воды через потоотделение.

- Наличие солнечного света, обильная доступность воды (внешней и внутренней) и «оптимальная» температура способствуют открытию устьиц и увеличению скорости дыхания.

Когда клетки гуара наполняются водой, они становятся набухшими, в результате чего открываются устьичные поры; Это противоположно тому, что происходит при нехватке воды, когда устьица остаются закрытыми.

Процесс потоотделения

Схема процесса транспирации в растении (Источник: Лорел Жюль через Wikimedia Commons)

После уточнения понятия устьиц процесс потоотделения происходит следующим образом:

1. Вода, переносимая ксилемой сосудистых растений, диффундирует к лиственным тканям, особенно к клеткам мезофилла.

2- Указанная вода может испаряться в результате высоких температур и солнечного излучения; Образовавшийся таким образом водяной пар остается в характерных воздушных пространствах мезофилла (он «концентрируется»).

3- Этот водяной пар распространяется путем диффузии в воздух, когда устьица открываются, либо в ответ на какой-либо фитогормон (вещество, регулирующее рост растений), условия окружающей среды и т. Д.

Открытие устьицы подразумевает обмен водяным паром от растения к атмосфере, но в то же время это обеспечивает диффузию углекислого газа из воздуха в листовые ткани, процесс, который происходит в основном из-за градиента концентрации.

Факторы, влияющие на потоотделение

На транспирацию влияет множество факторов, хотя их важность зависит от типа рассматриваемого растения.

Влияние скорости ветра на скорость транспирации (Источник: DGmann)

Внешние факторы

С экологической точки зрения потоотделение в значительной степени зависит от солнечной радиации и температуры, а также от наличия воды в почве, дефицита давления паров воздуха, скорости ветра и т. Д.

Влияние скорости ветра на скорость транспирации (Источник: DGmann)

Для некоторых растений концентрация внешнего углекислого газа (CO2) также является ключевым элементом в регулировании потоотделения (устьичных отверстиях). В некоторых текстах указывается, что при значительном снижении внутренних уровней CO2 замыкающие клетки позволяют открывать устьичную пору для облегчения проникновения указанного газа.

Влияние температуры на частоту дыхания (Источник: DGmann)

Внутренние факторы

В анатомическом контексте скорость дыхания сильно различается в зависимости от внешних характеристик поверхности листа (а также площади поверхности листа). У большинства сосудистых растений листья обычно покрыты восковыми слоями, которые в совокупности известны как кутикула.

Влияние площади листа на скорость транспирации (Источник: DGmann через Wikimedia Commons)

Кутикула представляет собой высокогидрофобную структуру (которая отталкивает воду), поэтому она предотвращает потоотделение за счет простого испарения паренхимы листа на поверхность и, таким образом, предотвращает полное высыхание клеток ткани листа.

Присутствие или отсутствие «эффективной» кутикулы, удерживающей водяной пар, обусловливает скорость транспирации сосудистого растения. Кроме того, влагопоглощающая способность корней также может быть фактором кондиционирования потоотделения.

Абсцизовая кислота (ABA) - это фитогормон, связанный с потоотделением: он способствует закрытию устьиц, ингибируя некоторые ферменты, необходимые для проникновения воды в замыкающие клетки устьиц, предотвращая их открытие.

Обычно это вещество, вырабатываемое для того, чтобы «сообщить» растению о недостатке воды в тканях корня.

значение

Тепловой гомеостаз

Вода - один из важнейших природных ресурсов для всех живых организмов, поэтому растения не исключение. Следовательно, все процессы, связанные с обменом воды между растением и окружающей его средой, имеют первостепенное значение для его выживания.

С точки зрения теплового гомеостаза, потоотделение необходимо для отвода тепла, выделяемого солнечным излучением. Это рассеяние происходит благодаря тому, что молекулы воды, которые уходят в атмосферу в виде водяного пара, обладают большим количеством энергии, которая разрывает связи, которые «удерживают» их в жидкой форме.

Вылет молекул воды «оставляет» массу молекул, обладающих меньшей энергией, чем те, которые были рассеяны, что способствует охлаждению оставшегося «тела» воды и, следовательно, всего растения.

Водный транспорт за счет отрицательного гидростатического давления

Когда скорость транспирации в листьях очень высока, столб воды в ксилеме, которая является частью сосудистой системы многих растений, быстро поднимается от корней, способствуя поглощению корнями воды и других соединений и питательных веществ в пол.

Таким образом, вода перемещается из земли в атмосферу внутри растений благодаря отрицательному гидростатическому давлению, оказываемому листьями во время транспирации, которое происходит благодаря когезионным свойствам воды, которая поддерживает высокое напряжение на всем протяжении. длина столба воды в ксилеме.

Другими словами, испарение воды и ее испарение обеспечивает большую часть энергии, необходимой для восходящего движения воды, благодаря существованию градиента водного потенциала между пластинками листьев и атмосферой.

Фотосинтез

Поскольку потоотделение связано не только с потерей воды в виде пара, но и с проникновением углекислого газа в ткани листвы, этот процесс также имеет огромное значение для фотосинтеза, так как CO2 необходим. для синтеза пищевых веществ.

Ссылки

1. Азкон-Бьето, Дж. И Талон, М. (2000). Основы физиологии растений (№ 581.1). McGraw-Hill Interamericana.
2. Энциклопедия Britannica Inc. (2014). Британская энциклопедия. Получено 5 января 2020 г. с сайта www.britannica.com/science/transpiration.
3. Таиз, Л., и Зейгер, Э. (2002). Физиология растений.
4. Таиз, Л., Зейгер, Э., Мёллер, И.М., и Мерфи, А. (2015). Физиология и развитие растений.
5. Туртенвальд, К. (2018). Sciencing. Получено 8 января 2020 г. с сайта www.sciencing.com.