Splošne informacije

Oblike transpiracije in njegov fiziološki pomen

Zato majhna razlika v relativni vlažnosti vodi do znatnega zmanjšanja vodnega potenciala. Torej, pri relativni vlažnosti 100%, je vodni potencial nič, pri vlažnosti 99,6 - 0,5 MPa, pri 99 in 97%, je -1,36 oziroma -4,0 MPa. Relativna vlažnost zraka v poletnih mesecih najpogosteje ne presega 60%, vodni potencial se istočasno zmanjša na -68 MPa, pri suhem vetru (30% vlažnost) pa znižanje vodnega potenciala doseže 200 MPa.

Kutikularna transpiracija. Od samega začetka obstoja kopenskih rastlin se je pojavila dilema: asimilacija CO2 iz ozračja je potrebna intenzivna izmenjava plina, preprečevanje znatne izgube vode je možno le, če obstaja dobra izolacija od zunanjega zraka, ki ima izredno nizke vrednosti vodnega potenciala. Glavni problem izmenjave plina, kot je povedal O. Shtokker (1923), je »manevriranje med žejo in lakoto«.

Ohranjanje homeostaze listne vode se doseže s prisotnostjo epitelijskega epidermalnega tkiva, ki je plast precej sosednjih celic, katerih zunanje stene so zgoščene. Zunaj povrhnjica je prekrita s kožico, ki vključuje cutin - polimernih estrov oksimonokarbonskih kislin, ki vsebujejo 16-28 ogljikovih atomov in 2-3 hidroksilne skupine. Kožica vključuje tudi plošče vosek. Cjevčice, napolnjene z ohlapno mrežo celuloznih vlaken, odstopajo od plazmaleme epidermalnih celic v povrhnjico. Služijo kot polarne poti za absorpcijo in izločanje snovi z listi.

Kulikularna difuzija odpornost v večini primerov zelo velika. To je odvisno od debeline kožice, lokacije, gostote in števila plasti kutana in voska. Na oblikovanje izolacijskih struktur na površini listov močno vplivajo značilnosti in starost rastlin ter pogoji za njihovo rast. Pri atmosferski in zemeljski suši imajo odrasli listi običajno debelejšo kožico in debelejši vosek.. Zelo učinkovita je zaščita od transikcije. Pri odraslih listih je cutikularna transpiracija 10–20% skupnega izhlapevanja vode. Na primer, pri pečkastih drevesih meri 120–160 mg / dm 2 h.

Kožica ima edinstveno lastnost zaradi posebnosti njene sestave - za spremembo hidravlične prevodnosti, odvisno od vsebnosti vode. Ko se zunanji sloji povrhnjice sušijo, se hidrofobne plasti povrhnjice zbližajo.zato se odpornost kostikul med interetom podvoji. Pri nizkih temperaturah se tudi poveča. In obratno z naraščajočo hidracijo povrhnjice povrhnjica nabrekne zaradi hidracije karboksilnih in hidroksi skupin, zrahljanazmanjšana je odpornost na difuzijo in transpiracija se poveča. Tako izguba vode skozi povrhnjico regulirano s polnilno folijo. Ponoči, na primer, z močnejšim oteklino obnohtne kožice, je cutikularna transpiracija intenzivnejša kot čez dan. Vlažen list lahko absorbira vodo skozi povrhnjico.

Normalna transpiracija. Glavna pot komunikacije mezofilnih listov z ozračjem je stomata. Postopek stomatalnega transpiracije lahko razdelimo na več stopenj (glej sliko!).

