Транспирация: что это такое в жизни растений

ТРАНСПИРАЦИЯ, ЕЁ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ РАСТЕНИЯМИ

Транспирация: что это такое в жизни растений

Вода играет важную составляющую роль в жизни всех живых организмов, в том числе и растений. Вода является проводником  многих питательных веществ, тем самым насыщая организм элементами питания. 

Воды в протоплазме растения находится порядка 80%, а в клеточном соке её насчитывается до 98%. Нельзя не отметить так же взаимодействие растений с окружающей средой при помощи самой воды которым оно питается.  Так же, от количества воды в устьицах зависит количество проникающего кислорода в растение, а так же уровень транспирации.

Транспирация является неотъемлемой функцией растения. Транспирация – это физический процесс, в ходе которого вода, находящаяся в тканях растения, переходит из жидкого состояния в газообразное. 

Осуществляется это процесс в результате  соприкосновения  органов растения с ненасыщенной водой атмосферой. Расходование воды растением регулируется целым рядом анатомических и физиологических механизмов. Термин «транспирация» был введен для того что бы отличить процессы испарения воды  из устьиц растений от физического  испарения . [1]

Биологическое значение транспирации заключается в терморегуляции растения, в обеспечении деятельности верхнего концевого двигателя водного тока, благодаря  которому осуществляется  поступление различных минеральных  веществ.  Осуществляется регулирование  насыщенности клеток водой, благодаря чему создаются оптимальные условия для жизни растений.

Важная характеристика данного процесса – интенсивность транспирации, то есть, то количество воды, которое испаряется растением с единицы листовой поверхности в единицу времени.

Транспирация складывается из двух процессов:

  1. Передвижение воды из листовых жилок в поверхностные слои стенок  и клеток мезофилла.
  2. Испарение воды в межклетные пространства и под устьичные полости с дальнейшей диффузией в атмосферу через устьица или испарение воды из клеточных стенок эпидермиса в атмосферу посредством кутикулярной транспирации.

Основным путем, через который проходит водяной пар, являются устьица.  Так же, они играют важную роль в газообмене между листом и атмосферой. Расположение устьиц разнообразно: по обеим сторонам листа либо только на нижней стороне (отдельные виды растений). Как правило, у затененных листьев на одном и том же растении устьиц меньше, чем на хорошо освещаемых.  [3]

В среднем, количество устьиц варьирует от  50 до  500 на 1 м2.

Жидкая вода транспортируется к поверхностям листа по  клеточным стенкам, так как в этом случае, вода встречает более слабое сопротивление, чем если бы она направлялась от клетки к клетке через вакуоли либо протопласты.

 Водный потенциал межклетников  уравновешен  с тем де потенциалом окружающих клеток. Молекулы воды, в свою очередь, перемещаются в сторону более низкого водного потенциала, то есть, через устьица.

В связи с этим, небольшой перепад относительной  влажности  воздуха приводит к значительной депрессии его водного потенциала.

Так, при относительной влажности воздуха 100 % водный потенциал равен нулю, при влажности 99,6% – 0,5 МПа, при 99 – 97 % он составляет соответственно –1,36 -4,0 МПа.

Относительная влажность воздуха летом наиболее часто не превышает 60 %, при этом водный потенциал  снижается до 68 МПа, а во время суховея (влажность 30 %) депрессия водного потенциала достигает  критических значений, а именно – 200 МПа.

Регулировка открывания устьиц регулируется при помощи нескольких механизмов, которые взаимодействуют между собой.  Изменение тургора замыкающих и прилегающих к устьицам клеток влечет за собой изменение ширины устьичной щели.

Под воздействием осмотического давления замыкающая клетка устьица поглощает воду, вследствие чего более толстая стенка растягивается слабее, тем самым позволяя замыкающим клеткам принимать округлую форму, в результате этого процесса устьица раскрываются.  [2]

На устьичный аппарат оказывают влияния факторы внешней и внутренней среды, вызывая изменения в замыкающих клетках, которые в последствии, приводят к изменению тургора клеток.

  Влажность воздуха и условия окружающей среды, свет и температурные показатели, парциальное давление углекислого газа в в системе межклетников оказывают дополнительное влияние на процесс открывания устьиц.

Так же, фитогормоны играют непосредственную роль в данном процессе, тем самым, фитогормон нитокинин способствует открыванию устьиц, а абсцизовая кислота – наоборот.

Процесс устьичной транспирации можно разделить на несколько этапов:

Первый этап: Происходит испарение воды с поверхности клеток, после чего  вода направляется в межклетники.  Уже на этом этапе растение способно контролировать процесс транспирации. Растение, как правило, стремится уменьшить испарение воды в межклетники двумя путями.

Это может происходить в результате изменения водоудерживающей способности цитоплазмы в результате увеличения осмотического давления, а так же, коллоидного связывания молекул воды, снижения прочности мембран.  Второй механизм связан с уменьшением количества воды в клеточных стенках.

Это явление получило название « механизм начинающегося подсыхания» либо  его ее называют  корневым регулированием транспирации.

В процессе, когда корневая система подает меньше воды и тем самым увеличивается водоудерживающая способность, цитоплазмы клеток мезофилла и оболочки клеток остаются менее насыщенны водой.

Происходит  изменение формы водных менисков в капилярах между фибриллами, это увеличивает силу поверхностного натяжения, переход воды в газообразное состояние затрудняется. Весь вышеописанный процесс – внеустьичный способ ругулирования.

Такой способ испарения очень выгоден растениям, так как распад воды происходит без ущерба для самого растения  и ассимиляции углекислого газа. [4]

Второй способ регулирования  – выход паров воды из межклетников, происходящий через устьичные щели. Различные растения насчитывают на листовой поверхности различное количество устьиц. Соответственно,   показатели количества испаренной воды  у разных растений варьируются.

