Транспірація: що це таке в житті рослин
Всім відомо, що вода відіграє визначальну роль в житті рослин. Нормальний розвиток будь-якого рослинного організму можливо тільки в тому випадку, коли всі його органи і тканини добре насичені вологою. Однак система водообміну між рослиною і навколишнім середовищем в дійсності складна і багатокомпонентна.
Зміст
Що таке транспирация
транспірація - це регульований фізіологічний процес руху води по органам рослинного організму, що завершується її втратою через випаровування.
Таким чином, під впливом атмосферних факторів запаси води в надземних органах рослини постійно витрачаються і, отже, повинні весь час поповнюватися за рахунок нових надходжень. У міру випаровування води в клітинах рослини виникає якась сосущая сила, яка «підтягує» воду з сусідніх клітин і так по ланцюжку - до самого коріння. Таким чином, головний «двигун» струму води від коренів до листя знаходиться саме в верхніх частинах рослин, які, кажучи спрощено, працюють як маленькі насоси.Якщо вникнути в процес трохи глибше, то водний обмін в житті рослин являє собою наступний ланцюжок: витягування води з грунту корінням, піднесення її до надземним органам, випаровування. Ці три процеси знаходяться в постійній взаємодії. У клітинах кореневої системи рослини утворюється так зване осмотичний тиск, під впливом якого знаходиться в грунті вода активно всмоктується корінням.
Коли в результаті появи великої кількості листя і підвищення температури навколишнього середовища вода як би починає висмоктувати з рослини самою атмосферою, в судинах рослин виникає дефіцит тиску, що передається вниз, до коренів, і підштовхує їх до нової «роботі». Як бачимо, коренева система рослини тягне воду з грунту під впливом двох сил - власної, активної і пасивної, що передається зверху, яка і викликається транспирацией.
Яку роль виконує транспирация в фізіології рослин
Процес транспірації грає величезну роль в житті рослин.
Перш за все, слід розуміти, що саме транспирация забезпечує рослинам захист від перегріву. Якщо в яскравий сонячний день ми виміряємо у одного і того ж рослини температуру здорового і зів`ялого листа, різниця може складати до семи градусів, причому якщо зів`ялий лист на сонці може виявитися гаряче, ніж навколишнє повітря, то температура транспірірующей листа зазвичай буває на кілька градусів нижче ! Це говорить про те, що проходять в здоровому аркуші процеси транспірації дозволяють йому самостійно охолоджувати себе, в іншому випадку лист перегрівається і гине.
Нарешті, транспірація є тією дивовижною силою, яка може змусити воду піднятися всередині рослини по всій його висоті, що має величезне значення, наприклад, для високорослих дерев, верхні листочки яких завдяки розглянутого процесу можуть отримувати необхідну кількість вологи і поживних речовин.
види транспірації
Існує два види транспірації - устьичная і кутікулярная. Для того щоб розібратися в тому, що являє собою той і інший види, згадаємо з уроків ботаніки будова листа, так як саме цей орган рослини є основним в процесі транспірації.
Отже, лист складається з наступних тканин:
- шкірка (епідерміс) - зовнішня покривна частина листа, що представляє собою один ряд клітин, герметично закупорений між собою для забезпечення захисту внутрішніх тканин від бактерій, механічних пошкоджень і висихання. Поверх цього шару часто знаходиться додатковий захисний восковий наліт, іменований кутикулою-
- основна тканина (мезофіл), яка знаходиться всередині двох шарів епідермісу (верхнього і нижнього);
- жилки, по яких рухається вода і розчинені в ній поживні речовини;
- продихи - спеціальні замикають клітини і отвір між ними, під якими знаходиться повітряна порожнина. Устьічниє клітини здатні закриватися і відкриватися в залежності від того, чи достатньо в них води. Саме через ці клітини в основному і здійснюється процес випаровування води, а також газообмін.
устьичная
Спочатку вода починає випаровуватися з поверхні основної тканини клітин. В результаті ці клітини втрачають вологу, водні меніски в капілярах вгинаються всередину, поверхневий натяг збільшується, і подальший процес випаровування води утруднюється, що дозволяє рослині значно економити воду. Потім випарувалася вода через устьічниє щілини виходить назовні. Поки продихи відкриті, вода випаровується з листа з такою ж швидкістю, що і з водної поверхні, тобто дифузія через продихи дуже висока.
Справа в тому, що при одній і тій же площі вода швидше випаровується через кілька невеликих отворів, розташованих на деякій відстані, ніж через одне велике. Навіть після того як продихи закриваються наполовину, інтенсивність транспірації залишається майже такою ж високою. Але коли продихи закриваються, транспірація зменшується в кілька разів.