Osnove in t str - izhlapevanje vode iz celične površine v medcelične prostore. Vsaka celica mezofila, vsaj z eno od njenih strani, meji na zunajcelični prostor. Površina vseh celičnih sten v stiku z medceličnimi prostori presega površino lista približno v 10-30 krat Treba je opozoriti, da je že v tej fazi rastlina sposobna uravnavati transpiracijo. Zmanjšanje izhlapevanja vode v medceličnem prostoru se doseže z vsaj dvema mehanizmoma. Prvi zaradi spremenjene sposobnosti zadrževanja vode v citoplazmi. t poveča vezavo osmotske in koloidne vode, njegov del v posameznih celičnih organelih in zmanjšanje prepustnosti membrane. Drugi mehanizem je povezan z zmanjšanjem hidracije celične stene. Ime je dobil mehanizem začetka sušenjaali korenina transpiracije.

Z zmanjšanjem oskrbe z vodo s korenom in povečanjem vodne zmogljivosti Torej, z odprtimi lovkami, se zmanjša transpiracija zaradi zmanjšanja količine vodne pare v medceličnih prostorih. To je izredna metoda uravnavanja transpiracije, ki predstavlja nedvomno korist za rastline v listih, saj omogoča zmanjšanje porabe vode, ne da bi škodovala asimilaciji ogljikovega dioksida. Bombaž ta metoda regulacije transpiracije prevladuje. Pri zmernih rastlinah izražena je izredna ureditev območja v manjši meri: transpiracija se lahko zmanjša za 30% brez zaprtja puči. Možnosti ekstraregulativne ureditve so v veliki meri odvisne od rastnih pogojev in starosti rastlin. Na primer, optimizacija mineralne prehrane poveča sposobnost zadrževanja vode v tkivih in se zmanjša s staranjem listov.

V t o r o t in p - sproščanje vodnih hlapov iz medceličnih prostorov skozi votline. Število puči in njihova lokacija se med različnimi vrstami rastlin zelo razlikujejo. Xerophytes - rastline suhih habitatov - na enoto površine imajo običajno manj stomate kot mezofiti. Poleg tega so njihove žleze pogosto pogreznjene v visoko rezano površino listov, kar zmanjšuje izgubo vode. V večini pridelkov se pretežno nahajajo puči s spodnje strani lista (zavihek.). To je ena od naprav za manj vode.

Število pukovic na posevkih, kosov / cm 2

Kaj je transpiracija

Transpiracija - je nadzorovan fiziološki proces gibanja vode skozi organe rastlinskega organizma, ki povzroči njegovo izgubo zaradi izhlapevanja.

Zato se pod vplivom atmosferskih dejavnikov vodne zaloge v nadzemnih organih rastline stalno porabijo in jih je zato treba zaradi novih vnosov ves čas polniti. Ko voda izhlapi v celicah rastline, se pojavi določena sesalna sila, ki »potegne« vodo iz sosednjih celic in tako vzdolž verige - do korenin. Tako je glavni "motor" pretoka vode od korenin do listov v zgornjih delih rastlin, ki, preprosto rečeno, delujejo kot majhne črpalke. Če malo poglobimo v proces, je izmenjava vode v rastlinstvu naslednja veriga: izvleči vodo iz zemlje s koreninami, jo dvigniti na nadzemne organe in izhlapeti. Ti trije procesi so v stalni interakciji. V celicah koreninskega sistema rastline se oblikuje tako imenovani osmotski tlak, pod vplivom katerega korenine korenito absorbirajo vodo v zemlji.

Ko se zaradi nastanka velikega števila listov in povišanja temperature okolja voda iz zraka izloči iz rastline, prihaja do pomanjkanja tlaka v posodi rastlin, ki se prenaša navzdol do korenin in jih potiska proti novemu "delu". Kot lahko vidite, koreninski sistem rastline potegne vodo iz tal pod vplivom dveh sil - lastne, aktivne in pasivne, ki se prenaša od zgoraj, kar je posledica transpiracije.

Kakšno vlogo ima transpiracija v rastlinski fiziologiji?

Proces transpiracije igra veliko vlogo v rastlinstvu.