Полное закрывание устьиц сокращает потерю воды на 90 %, тем самым это позволяет растениям выживать и сохранять влагу в самых засушливых условиях. Таким образом, изменение степени открытости устьиц – устьичная регулировка – являпся основным механизмом контроля транспирации растением.

[4]

Таблица 1.

Количество устьиц сельскохозяйственных культур шт/см2

КультураЭпидермис
НижнийВерхний
Картофель500016000
Томат120014000
Кукуруза93007700
Капуста1400022000

Данная таблица позволяет сделать сравнительную оценка количества устьиц на некоторых сельскохозяйственных культурах. Следует отметить, , что наибольшее количество устьиц на  нижнем эпидермисе насчитывается у  капусты 14000 шт/см2 – .

Наименьшее количество устьиц насчитывается у томата – 1200  шт/см2.  Данные показывают, что наибольший показатель числа устьиц на верхнем эпидермисе насчитывается у капусты – 22000 шт/см2 ( в то время, как на верхнем насчитывается так же большое  количество устьиц).

Наименьший показатель можно отметить у кукурузы – 7700 шт/см2

Третий этап регулирования  процесса транспирации – диффузия воды.  Таким образом, вода, которая проходит путь транспирации испаряется от поверхности листа в более далекие слои атмосферы. Регулируется этот этап лишь условиями окружающей среды. Оказывать влияние могут температура, скорость ветра, относительная влажность воздуха.

Список литературы:

  1. Биохимия: учебник / В. Г. Щербаков, В. Г. Лобанов, Т. Н. Прудникова. – 3-е изд., испр. и  доп. – СПб.: ГИОРД, 2009. – 472 с.: ил. – ISBN 5-98879-008-9
  2.  Ильина Н.А.Физиология и биохимия растений: Учебное пособие / Н.А. Ильина, И.В. Сергеева, А.И. Перетятко – Ульяновск-Саратов, 2013. – 335 с.ISBN 978-5-86045-613-6

Источник: https://sibac.info/studconf/science/xlix/115516

Транспирация у растений

Транспирация: что это такое в жизни растений

Всем изве́стно, что вода́ игра́ет определя́ющую роль в жи́зни расте́ний. Норма́льное разви́тие любо́го расти́тельного органи́зма возмо́жно то́лько в том слу́чае, когда́ всё|все его́ о́рганы|орга́ны и тка́ни хорошо́ насы́щены вла́гой. Одна́ко систе́ма водообмена ме́жду расте́нием и окружа́ющей средо́й в действи́тельности сложна́ и многокомпоне́нтна.

  • Что тако́е транспирация
  • Каку́ю роль выполня́ет транспирация в физиоло́гии расте́ний
  • Ви́ды транспирации
  • Устьичная
  • Кутикулярная
  • Описа́ние проце́сса транспирации
  • Фа́кторы влия́ющие на проце́сс транспирации
  • Как происхо́дит регулиро́вка во́дного бала́нса
  • Что тако́е транспирация

    Транспирация – э́то регули́руемый физиологи́ческий проце́сс движе́ния во́ды|воды́ по о́рганам|орга́нам расти́тельного органи́зма, заверша́ющийся её поте́рей че́рез испаре́ние.

    Зна́ете ли вы? Сло́во «транспирация» происхо́дит от двух лати́нских слов: trans – че́рез и spiro – дыха́ние, дыша́ть, выдыха́ть. Досло́вно те́рмин перево́дится как выделе́ние по́та, поте́ние, испа́рина

    . Что́бы поня́ть, что тако́е транспирация на примити́вном у́ровне, доста́точно осозна́ть, что жи́зненно необходи́мая для расте́ния вода́, извлечённая из зе́мли|земли́ корнево́й систе́мой, должна́ каки́м-то о́бразом попа́сть к листьям, сте́блям|стебля́м и цвета́м.

    В проце́ссе э́того движе́ния бо́льшая|больша́я часть вла́ги теря́ется (испаря́ется), осо́бенно при я́рком све́те, сухо́м во́здухе, си́льном ве́тре и высо́кой температу́ре.

    Таки́м о́бразом, под влия́нием атмосфе́рных фа́кторов запа́сы во́ды|воды́ в надзе́мных о́рганах|орга́нах расте́ния постоя́нно расхо́дуются и, сле́довательно, должны́ всё вре́мя пополня́ться за счёт но́вых поступле́ний.

    По ме́ре испаре́ния во́ды|воды́ в кле́тках расте́ния возника́ет не́кая сосу́щая си́ла, кото́рая «подтя́гивает» во́ду из сосе́дних кле́ток и так по цепо́чке – до са́мых корне́й.

    Таки́м о́бразом, гла́вный «дви́гатель» то́ка|тока́ во́ды|воды́ от корне́й к листьям нахо́дится и́менно в ве́рхних частя́х расте́ний, кото́рые, говоря́ упрощённо, рабо́тают как ма́ленькие насо́сы.

    Е́сли вни́кнуть в проце́сс чуть глу́бже, то во́дный обме́н в жи́зни расте́ний представля́ет собо́й сле́дующую цепо́чку: вытя́гивание во́ды|воды́ из по́чвы корня́ми, подъе́м|подъём её к надзе́мным о́рганам|орга́нам, испаре́ние. Э́ти три проце́сса нахо́дятся в постоя́нном взаимоде́йствии. В кле́тках корнево́й систе́мы расте́ния образу́ется так называ́емое осмоти́ческое давле́ние, под возде́йствием кото́рого находя́щаяся в по́чве вода́ акти́вно вса́сывается корня́ми.

