ТРАНСПИРАЦИЯ НА РАСТЕНИЯТА: ПРОЦЕС, ФАКТОРИ И ЗНАЧЕНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

В транспирацията на растенията и остатъци от растителни организми е процес на загуба на вода в газообразна форма, която се проявява чрез устицата, които са специализирани структури, разположени в лопатките на листа.

Изпотяването е свързано с различни физиологични процеси в растенията, които непрекъснато абсорбират и губят вода. Чрез този хомеостатичен механизъм се получава по-голямата част от изпаряването на водата, тъй като атмосферният въглероден диоксид, необходим за фотосинтетичните процеси, се абсорбира.

Стомасите на Zebrina spp. (Източник: AioftheStorm чрез Wikimedia Commons)

Средно листо може да обменя до 100% от съдържанието си на вода с околната среда през горещ, сух и слънчев ден. По същия начин изчисленията, направени от някои автори, позволяват да се прецени, че по време на живота на растението той може да загуби маса, еквивалентна на повече от 100 пъти по-голямото му тегло през листата поради изпотяване.

Много растителни физиолози и екофизиолози са посветени на „измерване“ на скоростта на транспирация на растенията, тъй като това може да им даде информация за физиологичното им състояние и дори за някои условия на околната среда, на които растенията са подложени непрекъснато.

Къде и защо възниква изпотяване?

Изпотяването се дефинира като загуба на вода под формата на пари и е процес, който протича главно през листата, въпреки че може да се случи, но в много по-малка степен, чрез малки „отвори“ (лещицили) в кората на стъблата и клоните.

Тя се получава благодарение на наличието на градиент на налягането на парите между повърхността на листата и въздуха, така че се извежда, че възниква поради увеличаване на вътрешното налягане на водната пара в листата.

По този начин той става по-голям от този на парата, която заобикаля листното острие, което може да доведе до дифундирането му от по-концентрираната зона към по-малко концентрираната.

Устицата

Стомаха в епидермиса на лилия. Viascos

Този процес е възможен поради наличието на структури, които "прекъсват" непрекъснатостта на листната повърхност (епидермиса) и са известни като стомаси.

Стомасите позволяват "контролирано" отделяне на водна пара от листата, като се избягва изпаряването чрез директна дифузия от епидермалните тъкани, което протича пасивно и без какъвто и да е вид контрол.

Стома се състои от две „охранителни“ клетки, които са оформени като „наденица“ или „бъбрек“, които образуват пореста структура, чието затваряне или отваряне се контролира от различни хормонални и екологични стимули:

- Може да се каже, че при тъмни условия, с вътрешен воден дефицит и при екстремни температури, стомасите остават затворени, „опитвайки се“ да избегнат големи загуби на вода чрез изпотяване.

- Наличието на слънчева светлина, изобилното наличие на вода (външна и вътрешна) и "оптималната" температура насърчават отварянето на стомаха и повишаването на скоростта на транспирацията.

Когато клетките гуар се напълнят с вода, те стават твърди, което води до отваряне на стомашната пора; Това е обратното на това, което се случва, когато няма достатъчно вода, което е, когато стомасите остават затворени.

Процес на изпотяване

Схема на процеса на транспирация в растение (Източник: Laurel Jules чрез Wikimedia Commons)

След изясняване на концепцията за стомаха, процесът на изпотяване, след това, протича по следния начин:

1- Водата, транспортирана в ксилемата на съдовите растения, дифундира към листните тъкани, особено към мезофилните клетки.

2- Споменатата вода може да се изпари в резултат на високи температури и слънчево облъчване; Така генерираната водна пара остава в характерни въздушни пространства, намиращи се в мезофила (той е „концентриран“).

3- Тази водна пара се движи чрез дифузия във въздуха, когато устните се отворят, или в отговор на някакъв фитохормон (вещество, регулиращо растежа на растенията), състояние на околната среда и др.

Отварянето на стомата предполага обмяна на водна пара от растението в атмосферата, но в същото време позволява дифузия на въглероден диоксид от въздуха към листните тъкани, процес, който се случва главно поради градиент на концентрация.

Фактори, които влияят на изпотяване

Има множество фактори, които влияят върху транспирацията, въпреки че тяхното значение е относително към разглеждания вид растение.