Najprej je treba to razumeti To je transpiracija, ki rastlinam zagotavlja zaščito pred pregrevanjem. Če na svetel sončen dan merimo temperaturo zdravega in zbledelega lista v isti rastlini, je lahko razlika do sedem stopinj, in če je lahko izbledel list na soncu vroči od okoliškega zraka, potem je temperatura transpiratnega lista navadno nekaj stopinj nižja. ! To nakazuje, da transpiracijski procesi, ki potekajo v zdravem listu, omogočajo, da se sam ohladi, sicer se list pregreje in umre.

Končno, transpiracija je neverjetna sila, ki lahko povzroči, da se voda dvigne znotraj rastline po vsej svoji višini, kar je zelo pomembno, na primer za visoka drevesa, katerih zgornji listi lahko zaradi obravnavanega postopka prejmejo potrebno količino vlage in hranil.

Vrste transpiracije

Obstajata dve vrsti transpiracije - stomatalni in cutikularni. Da bi razumeli, kakšna je ena in druga vrsta, spomnimo iz lekcije botanike strukturo lista, saj je ta organ rastline glavni v procesu transpiracije.

Torej List je sestavljen iz naslednjih tkanin:

  • koža (povrhnjica) je zunanja obloga lista, ki je ena vrsta celic, tesno povezana med seboj, da se zagotovi zaščita notranjih tkiv pred bakterijami, mehanskimi poškodbami in sušenjem. Na vrhu tega sloja je pogosto dodaten varovalni vosek, imenovan povrhnjica,
  • glavno tkivo (mezofil), ki se nahaja znotraj dveh plasti povrhnjice (zgornji in spodnji),
  • žile, po katerih se voda premika in v njej raztopljene hranilne snovi,
  • Lupine so posebne zaporne celice in odprtina med njimi, pod katero je zračna votlina. Celice želatine se lahko zaprejo in odprejo glede na to, ali je v njih dovolj vode. S temi celicami se v glavnem izvaja proces izhlapevanja vode in izmenjave plina.

Najprej voda začne izhajati s površine glavnega tkiva celic. Kot rezultat, te celice izgubijo vlago, vodni menisci v kapilarah so upognjeni navznoter, površinska napetost se poveča, in nadaljnji proces izhlapevanja vode postane težaven, kar omogoča obratu, da znatno prihrani vodo. Nato izhlapela voda gre skozi stomatalne razpoke. Dokler so puči odprte, voda iz listov izhlapi z enako hitrostjo kot z vodne površine, kar pomeni, da je difuzija skozi puči zelo visoka.

Dejstvo je, da z istim območjem voda hitreje izhlapi skozi več majhnih lukenj, ki se nahajajo na določeni razdalji kot skozi eno veliko. Tudi po tem, ko so puči zaprti na pol, ostaja intenzivnost transpiracije skoraj tako visoka. Toda, ko je puči blizu, se transpiracija večkrat zmanjša.

Število žlez in njihova lokacija v različnih rastlinah ni enako, pri nekaterih vrstah so le na notranji strani lista, v drugih - tako od zgoraj kot od spodaj, vendar, kot je razvidno iz zgoraj navedenega, ne toliko število stomak vpliva na hitrost izhlapevanja, temveč na stopnjo njihove odprtosti: če je v celici veliko vode, so odprte odprtine, ko pride do pomanjkljivosti - zapiralne celice so poravnane, širina stomatskega črevesja se zmanjša - in puči se zaprejo.

Cuticular

Kožica kot tudi stomata ima sposobnost, da se odzove na stopnjo nasičenosti listov z vodo. Dlake na površini listov ščitijo listje pred premiki zraka in sončne svetlobe, kar zmanjšuje izgubo vode. Ko so puči zaprti, je še posebej pomembna cutikularna transpiracija. Intenzivnost te vrste transpiracije je odvisna od debeline kožice (debelejša plast, manj izhlapevanja). Pomembna je tudi starost rastline - vodni listi na zrelih listih sestavljajo le 10% celotnega transpiracijskega procesa, na mlajših pa do polovice. Na preveč starih listih pa opazimo povečanje transiktivnosti, če je njihova zaščitna plast poškodovana zaradi starosti, razpok ali razpok.