    Когда́ в результа́те появле́ния большо́го коли́чества листьев и повыше́ния температу́ры окружа́ющей сре́ды|среды́ вода́ как бы начина́ет выса́сываться из расте́ния са́мой|само́й атмосфе́рой, в сосу́дах расте́ний возника́ет дефици́т давле́ния, передаю́щийся вниз, к корня́м, и подта́лкивающий их к но́вой «рабо́те». Как ви́дим, корнева́я систе́ма расте́ния тянет во́ду из по́чвы под возде́йствием двух сил – со́бственной, акти́вной и пасси́вной, передаю́щейся све́рху, кото́рая и вызыва́ется транспирацией.

    Каку́ю роль выполня́ет транспирация в физиоло́гии расте́ний

    Проце́сс транспирации игра́ет огро́мную роль в жи́зни расте́ний.

    Пре́жде всего́, сле́дует понима́ть, что и́менно транспирация обеспе́чивает расте́ниям защи́ту от перегре́ва.

    Е́сли в я́ркий со́лнечный день мы изме́рим|измери́м у одного́ и того́ же расте́ния температу́ру здоро́вого и увя́дшего листа́, ра́зница мо́жет составля́ть до семи́ гра́дусов, причём е́сли увя́дший лист на со́лнце мо́жет оказа́ться горя́чее|горяче́е, чем окружа́ющий во́здух, то температу́ра транспирирующего листа́ обы́чно быва́ет на не́сколько гра́дусов ни́же! Э́то говори́т о том, что проходя́щие в здоро́вом листе́ проце́ссы транспирации позволя́ют ему́ самостоя́тельно охлажда́ть себя́, в проти́вном слу́чае лист перегрева́ется и погиба́ет.

    Ва́жно! Транспирация явля́ется гара́нтом важне́йшего проце́сса в жизнеде́ятельности расте́ния – фотоси́нтеза, кото́рый лу́чше всего́ происхо́дит при температу́ре от 20 до 25 гра́дусов тепла́. При си́льном повыше́нии температу́ры, в связи́ с разруше́нием хлоропла́стов в кле́тках расте́ния, фотоси́нтез си́льно затрудня́ется, поэ́тому не допуска́ть подо́бного перегре́ва для расте́ния жи́зненно ва́жно.

    Кро́ме того́, движе́ние во́ды|воды́ от корне́й к листьям расте́ния, непреры́вность кото́рого обеспе́чивает транспирация, как бы соединя́ет всё|все о́рганы|орга́ны в еди́ный органи́зм, и чем сильне́е транспирация, тем акти́внее развива́ется расте́ние.

    Значе́ние транспирации состои́т и в том, что у расте́ний основны́е пита́тельные вещества́ мо́гут прони́кнуть в тка́ни и́менно с водо́й, поэ́тому чем вы́ше продукти́вность транспирации, тем быстре́е надзе́мные ча́сти расте́ний получа́ют раство́ренные|растворённые в воде́ минера́льные и органи́ческие соедине́ния.

    Наконе́ц, транспирация явля́ется той удиви́тельной си́лой, кото́рая мо́жет заста́вить во́ду подня́ться внутри́ расте́ния по всей его́ высоте́, что име́ет огро́мное значе́ние, наприме́р, для высокоро́слых дере́вьев, ве́рхние листо́чки кото́рых благодаря́ рассма́триваемому проце́ссу мо́гут получа́ть необходи́мое коли́чество вла́ги и пита́тельных веще́ств.

    Ви́ды транспирации

    Существу́ет два ви́да транспирации – устьичная и кутикулярная. Для того́ что́бы разобра́ться в том, что представля́ет собо́й тот и друго́й ви́ды, вспо́мним из уро́ков бота́ники строе́ние листа́, так как и́менно э́тот о́рган|орга́н расте́ния явля́ется основны́м в проце́ссе транспирации.

    Ита́к, лист состои́т из сле́дующих тка́ней:

  • ко́жица (эпиде́рмис) – вне́шняя покро́вная часть листа́, представля́ющая собо́й оди́н ряд кле́ток, пло́тно соединённый ме́жду собо́й для обеспе́чения защи́ты вну́тренних тка́ней от бакте́рий, механи́ческих поврежде́ний и высыха́ния. Пове́рх э́того сло́я ча́сто нахо́дится дополни́тельный защи́тный восково́й налёт, имену́емый кути́кулой;
  • основна́я ткань (мезофи́лл), кото́рая нахо́дится внутри́ двух слоёв эпиде́рмиса (ве́рхнего и ни́жнего);
  • жи́лки, по кото́рым дви́жется вода́ и раство́ренные|растворённые в ней пита́тельные вещества́;
  • у́стьица – специа́льные замыка́ющие кле́тки и отве́рстие ме́жду ни́ми, под кото́рыми нахо́дится возду́шная по́лость. Устьичные кле́тки спосо́бны закрыва́ться и открыва́ться в зави́симости от того́, доста́точно ли в них во́ды|воды́. И́менно че́рез э́ти кле́тки в основно́м и осуществля́ется проце́сс испаре́ния во́ды|воды́, а та́кже газообме́н.
  • Устьичная

    Снача́ла вода́ начина́ет испаря́ться с пове́рхности основно́й тка́ни кле́ток.

    В результа́те э́ти кле́тки теря́ют вла́гу, во́дные мени́ски в капилля́рах вгиба́ются вовну́трь, пове́рхностное натяже́ние увели́чивается, и дальне́йший проце́сс испаре́ния во́ды|воды́ затрудня́ется, что позволя́ет расте́нию значи́тельно эконо́мить во́ду.

    Зате́м испари́вшаяся вода́ че́рез устьичные ще́ли выхо́дит нару́жу. Пока́ у́стьица откры́ты, вода́ испаря́ется с листа́ с тако́й же ско́ростью, что и с во́дной пове́рхности, то есть диффу́зия че́рез у́стьица о́чень высо́кая.

