Транспирация позволяет растению


Транспирация — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 15 июля 2019; проверки требуют 3 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 15 июля 2019; проверки требуют 3 правки. Транспирация.
1 — Вода всасывается корнями и поступает в ксилему.
2 — Вода поднимается вверх по ксилеме.
3 — Из ксилемы вода поступает в мезофильные клетки и испаряется с поверхности растения через устьица. Устьица листа томата под электронным микроскопом

Транспирация — процесс движения воды через растение и её испарение через наружные органы растения, такие как листья, стебли и цветки. Вода необходима для жизнедеятельности растения, но только небольшая часть воды, поступающей через корни используется непосредственно для нужд роста и метаболизма. Оставшиеся 99-99,5 % теряются через транспирацию. Поверхность листа покрыта структурами, называемыми устьицами и у большинства растений большая часть устьиц находится на нижней части листа. Устьица ограничены замыкающими клетками и сопровождающими клетками (вместе известными как устьичный комплекс), которые открывают и закрывают устьичные щели. Транспирация проходит через устьичные щели и может рассматриваться как необходимая «цена», связанная с открытием устьиц для доступа углекислого газа, необходимого для фотосинтеза. Транспирация также охлаждает растение, изменяет осмотическое давление в клетках и обеспечивает движение воды и питательных веществ от корней к побегам.

Вода поглощается корнями из почвы с помощью осмоса и движется в ксилеме наверх вместе с растворенными в ней питательными веществами. Движение воды от корней к листьям частично обеспечивается капиллярным эффектом, но в основном происходит за счёт разности давлений. В высоких растениях и деревьях, гравитация может быть преодолена только за счёт уменьшения гидростатического давления в верхних частях растения из-за диффузии воды через устьица в атмосферу.

Охлаждение достигается путём испарения с поверхности растения воды, у которой высокая удельная теплота парообразования.

Растение регулирует свой уровень транспирации с помощью изменения размера устьичных щелей. На уровень транспирации также влияет состояние атмосферы вокруг листа, влажность, температура и солнечный свет, а также состояние почвы и её температура и влажность. Кроме того, надо учитывать и размер растения, от которого зависит количество воды, поглощаемой корнями и, в дальнейшем, испаряемой через листья.

Особенность Влияние на транспирацию
Количество листьев Чем больше листьев, тем больше поверхность испарения и больше количество устьиц для газообмена. Это увеличивает потери воды.
Количество устьиц Чем больше на листе устьиц, тем больше воды испаряет лист.
Размер листа Лист с большей площадью испаряет больше воды, чем лист с маленькой.
Наличие растительной кутикулы Воскоподобная плёнка кутикулы плохо проницаема для воды и водяных паров и снижает испарение с поверхности растения, за исключением испарения через устьица. Блестящая поверхность кутикулы отражает солнечные лучи, снижая температуру листа и уровень испарения[1]. Небольшие волоски (трихомы) на поверхности листа также снижают потерю воды, создавая рядом с поверхностью зону высокой влажности[1]. Такие приспособления для сохранения воды можно наблюдать у многих растений из засушливых мест — ксерофитов.
Содержание CO2 У многих растений понижение уровня углекислого газа в воздухе приводит к повышению тургора замыкающих клеток и открытию устьиц[2].
Уровень света Помимо понижения уровня углекислого газа в процессе фотосинтеза свет может оказывать и непосредственное влияние на замыкающие клетки, заставляя их разбухать[2].
Температура Увеличение температуры увеличивает скорость испарения и уменьшает относительную влажность окружающей среды, что также увеличивает потерю воды.
Относительная влажность Сухой воздух вокруг листьев повышает уровень транспирации.
Ветер В стоячем воздухе рядом с поверхностью испарения образуется область с высокой влажностью, что замедляет потерю воды.

Во время сезона роста лист может испарить количество воды во много раз превышающее его собственный вес. Один гектар посева пшеницы испаряет за лето 2000—3000 тонн воды[3]. В сельском хозяйстве оперируют понятием транспирационного коэффициента, это соотношение между затраченной массой воды и приростом сухой массы. Обычно он составляет от 200 до 600[3] (1000)[4], т.е для образования одного килограмма сухой массы сельхозкультуры необходимо от 200 до 1000 литров воды.

Для измерения уровня транспирации растений существует множество техник и приборов, включая потометры, лизиметры, порометры, фотосинтетические системы[en] и термометрические сенсоры. Для измерения эвапотранспирации применяют главным образом изотопные методы[5]. Недавние исследования[6] показывают, что вода, испарённая растениями, отличается по изотопному составу от грунтовых вод.