Dejavniki, ki vplivajo na proces transpiracije

Kot smo že omenili, intenzivnost transpiracije določimo predvsem s stopnjo nasičenosti celic rastlinskih listov z vodo. Na to stanje pa vplivajo predvsem zunanji pogoji - vlažnost, temperatura in količina svetlobe.

Jasno je, da se s suhim zrakom procesi izhlapevanja pojavljajo intenzivneje. Toda vlaga v tleh vpliva na transpiracijo v nasprotni smeri: bolj suho je zemljišče, manj vode pride v rastlino, večji je njegov primanjkljaj in s tem manj transpiracije.

S povišanjem temperature se poveča tudi transpiracija. Vendar je morda glavni dejavnik, ki vpliva na transpiracijo, še vedno lahka. Ko listi absorbirajo sončno svetlobo, se temperatura listov poveča in skladno s tem odprta puči in poveča hitrost transpiracije.

Glede na vpliv svetlobe na premike puči, obstajajo tudi tri glavne skupine rastlin glede na dnevni potek transpiracije. V prvi skupini so ponoči zaprti, jutri se odprejo in premikajo v dnevnih urah, odvisno od prisotnosti ali odsotnosti pomanjkanja vode. V drugi skupini je nočno stanje stomak »spreminjanje« dnevnega časa (če so bile odprte čez dan, zaprte ponoči in obratno). V tretji skupini je stanje drobovja odvisno od nasičenosti listov z vodo, ponoči pa so vedno odprte. Kot primer predstavnikov prve skupine se lahko navedejo nekatere rastline žit, v drugo skupino so fino listnate rastline, na primer grah, pesa in detelja, v tretjo skupino, zelje in drugi predstavniki rastlinskega sveta z debelimi listi.

Toda na splošno je treba to reči ponoči je transpiracija vedno manj intenzivna kot čez dan, ker je v tem času temperatura nižja, ni svetlobe, in vlažnost, nasprotno, je povečana. V dnevnih urah je transpiracija običajno najbolj produktivna ob poldnevu in s padcem sončne aktivnosti ta proces upočasnjuje.

Razmerje intenzivnosti transpiracije od enote površine lista na enoto časa do izhlapevanja podobne površine proste vodne površine se imenuje relativna transpiracija.

Kako se uravnava vodna bilanca

Rastlina skozi koreninski sistem absorbira večino vode iz zemlje.

Poleg korenin lahko nekatere rastline absorbirajo vodo in zemeljske organe (na primer mahovi in ​​lišaji absorbirajo vlago po vsej površini).

Voda, ki vstopa v rastlino, je porazdeljena po vseh organih, se giblje od celice do celice in se uporablja za procese, potrebne za življenje rastline. Majhna količina vlage se porabi za fotosintezo, večina pa je potrebna za ohranitev polnosti tkiv (tako imenovani turgor), kot tudi za nadomestitev izgub zaradi transpiracije (izhlapevanja), brez katere je vitalna aktivnost rastline nemogoča. Vlaga izhlapi ob vsakem stiku z zrakom, zato se ta proces odvija v vseh delih naprave.

Če je količina vode, ki jo absorbira rastlina, usklajeno usklajena z njeno porabo za vse te cilje, je vodna bilanca rastline pravilno poravnana in telo se normalno razvija. Kršitve tega ravnotežja so lahko situacijske ali podaljšane. V procesu evolucije se je veliko kopenskih rastlin naučilo spopasti se s kratkoročnimi nihanji v vodni bilanci, vendar dolgoročne motnje v oskrbi z vodo in postopki izhlapevanja praviloma vodijo v smrt vsake rastline.