    Де́ло в том, что при одно́й и той же пло́щади вода́ быстре́е испаря́ется че́рез не́сколько небольши́х отве́рстий, располо́женных на не́котором расстоя́нии, чем че́рез одно́ кру́пное. Да́же по́сле того́ как у́стьица закрыва́ются наполови́ну, интенси́вность транспирации остаётся почти́ тако́й же высо́кой. Но когда́ у́стьица закрыва́ются, транспирация уменьша́ется в не́сколько раз.

    Коли́чество у́стьиц и их расположе́ние у разли́чных расте́ний неодина́ково, у одни́х ви́дов они́ нахо́дятся то́лько на вну́тренней стороне́ листа́, у други́х – и све́рху и сни́зу, одна́ко, как ви́дно из вышеска́занного, не сто́лько коли́чество у́стьиц влия́ет на интенси́вность испаре́ния, ско́лько сте́пень их открытости: е́сли во́ды|воды́ в кле́тке мно́го, у́стьице открыва́ется, когда́ возника́ет дефици́т – происхо́дит выпрямле́ние замыка́ющих кле́ток, ширина́ устьичной ще́ли уменьша́ется – и у́стьице закрыва́ется.

    Кутикулярная

    Кути́кула, так же как и у́стьица, облада́ет спосо́бностью реаги́ровать на сте́пень насы́щенности листа́ водо́й. Находя́щиеся на пове́рхности листа́ волоски́ защища́ют лист от движе́ний во́здуха и со́лнечных луче́й, что позволя́ет сократи́ть поте́ри во́ды|воды́.

    Когда́ у́стьица закры́ты, кутикулярная транспирация осо́бенно важна́. Интенси́вность э́того ви́да транспирации зави́сит от толщи́ны|толщины́ кути́кулы (чем то́лще слой, тем ме́ньше испаре́ние).

    Большо́е значе́ние име́ет и во́зраст расте́ния – на зре́лых листьях водопотери составля́ют всего́ 10 % от всего́ проце́сса транспирации, в то вре́мя как на молоды́х мо́гут доходи́ть до полови́ны.

    Впро́чем, увеличе́ние кутикулярной транспирации наблюда́ется и на сли́шком ста́рых листьях, е́сли их защи́тный слой поврежда́ется от во́зраста, рассыха́ется и́ли растре́скивается.

    Описа́ние проце́сса транспирации

    На проце́сс транспирации суще́ственное влия́ние ока́зывают не́сколько зна́чимых фа́кторов.

    Фа́кторы влия́ющие на проце́сс транспирации

    Как бы́ло ука́зано вы́ше, интенси́вность транспирации определя́ется в пе́рвую о́чередь сте́пенью насы́щенности водо́й кле́ток листа́ расте́ния. В свою́ о́чередь, на э́то состоя́ние гла́вное возде́йствие ока́зывают вне́шние усло́вия – вла́жность во́здуха, температу́ра, а та́кже коли́чество све́та.

    Поня́тно, что при сухо́м во́здухе проце́ссы испаре́ния происхо́дят бо́лее интенси́вно. А вот вла́жность по́чвы де́йствует на транспирацию обра́тным о́бразом: чем су́ше земля́, тем ме́ньше во́ды|воды́ попа́дает|попада́ет в расте́ние, тем бо́льше её дефици́т и, соотве́тственно, ме́ньше транспирация.

    При повыше́нии температу́ры та́кже увели́чивается транспирация. Одна́ко, пожа́луй, основно́й фа́ктор, влия́ющий на транспирацию, – э́то всё|все же свет. При поглоще́нии листово́й пласти́ной со́лнечного све́та увели́чивается температу́ра листа́ и, соотве́тственно, раскрыва́ются у́стьица и повыша́ется интенси́вность транспирации.

    Зна́ете ли вы? Чем бо́льше хлорофи́лла в расте́нии, тем сильне́е свет влия́ет на проце́ссы транспирации. Зелёные расте́ния начина́ют испаря́ть вла́гу почти́ в два ра́за бо́льше да́же при рассе́янном све́те.

    Исходя́ из влия́ния све́та на движе́ния у́стьиц да́же выделя́ют три основны́е гру́ппы расте́ний по су́точному хо́ду транспирации. У пе́рвой гру́ппы но́чью у́стьица закры́ты, у́тром они́ открыва́ются и в тече́ние светово́го дня дви́гаются, в зави́симости от нали́чия и́ли отсу́тствия дефици́та во́ды|воды́. 

      по теме : Транспирация у растений

    Источник: http://biologyinfo.ru/page/transpiracija-u-rastenij

    Что такое транспирация? Особенности расходования влаги в растениях

    Транспирация: что это такое в жизни растений

    Растения обладают своеобразной «кровеносной системой», позволяющей обеспечивать их всеми необходимыми для развития веществами.

    Ее венец – освобождение от воды через листья и стебли, которое биологи назвали «транспирация».

     Транспирация – что это такое? Если говорить об этом понятии подробнее, то транспирация – не что иное, как испарение в атмосферу влаги из листьев и стеблей живых растений. 

    Это явление помогает воде, которую всасывает корневая система, иногда из достаточно глубоких слоев грунта (в пустынях корни могут уходить вглубь даже на двадцать метров), подниматься по стеблям или стволам к листьям, цветам, плодам, доставляя ко всем частям растительного организма нужные минералы и элементы. И новая порция воды с питательными веществами «подсасывается» благодаря транспирации у растений: место освобождается испарением использованной влаги через мелкие поры на листьях, расположенные с тыльной стороны.

    Интенсивность движения воды зависит от внешних факторов – времени суток, температуры и влажности воздуха. Другими словами, растение транспирирует, когда влажность воздуха внутри него выше влажности окружающей атмосферы. Доказано, что десять процентов всей влаги, которая испаряется на поверхности Земли, относится на счет именно растительного мира нашей планеты.

