Транспирация у растений – это важнейший процесс в физиологии растительного мира
Транспирация у растений – это естественный процесс водообмена между растительным миром и атмосферным воздухом. Исследования ученых показали, что суточное количество испаряемой влаги значительно превышает объем воды, содержащийся в растении. Такое явление имеет важнейшее значение в жизнедеятельности любого растительного организма, произрастающего в тепличных условиях или на открытых грунтах. Из этой публикации вы узнаете, что такое транспирация у растений, ознакомитесь с разновидностями и способами регулирования данного процесса.
Механизм транспирации
Процесс жизнедеятельности любого растения неразрывно связан с потреблением влагой. Из суточного объема полученной воды для фотосинтеза и физиологических потребностей растению необходимо только 10%. Оставшиеся 90% испаряются в атмосферу.
Транспирация – это процесс перемещения жидкости по растительному организму и ее испарения наземной частью растения. В транспирации участвуют листья, стебли, цветы, плоды, корневая система растительного организма.
Зачем растению нужно испарять влагу? Транспирация позволяет растению получать из грунта питательные вещества и микроэлементы, растворенные в воде.
Механизм действия следующий:
- Освобождаясь от лишней влаги, в водопроводящих тканях растений создается отрицательное давление.
- Разряжение «подтягивает» влагу из соседних клеток ксилемы, и так, по цепочке, непосредственно до всасывающих клеток корневой системы.
Благодаря процессу испарения растения естественным образом регулируют свою температуру, защищая себя от перегрева. Доказано, что температура транспирирующего листа ниже не испаряющего влагу. Разница достигает 7°С.
У растений различают две разновидности влагообмена:
- посредством устьиц;
- через кутикулы.
Чтобы понять принцип действия данного явления необходимо вспомнить строение листа из школьного курса биологии.
Лист растения состоит из:
- Клеток эпидермиса, которые образуют основной защитный слой.
- Кутикула – восковой (внешний) защитный слой.
- Мезофилл или «мякоть» – основная ткань, расположенная между внешними слоями эпидермиса.
- Прожилки – «транспортные магистрали» листа, по которым перемещается влага насыщенная питательными веществами.
- Устья – отверстия в эпидермисе, контролирующие газообмен растения.
При устьичной транспирации, процесс испарения происходит в две стадии:
- Переход влаги из жидкой фазы в парообразную. Вода в жидком состоянии находится в клеточных оболочках. Пар формируется в межклеточном пространстве.
- Выделение газообразной влаги в атмосферу через устья эпидермиса.
При устьичном влагообмене растение может регулировать уровень испарения. Далее рассмотрим механизм действия данного процесса.
Кутикулярная транспирация регулирует испарение влаги с поверхности листьев при закрытых устьях. Интенсивность испарения жидкости зависит от толщины кутикулы и возраста растения.
Важно знать, что уровень устичной транспирации составляет от 80 до 90 % от объема испарения всего листа. Именно поэтому такой механизм является основным регулятором интенсивности испарения у растений.
Лист как орган транспирации
Что такое транспирация мы разобрали. Теперь следует понять, какую роль в данном механизме играет лист.
Благодаря большой площади испарения, главными диффундирующими участками растения являются листья. Процесс испарения влаги начинается с нижней части листа через раскрытые устья, через которые и осуществляется обмен кислородом и углекислым газом между растением и окружающим воздухом.
Механизм раскрытия устьиц заключается в следующем:
- По окружности устий расположены замыкающие клетки.
- При увеличении объема они растягивают отверстия в эпидермисе, увеличивая раскрытие устьиц.
Обратный процесс происходит при уменьшении объема замыкающих клеток, стенки которых перестают воздействовать на устьичные щели.
Интенсивность транспирации
Интенсивность транспирации – это количество влаги, испаряемой с дм2 растения за расчетную единицу времени. Данный параметр регулируется величиной раскрытия устьичных щелей, которая, в свою очередь, зависит от количества попадающего на растение света. Далее рассмотрим, как влияет свет на интенсивность транспирации.
Деформация клеток эпидермиса проходит под действием фотосинтеза, в процессе которого происходит преобразование крахмала в сахара.
- При свете у растений начинается процесс фотосинтеза. Давление в замыкающих клетках увеличивается, что дает возможность вытягивать воду из соседних клеток эпидермиса. Объем клеток увеличивается, устьица раскрываются.
- В вечернее и ночное время происходит преобразования сахаров в крахмал, в процессе которого клетки эпидермиса «откачивают» влагу из замыкающих клеток растения. Их объем уменьшается, устьица закрываются.
Помимо света на интенсивность транспирации оказывает влияние ветер и физические характеристики воздуха:
- Чем ниже уровень влажности атмосферного воздуха, тем быстрее происходит испарение воды, а значит и скорость влагообмена.
- При повышении температуры возрастает упругость водяных паров, которая приводит к снижению влажностных характеристик окружающей среды и увеличению объема испаряемой воды.
- Под влиянием ветра значительно увеличивается скорость испарение влаги, тем самым ускоряется перенос влажного воздуха с поверхности листа, вызывая усиление водообмена.
Для определения данного параметра не следует забывать и об уровне влажности почвы. Если ее недостаточно, значит и наблюдается ее недостаток в растении. Снижение объема влаги в растительном организме автоматически изменяет интенсивность испарения.
Суточный ход транспирации
В течение суток уровень испарения влаги у растений меняется:
- Ночью, процесс водообмена между растением и окружающим воздухом практически останавливается. Это обусловлено отсутствием солнца, закрытием отверстий эпидермиса, снижением температуры атмосферного воздуха и увеличением уровня его влажности.
- На рассвете, устья открываются. Степень их раскрытия увеличивается с изменением освещенности, климатических и физических показателей воздушных масс.
- Максимальная интенсивность транспирации у растений наблюдается в полдень, к 12-13 часам. На данный процесс влияет напряженность солнечного света.
- При недостаточной влажности в дневной период, интенсивность водообмена может снижаться. Этот механизм позволяет растению значительно сократить потерю влаги, защитив себя от увядания.
- При снижении солнечной инсоляции в вечерние часы интенсивность транспирации вновь возрастает.
Суточный процесс влагообмена также зависит от вида и возраста растений, региона произрастания, схемы расположения листьев.
У кактусов, повышение уровня транспирации происходит исключительно ночью, когда устья полностью раскрыты. У растений, листва которых повернута боковой частью к горизонту, данный процесс начинается непосредственно с первыми лучами солнечного света.