Transpiracija - kaj je to

Če govorimo o tem konceptu bolj podrobno, potem transpiracija ni nič drugega kot izhlapevanje v atmosfero vlage iz listov in stebel živih rastlin. Ta pojav pomaga vodi, da je koreninski sistem zanič, včasih iz precej globokih plasti tal (v puščavah, korenine lahko gredo celo dvajset metrov globoko), vzpenjati se po steblih ali deblih do listov, cvetov, plodov in dostavijo potrebne minerale. predmetov. In novi del vode s hranilnimi snovmi se »vsesa« zaradi transpiracije v rastlinah: kraj se osvobodi z izhlapevanjem uporabljene vlage skozi majhne pore na listih, ki se nahajajo na hrbtni strani. Intenzivnost gibanja vode je odvisna od zunanjih dejavnikov - časa, temperature in vlažnosti. Z drugimi besedami, rastlina se izkaže, ko je vlažnost zraka v njem višja od vlažnosti okoliške atmosfere. Dokazano je, da se deset odstotkov vse vlage, ki izhlapi na površini Zemlje, pripiše ravno rastlinskemu svetu našega planeta.

Biološki pomen transpiracije

Če parafraziramo dobro znani izraz, lahko rečemo: če pojav obstaja, to pomeni, da je nekaj potrebno. To velja za transpiracijo. Za rastline je bistvenega pomena in narobe je, da se šteje, da je usoden za svet flore.

  1. Proces transpiracije zagotavlja stalno gibanje vode "od prsti do vrha" - skozi korenine, stebla, liste.
  2. Tako je mogoče regulirati temperaturne in vodne režime. 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. Transpiracija preprečuje pregrevanje in opekline listov pri visokih temperaturah ali neposredni sončni svetlobi.

Toda če voda zapusti več, kot jo rastlina uspe "popiti" s tal s koreninami, je v nevarnosti:

  • pomanjkanje vlage
  • zakasnitev
  • zmanjšanje intenzivnosti fotosinteze,
  • presnovne motnje znotraj rastlinskega organizma.

Rezultat ne more biti samo venenje, ampak celo smrt. In vendar, če pogoji niso skrajni, lahko rastlina samostojno uravnava raven izhlapevanja. Če na površino ni dovolj vode, iz katere izhlapi, se upočasnjuje.

Procesi gibanja vode

Kot smo že ugotovili, je transpiracija naravni fiziološki proces v rastlinskem kraljestvu. Njegovo glavno telo je list. Ker so listi rastlin številni, tvorijo dovolj veliko območje za izhlapevanje. Posledično se vodni potencial zmanjša in to je signal, da celice listov absorbirajo vodo iz žil ksilema. V skladu z načelom padajoče domine se sproži gibanje vode iz korenin vzdolž ksilema do listov. Nastala je nekaj podobnega motorju na vrhu. In bolj aktivna je transpiracija, močnejši je zgornji »motor« in močnejša je sesalna sila »motorja« spodnjega - koreninskega sistema.

Od stebla se voda premika v list, skozi žile skozi pecelj. Na poti se žile "raztegnejo", število prevodnih elementov se zmanjša. Žile se preoblikujejo v posamezne tracheide, ki tvorijo zelo gosto mrežo. Zamudite vlago v listu enoplastne povrhnjice z povrhnjico povrhnjice. Voda, ki se je spremenila v paro, teče skozi pučike - posebne številne mikronske odprtine, ki jih obrat lahko razširi ali zoži glede na zunanje pogoje.