    Биологическое значение транспирации

    Перефразируя известное выражение, можно сказать: если какое-то явление существует, значит, оно для чего-то нужно. Справедливо это и по отношению к транспирации. Для растений она имеет жизненно важное значение, и считать ее губительной для мира флоры неверно.

    1. Процесс транспирации обеспечивает постоянное движение воды «от пят до макушки» — через корни, стебли, листья.
    2. Таким образом удается регулировать температурный и водный режимы. В самое жаркое время летнего дня листья обычно прохладнее окружающей атмосферы на три — восемь градусов.
    3. Испарение помогает разгрузить растение от излишка влаги внутри и дать место новой партии воды, полной питательными микроэлементами.
    4. Транспирация предотвращает перегревание и ожоги листьев при высокой температуре или попадании прямых лучей солнца.

    Но если воды уходит больше, чем растение успевает «выпить» из земли корнями, ему грозит опасность:

    • дефицит влаги;
    • приостановка роста;
    • уменьшение интенсивности фотосинтеза;
    • нарушение обмена веществ внутри растительного организма.

    Итогом может стать не просто увядание, но даже гибель. И все-таки, если условия не экстремальны, растение способно самостоятельно регулировать уровень испарения. Если воды к поверхности, откуда она испаряется, приходит недостаточно, транспирация замедляется.

    Процессы передвижения воды

    Как мы уже выяснили, транспирация – естественный физиологический процесс в растительном мире. Главный ее орган – лист. Поскольку листьев у растений много, они образуют достаточно большую площадь для испарения.

    В результате водный потенциал уменьшается, а это сигнал для клеток листьев к поглощению воды из ксилемных жилок. По принципу падающего домино следом провоцируется движение воды из корней по ксилеме к листьям. Образуется нечто сродни верхнему конечному двигателю.

    И чем активнее транспирация, тем мощнее верхний «двигатель», и тем сильнее всасывающая сила «двигателя» нижнего – корневой системы.

    Из стебля вода движется в листок, проходя по жилкам через черешок. По дороге жилки «разбегаются», число проводящих элементов становится меньше. Сами жилки превращаются в отдельные трахеиды, которые образуют очень густую сеть.

    Задерживают влагу в листе однослойный эпидермис с кутикулой на его поверхности.

    Превратившаяся в пар вода выходит сквозь устьица – специальные многочисленные отверстия микронных размеров, которые растение в состоянии расширять или сужать в зависимости от внешних условий.

    Механизм и интенсивность транспирации

    Растения поглощают лишь незначительную часть всего объема воды, который добывают из грунта – 0,2 процента, иногда немного больше. Все остальное испаряется в воздух. Механизм работы верхнего конечного двигателя достаточно прост. Основан он на том, что обычно в атмосфере маловато водяных паров, а значит, ее водный потенциал можно охарактеризовать как негативный.

    Например, при относительной влажности воздуха в 90 процентов атмосферное давление равняется 140 барам. А у подавляющего большинства представителей царства флоры давление внутри листа варьируется между 1 и 30 барами.

    Такой большой разрыв и обеспечивает транспирацию. Водный дефицит, спускаясь по клеткам от листьев по стеблям, неминуемо достигает корней. Это вынуждает нижний двигатель «запускаться», всасывая воду из грунта.

    А испарение с поверхности листьев поднимает ее, вместе со всеми минеральными солями, обратно наверх.

    Есть несколько факторов, влияющих на интенсивность транспирации.

    1. «Наполненность» растения водой. Когда она достигает критического уровня, устьица сужаются.
    2. Насыщенность воздуха углекислым газом. Большинство растений на чрезмерную его концентрацию отвечают закрытием устьиц.
    3. Освещение. Обычно когда светло, устьица открыты. Темнеет – закрываются.
    4. Температура воздуха. Переваливая за 35-40°С, она провоцирует закрытие устьиц.
    5. Температура поверхности самого листа. Нагреваясь на каждые 10°С, лист отдает вдвое больше влаги.
    6. Влажность воздуха и скорость ветра. Чем суше атмосфера, тем выше транспирация

    Транспирация: виды

    Испарение воды растениями проходит в три фазы:

    1. Продвижение из жилок в верхние слои мезофилла.
    2. Испарение из стенок клетки в межклеточные промежутки и пустоты вокруг устьиц; последующий выход наружу.
    3. Последний этап подразделяется на:
    • транспирацию через устьица — устьютную;
    • испарение в атмосферу непосредственно через клетки эпидермиса – кутикулярную транспирацию.

    Устьютная. Ее можно разбить на две стадии.

    1. Переход воды из капельного состояния (в таком виде она пребывает в клеточных оболочках) в газообразное в межклеточных промежутках. В это время растение способно регулировать силу транспирации. Если воды ему не хватает, в корневых и стеблевых сосудах возникает сильное напряжение, задерживающее продвижение воды к клеткам листьев. И испарение замедляется.
    2. Выделение пара на поверхность через устьица. Как только водяной пар выходит из межклеточных пустот, они снова заполняются за счет перемещения из оболочек клеток. Основной рычаг координирования транспирации – это степень открытости устьиц.

    Кутикулярная. Транспирация, которую биологи назвали кутикулярной, у разных видов растений очень отличается по своей интенсивности. У одних потеря влаги за ее счет совсем незначительна.

    Например, семействам магнолиевых и хвойных толстый эпидермис и кутикула поверх него на листьях не дают терять много жидкости. У других транспортируемая таким образом вода может составлять до 50 процентов общего объема.

    Особенно силен процесс, когда листья еще молоденькие, с очень тонким эпидермисом и кутикулой.

