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.

Що таке транспірація

Транспірація - це регульований фізіологічний процес руху води по органам рослинного організму, що завершується її втратою через випаровування.

Щоб зрозуміти, що таке транспірація на примітивному рівні, досить усвідомити, що життєво необхідна для Рослини вода, витягнута з землі кореневою системою, повинна якимось чином потрапити до листя, стебел і квітів. в процесі цього руху більша частина вологи втрачається (випаровується), особливо при яскравому світлі, сухому повітрі, сильному вітрі і високій температурі.

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 сисна сила, яка «підтягує» воду з сусідніх клітин і так по ланцюжку – до самих коренів. 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, підйом її до надземних органів, 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 висмоктуватися з рослини самої атмосферою, в судинах рослин виникає дефіцит тиску, що передається вниз, до коріння, 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 транспірацією.

Яку роль виконує транспірація в фізіології рослин

Процес транспірації відіграє величезну роль у житті рослин.

Перш за все, слід розуміти, що саме транспірація 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 становити до семи градусів, причому якщо зів'ялий лист на сонці може виявитися гаряче, ніж навколишнє повітря, то температура транспірірующего 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.

Крім того, рух води від коренів до листя рослини, безперервність якого забезпечує транспірація, як би з'єднує всі органи в єдиний організм, і чим сильніше транспірація, тим активніше розвивається рослина. Значення транспірації полягає і в тому, що у рослин основні поживні речовини можуть проникнути в тканини саме з водою, тому чим вище продуктивність транспірації, тим швидше надземні частини рослин отримують розчинені у воді мінеральні та органічні сполуки.

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 розглянутому процесу можуть отримувати необхідну кількість вологи і поживних речовин.

Види транспірації

Існує два види транспірації – устьічная і кутикулярна. 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:

• Шкірочка (епідерміс) – зовнішня покривна частина листа, що представляє собою один ряд клітин, щільно з'єднаний 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 (мезофилл), яка знаходиться всередині двох шарів епідермісу (верхнього і нижнього);

• Жилки, по яких рухається вода і розчинені в ній поживні речовини;

• Продихи – спеціальні замикаючі клітини і отвір між ними, під якими знаходиться повітряна порожнина. Устьічние 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 устьічние 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 листа, У інших – і зверху і знизу, однак, як видно з вищесказаного, не стільки 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.

Кутикулярна

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 стомати закриті, кутикулярна транспірація 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 усього процесу транспірації, в той час як на молодих можуть доходити до половини. Втім, збільшення кутикулярної 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 факторів.

Фактори 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 роблять 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 суші земля, тим менше води потрапляє в рослину, тим більше її дефіцит і, відповідно, менше транспірація.

При підвищенні температури також збільшується транспірація. 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 привести деякі злакові рослини, до другої відносяться тонколисті рослини, наприклад, горох, буряк, конюшина, до третьої – капуста та інші представники рослинного світу з товстими листям.

Але в цілому слід сказати, що вночі транспірація завжди менш інтенсивна, ніж вдень, оскільки в цей час доби температура нижче, світла немає, а вологість, навпаки, підвищена. протягом світлового дня транспірація 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 відносною транспірацією.

Як відбувається регулювання водного балансу

Основну частину води рослина поглинає з грунту за допомогою кореневої системи.

Коріння рослин чуйно реагують на кількість вологи в грунті і здатні змінювати напрямок росту в напрямку збільшення вологості.

Крім коренів, у деяких рослин є здатність поглинати воду і наземними органами (наприклад, мохи та лишайники вбирають вологу всією своєю поверхнею).

Надійшла в рослину вода розподіляється по всіх його органам, рухаючись від клітини до клітини, і використовується на необхідні для життя рослини процеси. Невелика кількість вологи йде на фотосинтез, але велика 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-якої рослини.