Кількість продихів і їх розташування у різних рослин неоднаково, у одних видів вони знаходяться тільки на внутрішній стороні аркуша, у інших - і зверху і знизу, однак, як видно з вищесказаного, не так кількість продихів впливає на інтенсивність випаровування, скільки ступінь їх відкритості: якщо води в клітці багато, продихи відкривається, коли виникає дефіцит - відбувається випрямлення замикаючих клітин, ширина устьичной щілини зменшується - і продихи закривається.
кутікулярная
Кутикула, так само як і продихи, має здатність реагувати на ступінь насиченості листа водою. Знаходяться на поверхні листа волоски захищають лист від рухів повітря і сонячних променів, що дозволяє скоротити втрати води. Коли продихи закриті, кутікулярная транспирация особливо важлива. Інтенсивність цього виду транспірації залежить від товщини кутикули (чим товще шар, тим менше випаровування). Велике значення має і вік рослини - на зрілих листках водовтрати складають всього 10% від всього процесу транспірації, в той час як на молодих можуть доходити до половини. Втім, збільшення кутікулярной транспірації спостерігається і на занадто старих листках, якщо їх захисний шар пошкоджується від віку, розсихається або розтріскується.
Опис процесу транспірації
На процес транспірації істотний вплив роблять кілька значущих чинників.
Фактори що впливають на процес транспірації
Як було зазначено вище, інтенсивність транспірації визначається в першу чергу ступенем насиченості водою клітин листа рослини. У свою чергу, на цей стан головне вплив надають зовнішні умови - вологість повітря, температура, а також кількість світла.
Зрозуміло, що при сухому повітрі процеси випаровування відбуваються більш інтенсивно. А ось вологість грунту діє на транспірацію зворотним чином: чим сухіше земля, тим менше води потрапляє в рослину, тим більше її дефіцит і, відповідно, менше транспирация.
При підвищенні температури також збільшується транспирация. Однак, мабуть, основний фактор, що впливає на транспірацію, - це все ж світло. При поглинанні листової пластиною сонячного світла збільшується температура листа і, відповідно, розкриваються продихи і підвищується інтенсивність транспірації.
Виходячи з впливу світла на рухи продихів навіть виділяють три основні групи рослин по добовому ходу транспірації. У першої групи вночі продихи закриті, вранці вони відкриваються і протягом світлового дня рухаються, в залежності від наявності або відсутності дефіциту води. У другої групи нічний стан продихів є «перевертнем» денного (якщо вдень були відкриті, вночі закриваються, і навпаки). У третьої групи днем стан продихів залежить від насиченості листа водою, але вночі вони завжди відкриті. Як приклади представників першої групи можна навести деякі злакові рослини, до другої належать тонколисті рослини, наприклад, горох, буряк, конюшина, до третьої - капуста і інші представники рослинного світу з товстими листям.
Але в цілому слід сказати, що вночі транспирация завжди менш інтенсивна, ніж днем, оскільки в цей час доби температура нижче, світла немає, а вологість, навпаки, підвищена. Протягом світлового дня транспирация зазвичай найбільш продуктивна в полуденний час, а зі зниженням сонячної активності цей процес сповільнюється.
Відношення інтенсивності транспірації з одиниці площі поверхні листа в одиницю часу до випаровування такої ж площі вільної водної поверхні називається відносної транспирацией.
Як відбувається регулювання водного балансу
Основну частину води рослина поглинає з грунту за допомогою кореневої системи.
Крім коренів, у деяких рослин є здатність поглинати воду і наземними органами (наприклад, мохи та лишайники вбирають вологу всією своєю поверхнею).
Поступила в рослину вода розподіляється по всім його органам, рухаючись від клітини до клітини, і використовується на необхідні для життя рослини процеси. Невелика кількість вологи йде на фотосинтез, але більша частина необхідна для підтримки наповненості тканин (так званий тургор), а також заповнення втрат від транспірації (випаровування), без яких життєдіяльність рослини неможлива. Волога випаровується при будь-якому зіткненні з повітрям, тому цей процес відбувається у всіх частинах рослини.
Якщо кількість води, яке поглинається рослиною, гармонійно узгоджується з її витрачанням на всі зазначені цілі, водний баланс рослини врегульовано правильно, і організм розвивається нормально. Порушення такого балансу можуть бути ситуативними або тривалими. З короткочасними коливаннями водного балансу багато наземні рослини в процесі еволюції навчилися справлятися, але тривалі збої в процесах водопостачанні і випаровування, як правило, призводять до загибелі будь-якого рослини.