    Суточный ход и показатели транспирации

    На протяжении суток растения «дышат» с разной силой.

    1. Если на улице ясно и не очень сухо, первый глубокий «вдох» они делают на рассвете, когда устьица открываются на максимальную ширину. Во второй половине дня они понемногу сужаются и закрываются, когда садится солнце.
    2. В сухую погоду это происходит намного раньше – уже к десяти-одиннадцати часам. Как только к вечеру зной спадает, они опять открываются до заката.
    3. Когда небо затянуто облаками, устьица обычно открыты до вечера, но не очень широко.

    Суточные колебания потери воды сопоставимы с движением устьиц. Транспирация несколько опережает поступление влаги, которая не может с такой же скоростью проходить по клеткам растения. Поэтому в дневное время образуется определенный дефицит. Зато ночью, когда устьица закрыты и «спят», он восполняется.

    Но во многом ситуация зависит от региона, где растение живет, и его вида. Так, у кактусовых и молочайных устьица открываются исключительно по ночам. В умеренном климате для накопления одного грамма сухих веществ растения задействуют около 300 граммов воды.

    В общем, данный показатель может колебаться от 125 до 1000 граммов.

        значение транспирации, полив, Транспирация

    Источник: https://mi-haus.ru/transpiratsiya-chto-eto-takoe-v-zhizni-rasteniy.html

    Транспирация, ее механизм и роль в жизни растений. Механизм гуттации

    Транспирация: что это такое в жизни растений

    Транспирация – это физиологический процесс испарения воды растениями. Основным органом транспирации является лист.

    Сверху и снизу лист покрыт эпидермой, которая состоит из одного слоя тесно прилегающих одна к другой клеток. Наружные оболочки этих клеток покрыты кутикулой, которая препятствует испарению воды с внутренних тканей листа. В эпидерме расположены устьица.

    У деревьев устьица находятся только на нижней стороне листовой поверхности, у травянистых – на обоих. У большинства растений верхняя эпидерма имеет меньшее количество устьиц (20–100 шт. на 1 мм2 поверхности), чем нижняя (40–400 шт. на 1 мм2 поверхности).

    Это связано с меньшей тратой воды. Длина устьичной щели – 20–30, а ширина – 4–6 мкм. Обычно устьица занимают 1–2 % площади листа.

    Однако скорость диффузии водяного пара через устьица довольно большая, поэтому величина испарения с поверхности листа высокая (50–70 % по сравнению с открытым водоемом).

    Принято считать, что устьица – это щель между двумя замыкающими клетками. Но кроме двух замыкающих клеток в состав устьичного аппарата входят и примыкающие к ним эпидермальные клетки; они также принимают участие в устьичных движениях

    В замыкающих клетках имеются хлоропласты, которые отсутствуют в других клетках эпидермы. Важной особенностью строения замыкающих клеток является неравномерные утолщения и эластичность их оболочек.

    Внутренняя оболочка клетки, примыкающая к щели устьицы, утолщена, а наружная оболочка, противоположная щели, тонкая.

    По этой причине при увеличении тургора в замыкающих клетках их наружные оболочки растягиваются и выпячиваются, а толстые, направленные к щели, становятся вогнутыми. При этом устьичная щель увеличивается.

    Между нижней и верхней эпидермой находится мезофилл с системой межклетников и проводящими пучками. Межклетники увеличивают внутреннюю испаряющую поверхность листа в 7–10 раз и связываются с окружающей средой через устьица.

    Установлено, что растения испаряют значительную часть поглощаемой воды. В испарении принимают участие три структуры:

    1. Устьицы – поры, через которые диффундирует вода, испаряющаяся с поверхности клеток (около 90 % от всей потерянной воды при открытых устьицах).

    2. Кутикула – восковой слой, покрывающий эпидермис листьев и стеблей; через нее проходит вода, испаряющаяся с наружных оболочек клеток эпидермиса (около 10 %).

    3. Чечевички, почки – обычно их роль в испарении воды очень мала, но у листопадных деревьев после сбрасывания листьев через них теряется основная масса воды.

    Следовательно, основную роль в испарении воды играют следующие виды транспирации:

    – устьичная (испарение воды через устьица);

    – кутикулярная (испарение воды с поверхности листа, покрытого кутикулой)

    – перидермальная (через чечевички, стебель, почки).

    Как правило, транспирацию подразделяют на устьичную и внеустьичную (кутикулярная, перидермальная).

    Большая часть транспирационной воды испаряется с влажной поверхности клеток мезофилла в межклетники, а потом водяной пар через устьица диффундирует в окружающую среду

    Поэтому, при устьичной транспирации выделяют такие фазы:

    – испарение воды с поверхности влажных клеточных оболочек;

    – диффузия водяного пара через устьица;

    – движение водяного пара с поверхности листа.

    Интенсивность или скорость транспирации определяется количеством граммов воды, испаренной с 1 м2 листовой поверхности за 1 час (г Н2О/м2·ч).

    Редко количество потерянной воды относят не к единице поверхности, а к единице сухой массы растения. Последнее не совсем верно, поскольку при одинаковой массе органы растений могут иметь разную поверхность.

    Обычно скорость транспирации колеблется в интервале от 15 до 250 г/м2·ч, а ночью снижается до 7–20 г/м2·ч. Если провести приблизительные расчеты, то можно показать, что 1 га пашни за счет только транспирации теряет 100 т воды за день.

    Кутикулярная транспирация для молодых листьев составляет 1/3– 1/2 общей интенсивности испарения, у взрослых листьев в 10 раз слабее. У суккулентов (например, кактусов) кутикулярная транспирация вообще отсутствует.

    У сахарного тростника ее интенсивность почти равна устьичной, так как некоторые из клеток верхней эпидермы имеют тонкие оболочки. Транспирация через чечевички, стебель, почки (перидермальная) по интенсивности небольшая.