Mehanizem in intenzivnost transpiracije

Rastline absorbirajo le majhen del celotne količine vode, ki jo pridobivamo iz tal - 0,2 odstotka, včasih malo več. Vse ostalo izhlapi v zrak. Mehanizem zgornjega dela motorja je dokaj preprost. Temelji na dejstvu, da v atmosferi navadno ni dovolj vodne pare, kar pomeni, da je njen vodni potencial mogoče označiti kot negativen. Na primer, pri relativni vlažnosti 90 odstotkov je atmosferski tlak 140 barov. In v veliki večini predstavnikov kraljestva flore se pritisk v notranjosti listov giblje med 1 in 30 barov. Tako velika vrzel in zagotavlja transpiracijo. Pomanjkanje vode, spuščanje celic iz listov vzdolž stebla, neizogibno doseže korenine. To prisili spodnji motor, da "teče", sesanje vode iz tal. In izhlapevanje s površine listov ga dvigne, skupaj z vsemi mineralnimi solmi, nazaj na vrh.

Na intenziteto transpiracije vpliva več dejavnikov.

  1. "Napolnjene" rastline z vodo. Ko doseže kritično raven, se žleze zožijo.
  2. Zasičenost zraka z ogljikovim dioksidom. Večina rastlin se odzove na prekomerno koncentracijo z zamašitvijo.
  3. Razsvetljava Običajno, ko so luknje odprte. Postaja temno - zapirajo se.
  4. Temperatura zraka Prečkanje preko 35-40 ° S povzroči zaprtje stome.
  5. Temperatura površine lista. Ogrevano na vsakih 10 ° C, list daje dvakrat več vlage.
  6. Vlažnost in hitrost vetra. Višja je atmosfera, višja je transpiracija.

Izhlapevanje vode iz rastlin poteka v treh fazah:

  1. Promocija iz žil v zgornje plasti mezofila.
  2. Izhlapevanje iz celičnih sten v medcelične prostore in praznine okoli puči, ki mu sledi izhod v zunanjost.
  3. Zadnja faza je razdeljena na:
  • transpiracija skozi ustamo - usta,
  • izhlapevanje v ozračje neposredno skozi celice povrhnjice - cutikularna transpiracija.

Razdeli se lahko v dve fazi.

  1. Prehod vode iz kapljičnega stanja (v tej obliki se nahaja v celičnih membranah) v plinasto v medceličnih prostorih. V tem času lahko rastlina uravnava moč transpiracije. Če mu manjka voda, obstaja močna napetost v koreninskih in debelastih posodah, ki zadržujejo premikanje vode do celic listov. In izhlapevanje se upočasnjuje.
  2. Sprostitev pare na površino skozi puči. Takoj ko vodna para zapusti medcelične praznine, se ponovno napolnijo s premikanjem celic iz plašča. Glavni vzvod za koordinacijo transpiracije je stopnja odprtosti stome.

Dnevi rastline "dihajo" z različno močjo.

  1. Če je zunaj jasno in ne zelo suho, najprej naredijo globoko "zadah" ob zori, ko se puči odprejo do maksimuma. Popoldne se postopoma zožijo in zaprejo, ko sonce zaide.
  2. V suhem vremenu se to zgodi veliko prej - do desetih ali enajstih. Takoj ko se zvečer spusti toplota, se ponovno odprejo do sončnega zahoda.
  3. Ko je nebo prekrito z oblaki, so puči običajno odprti do večera, vendar ne zelo široko.

Dnevne razlike v izgubi vode so primerljive z želodčnim gibanjem. Transpiracija je nekoliko pred vdorom vlage, ki ne more skozi isto rastlino skozi rastlinske celice. Zato je podnevi določen primanjkljaj. Toda ponoči, ko so puči zaprti in "spijo", se napolni. Toda v mnogih pogledih je situacija odvisna od regije, v kateri živi rastlina, in njene vrste. Torej, v kaktusih in evforijah odprte izključno ponoči.

V zmernih podnebjih se približno 300 gramov vode uporablja za kopičenje enega gramov suhe snovi. Na splošno lahko ta številka variira od 125 do 1000 gramov.

Oglejte si video: Izokrenuta učionica - List (Oktober 2019).

Загрузка...