Влияние на скоростта на вятъра върху скоростта на транспирация (Източник: DGmann)

Външни фактори

От гледна точка на околната среда, изпотяването зависи значително от слънчевата радиация и температурата, както и от наличието на вода в почвата, дефицита в налягането на въздушните пари, скоростта на вятъра и др.

Влияние на скоростта на вятъра върху скоростта на транспирация (Източник: DGmann)

За някои растения концентрацията на външен въглероден диоксид (CO2) също е ключов елемент за регулиране на изпотяване (отваряне на стомаха). Някои текстове сочат, че когато вътрешните нива на CO2 намаляват значително, предпазните клетки позволяват отварянето на стомашната пора, за да се улесни влизането на споменатия газ.

Влияние на температурата върху скоростта на транспирация (Източник: DGmann)

Вътрешни фактори

В анатомичен контекст скоростите на транспирация варират значително в зависимост от външните характеристики на листната повърхност (както и площта на листната повърхност). При повечето съдови растения листата обикновено са покрити с "восъчни слоеве", известни като кутикула.

Влияние на площта на листата върху скоростта на транспирация (Източник: DGmann чрез Wikimedia Commons)

Кутикулата е силно хидрофобна структура (която отблъсква водата), така че предотвратява изпотяване чрез просто изпаряване от паренхима на листата на повърхността и по този начин предотвратява пълното изсушаване на клетките на листната тъкан.

Наличието или отсъствието на "ефективна" кутикула при задържане на водна пара обуславя транспиративните скорости на съдовото растение. Освен това капацитетът за абсорбция на вода в корените също може да бъде обуславящ фактор за изпотяване.

Абсцисната киселина (ABA) е фитохормон, свързан с изпотяване: той насърчава затварянето на стомаха, като инхибира някои от ензимите, необходими за навлизане на вода в предпазните клетки на стомасите, предотвратявайки тяхното отваряне.

Обикновено това е вещество, произведено да "съобщава" на растението, че има недостиг на вода от кореновите тъкани.

важност

Топлинна хомеостаза

Водата е един от най-важните природни ресурси за всички живи организми, така че растенията не са изключение. Следователно, всички процеси, свързани с обмена на вода между растение и околната среда, която го заобикаля, са от изключително значение за неговото оцеляване.

От гледна точка на топлинната хомеостаза, изпотяването е от съществено значение за разсейване на топлината, генерирана от слънчевата радиация. Това разсейване се получава благодарение на факта, че водните молекули, които изтичат в атмосферата под формата на водна пара, имат голямо количество енергия, което разрушава връзките, които ги „задържат“ в течна форма.

Бягството на водните молекули „оставя след себе си“ маса молекули, които имат по-малко енергия от тези, които се разсейват, което насърчава охлаждането на останалото „тяло“ на водата и следователно на цялото растение.

Воден транспорт чрез отрицателно хидростатично налягане

Когато степента на транспирация в листата е много висока, водният стълб в ксилема, който е част от съдовата система на много растения, бързо се издига от корените, като насърчава кореновата абсорбция на вода и други съединения и хранителни вещества в етаж.

По този начин водата се движи от земята в атмосферата вътре в растенията благодарение на отрицателното хидростатично налягане, упражнявано от листата по време на транспирация, което се получава благодарение на кохезионните свойства на водата, което поддържа високо напрежение през цялата дължина на водния стълб в ксилема.

С други думи, изпаряването на водата и нейното освобождаване чрез транспирация осигурява по-голямата част от енергията, необходима за движението на водата нагоре, благодарение на наличието на градиент на воден потенциал между листните лопатки и атмосферата.

фотосинтеза

Тъй като изпотяването не се отнася само до загубата на вода под формата на пари, но включва и навлизането на въглероден диоксид в листните тъкани, този процес е от изключително значение и за фотосинтезата, тъй като CO2 е от съществено значение за синтеза на хранителни вещества.

Препратки

1. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2000). Основи на физиологията на растенията (№ 581.1). McGraw-Hill Interamericana.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2014). Енциклопедия Британика. Произведено на 5 януари 2020 г. от www.britannica.com/science/transpiration
3. Taiz, L., и Zeiger, E. (2002). Физиология на растенията.
4. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, & Murphy, A. (2015). Физиология и развитие на растенията.
5. Turtenwald, K. (2018). Sciencing. Произведено на 8 януари 2020 г. от www.sciencing.com