    Кроме интенсивности транспирация характеризуется транспирационным коэффициентом. Транспирационный коэффициент – это количество воды, которое затрачивается для накопления одного грамма сухого вещества.

    Чтобы расчитать эту величину необходимо определить интенсивность транспирации и увеличение массы вещества растения и первую величину поделить на вторую. Например, транспирационный коэфициент 300, это означает, что растение должно испарить 300 г.

    воды, чтобы ее сухая масса увеличилась на 1г.

    Величина транспирационного коэффициента варьирует у разных растений от 100 до 1 000 г Н2О/г сухого вещества (чаще 300–500). Средняя величина этого коэффициента у С3-растений – 600, С4 – 300, растений типа толстянковых – 33–240 г Н2О/г сухого вещества.

    Противоположная величина коэффициенту транспирации – продуктивность транспирации, которая означает число граммов сухого вещества, запасенного в растении при потере 1 000 г воды. Величина продуктивности транспирации варьирует от 1 до 8 г сухого вещества на
    1 000 г воды.

    Величина коэффициента транспирации зависит от сухости воздуха, температуры, минерального питания, т. е. от тех показателей, что и сам процесс транспирации.Для характеристики физиологической сущности транспирации пользуются параметром относительной транспирации.

    Относительная транспирация – это отношение интенсивности транспирации с единицы листовой поверхности к скорости транспирации с открытой водной поверхности.

    Относительная транспирация никогда не бывает равна 1, так как в сравнении с испарением со свободной водной поверхности транспирация испытывает ряд сопротивлений: так кутикула препятствует транспирации, белковые молекулы и ионы связывают воду (водоудерживающая способность). Отсюда видно, что транспирация – физиологический процесс.

    Роль транспирации в растении. Выполняет роль своеобразного терморегулятора у растений: большая часть солнечной энергии, поглощаемая листьями, расходуется на преобразование воды в пар и поэтому температура листьев мало изменяется даже в очень теплые дни.

    Транспирация – основной двигатель водного тока по растению. У некоторых растений, например злаков, созревание семян идет при уменьшении влажности тканей. Этому способствует интенсивная транспирация.

    Существует определенная связь между транспирацией и газообменом листьев, зависящих от состояния устьиц.

    Источник: https://cyberpedia.su/5xc6a7.html

    Транспирация

    Транспирация: что это такое в жизни растений

       Как растение поглощает воду и какое влияние оказывают экологические факторы на корнеобитаемую среду и состояние корневой системы? Казалось бы, эти физиологические процессы подробно изучены, однако имеется целый ряд нюансов, которые необходимо учитывать в современных технологиях возделывания культур защищенного грунта. Сатья описывает некоторые физиологические процессы поглощения растением воды и их связь с микроклиматом в теплице.

       Известно, что вода перемещается по растению от корней к листьям по сосудам ксилемы и движущей силой этого процесса является транспирация.

       Около 90% всей поглощенной растением воды тратится на испарение и только 10% используется непосредственно для физиологических процессов, в том числе фотосинтеза.

       Для чего растение испаряет воду? Кубометр воздуха в теплице,при температуре 20о С содержит максимум 17 г влаги. Активно растущее растение может испарять в солнечный день с суммой прихода солнечной радиации 2000 Дж/см2 около 4,5 л воды на 1 м2 поверхности теплицы.

    Вода, испаряемая растением через листовую поверхность, охлаждает воздух в теплице примерно так же, как туманообра-зующая установка высокого давления. Действительно, температура транспирирующего листа может быть на 2-6°С ниже, чем нетранс-пирирующего.

    Именно поэтому в жаркие летние месяцы растения должны иметь хорошо работающую, мощную и здоровую корневую систему и достаточное количество листьев, чтобы обеспечить необходимую интенсивность охлаждения и, соответственно, урожай и качество продукции.

       С другой стороны, транспирация культуры из-за увеличения количества влаги в воздухе при ограниченной вентиляции может стать причиной определенныхпроблем. В период затяжной пасмурной погоды влажность воздуха может превышать оптимальные показатели, установленные агрономом.

    В таких случаях, связанных к тому же с высокой опасностью распространения возбудителей болезней, адекватная работа корневой системы еще более важна, поскольку поможет избежать серьезных потерь от грибных заболеваний, например, от серой гнили.

       Понимание взаимодействия корнеобитаемой среды и микроклимата необходимо для работы агронома.

    Только в сбалансированном состоянии эти системы могут обеспечить оптимальный результат.

    Схема водного транспорта в растении

      Вода поступает в растение благодаря отрицательному давлению, создающемуся в сосудах ксилемы. Движущей силой этого процесса является транспирация. Другой движущей силой будет пассивный, осмотический транспорт.

       Транспирация начинается с испарения воды через устьичные щели, расположенные преимущественно с нижней стороны листа. Процесс происходит когда устьица открыты для обеспечения газообмена СО2 и О2, необходимых для процесса жизнедеятельности растения и протекания фотосинтеза.

    Испарившаяся через устьица влага замещается влагой из нижерасположенных смежных клеток сосудов ксилемы. В эти клетки влага движется из соседних клеток и т. д. Стенки клеток проводящей системы изгибаются внутрь, создается отрицательное давление, которое заставляет воду двигаться вверх по растению от корней к листьям.

    Таким образом, приходит в движение весь «водяной столб», от устьичных клеток до клеток корневых волосков.

    Роль устьиц в транспирации

       Основной путь потери воды растением — транспирация, но для процесса фотосинтеза необходим обмен углекислым газом и кислородом с окружающим воздухом через открытые устьица.

    Из этого следует, что для нормальной и продуктивной работы растения должен поддерживаться определенный баланс между потерей жидкости и потреблением С02 через устьица. Растение регулирует этот процесс степенью открытия устьичных щелей. Открытие и закрытие устьиц регулируется светом.

    Другие параметры микроклимата также оказывают существенное влияние на интенсивность транспирации. Один из главных — относительная влажность воздуха, а исходя из требований растения — ДДВП (дефицит давления водяного пара).

    ДДВП это разница между давлением водяного пара при максимальном насыщении (такие условия обычно создаются внутри устьич-ной камеры) и в наружном воздухе.

    Наряду с температурой (тепловая энергия) эти параметры (ДДВП и свет) играют ключевую роль в определении интенсивности транспирации, времени ее начала и окончания. Все это имеет непосредственную связь с условиями в корнеобитаемой среде.

       Устьица открываются, когда утром на лист падают лучи солнца. В условиях теплицы транспирация начинается ориентировочно при 150-200 Вт/м2 интенсивности солнечного света.

       По разнице температуры поверхностей листа томата и датчика (нетранспирирующая поверхность), которая является результатом охлаждения растения после начала транспирации, четко определяется момент начала транспирации.

       Старт первого полива должен совпадать с началом активной транспирации. Этот интервал времени также непосредственно связан со стратегией управления температурой отопительных труб в утренний период. Именно поэтому применяется тактика снижения минимальной температуры труб «по свету» в пределах 200-400 Вт/м2, а не по времени суток.

    Используя установки «минимальной температуры трубы» в условиях с интенсивностью прихода солнечной радиации выше 400 Вт/м2, агроном столкнется лишь с допол-нительными расходами на отопление, транспирация уже будет инициирована солнечным светом, и необходимость в дополнительном стимулировании с помощью нижних труб обогрева отпадает.

    Однако этолишьобщееправило. Например, при низкой температуре субстрата срок начала транспирации может изменяться. При -12 оС транспирация начинается на 2 ч позже по сравнению с ситуацией, когда субстрат имеет температуру -17оС.

    В таких случаях время первого полива и установки по минимальной температуре труб должно быть соответственно изменено.

    Интенсивность транспирации в течение дня зависит прежде всего от изменений параметров микроклимата в теплице. Чем ниже относительная влажность воздуха и выше температура, тем интенсивнее процесс транспирации. Ниже рассматриваются две стандартные ситуации:

     Солнечный день

       В течение дня, если потребление воды корневой системой отстает от уровня транспирации, клетки растения теряют тургор и устьица закрываются, уровень транс-пирации резко снижается, так растение предотвращает увядание.

    Кроме транспирации, сильно снижается интенсивность фотосинтеза, и, в свою очередь, качество плодов и урожайность резко падают. Температура растения и воздуха в теплице возрастает, как следствие, усиливается дыхание растения, оно начинает «сжигать» само себя.

    Именно по этой причине необходимо поддерживать работу корневой системы в активном состоянии. Это особенно важно в весенний период, при росте прихода солнечной радиации.
       Также в условиях хорошей освещенности (от 800-1000 Дж/см2 в день) рекомендуется привязывать поливы к суммарному приходу солнечной радиации.

       Количество раствора на 1 Дж при такой корректировке зависит от типа культивационного сооружения и используемого вида датчика солнечной радиации.

       В экстремальных условиях, которые характерны для многих Российских регионов, полезно использовать показатель водопотребления культуры (разница между поливом и дренажом) как индикатор состояния растений. Это поможет правильно использовать системы зашторивания и испарительного охлаждения.

    Использование обеих этих систем не должно приводить к резкому снижению уровня транспирации культуры и, соответ-ственно, водопотребления, главная цель их применения — помощь растению, и особенно корневой системе, в периоды с высокими уровнями транспирации. При неправильном использовании систем СИО можно получить ослабленную культуру, а чрезмерное использование затеняющих экранов приводит к снижению урожайности, так как свет определяет урожайность!

    Пасмурный день

       В пасмурные дни транспирация низка, поэтому время первого и особенно последнего поливов соответственно должно быть изменено. Это легко сделать, используя современные климатические компьютеры совместно с датчиками влажности субстрата и регистрации прихода солнечной радиации.

       В пасмурные дни установки «минимальной температуры труб» (50-60 оС) могут быть использованы в течение нескольких часов после полудня совместно с вентиляцией, чтобы стимулировать транспирацию.

    Это гарантирует то, что необходимые элементы питания все-таки попадают в растение, и можно контролировать его развитие, направляя по вегетативному или генеративному пути.

    Следует помнить, что слишком активная сти-муляция транспирации с использованием температуры в нижнем контуре отопления может привести к резкому росту относительной влажности воздуха из-за резкого роста транспирации.

    Для контроля влажности обычно бывает вполне достаточно температуры нижнего контура -40 °С. Учитывая нынешние цены на газ, минимальная температура нижнего контура не должна превышать 45 °С, во всяком случае часто. Установка тем-пературы 35 °С при автоматическом увеличении на 10оС по влажности воздуха в пределах 80-90% вполне приемлема.

       Внимательно анализируйте графики компьютера, управляющего микроклиматом, внимательно отслеживайте взаимосвязь влажности воздуха и температуры нижнего контура. Часто изменение температуры труб обогрева с 40оС на 60оС не приводит к желаемому изменению влажности воздуха, а затраты при этом растут.

       Обязательным условием снижения влажности воздуха являются приоткрытые фрамуги для выхода влаги из теплицы. Поэтому задавайте программу управления отоплением и вентиляцией так, чтобы их графики были близки друг к другу, это создаст в теплице активный микроклимат. В периоды с низкой температурой наружного воздуха (

    Источник: https://www.gidroponika.su/gidroponika-teorija.html/fiziologija-rastenij/115-transpiracija-rastenij.html

    АгрономWiki
    Добавить комментарий