У пустынных растений есть специальные приспособления, позволяющие снизить транспирацию и сохранить воду, такие как толстая кутикула, уменьшенная площадь листьев и волоски на листьях. Многие из них используют так называемый CAM-фотосинтез, когда днём устьица закрыты, а открываются только ночью, когда температура ниже, а влажность больше.

  1. 1 2 Жизнь растений / под ред. проф. Н.А. Красильникова, проф. А.А. Уранова. — М.: Просвещение, 1974. — Т. 1. — 487 с.
  2. 1 2 Гэлстон А., Девис П., Сэттер Р. Жизнь зеленого растения. — М.: Мир, 1983. — 549 с.
  3. 1 2 Водный режим растений / Н. А. Максимов // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  4. ↑ Martin, J.; Leonard, W. & Stamp, D. (1976), Principles of Field Crop Production (Third Edition), New York: Macmillan Publishing Co., Inc., ISBN 0-02-376720-0 
  5. Jasechko, Scott; Zachary D. Sharp, John J. Gibson, S. Jean Birks, Yi Yi & Peter J. Fawcett. Terrestrial water fluxes dominated by transpiration (англ.) // Nature : journal. — 2013. — 3 April (vol. 496, no. 7445). — P. 347—350. — doi:10.1038/nature11983. — PMID 23552893.
  6. Evaristo, Jaivime; Jasechko, Scott; McDonnell, Jeffrey J. Global separation of plant transpiration from groundwater and streamflow (англ.) // Nature : journal. — 2015. — 3 September (vol. 525, no. 7567). — P. 91—94. — ISSN 0028-0836. — doi:10.1038/nature14983.

ru.wikipedia.org

Транспирация у растений - суточный ход, интенсивность, видео

транспирация у растенийТранспирация у растений – это естественный процесс водообмена между растительным миром и атмосферным воздухом. Исследования ученых показали, что суточное количество испаряемой влаги значительно превышает объем воды, содержащийся в растении. Такое явление имеет важнейшее значение в жизнедеятельности любого растительного организма, произрастающего в тепличных условиях или на открытых грунтах. Из этой публикации вы узнаете, что такое транспирация у растений, ознакомитесь с разновидностями и способами регулирования данного процесса.

Механизм транспирации

механизм транспирацииПроцесс жизнедеятельности любого растения неразрывно связан с потреблением влагой. Из суточного объема полученной воды для фотосинтеза и физиологических потребностей растению необходимо только 10%. Оставшиеся 90% испаряются в атмосферу.

Транспирация – это процесс перемещения жидкости по растительному организму и ее испарения наземной частью растения. В транспирации участвуют листья, стебли, цветы, плоды, корневая система растительного организма.

Зачем растению нужно испарять влагу? Транспирация позволяет растению получать из грунта питательные вещества и микроэлементы, растворенные в воде.влагообмен у растений

Механизм действия следующий:

  1. Освобождаясь от лишней влаги, в водопроводящих тканях растений создается отрицательное давление.
  2. Разряжение «подтягивает» влагу из соседних клеток ксилемы, и так, по цепочке, непосредственно до всасывающих клеток корневой системы.

Благодаря процессу испарения растения естественным образом регулируют свою температуру, защищая себя от перегрева. Доказано, что температура транспирирующего листа ниже не испаряющего влагу. Разница достигает 7°С.

У растений различают две разновидности влагообмена:

  • посредством устьиц;
  • через кутикулы.

Чтобы понять принцип действия данного явления необходимо вспомнить строение листа из школьного курса биологии.лист растения в разрезе

Лист растения состоит из:

  1. Клеток эпидермиса, которые образуют основной защитный слой.
  2. Кутикула – восковой (внешний) защитный слой.
  3. Мезофилл или «мякоть» – основная ткань, расположенная между внешними слоями эпидермиса.
  4. Прожилки – «транспортные магистрали» листа, по которым перемещается влага насыщенная питательными веществами.
  5. Устья – отверстия в эпидермисе, контролирующие газообмен растения.

При устьичной транспирации, процесс испарения происходит в две стадии:

  1. Переход влаги из жидкой фазы в парообразную. Вода в жидком состоянии находится в клеточных оболочках. Пар формируется в межклеточном пространстве.
  2. Выделение газообразной влаги в атмосферу через устья эпидермиса.

влагообмен через устьицаПри устьичном влагообмене растение может регулировать уровень испарения. Далее рассмотрим механизм действия данного процесса.

Кутикулярная транспирация регулирует испарение влаги с поверхности листьев при закрытых устьях. Интенсивность испарения жидкости зависит от толщины кутикулы и возраста растения.

Важно знать, что уровень устичной транспирации составляет от 80 до 90 % от объема испарения всего листа. Именно поэтому такой механизм является основным регулятором интенсивности испарения у растений.

Лист как орган транспирации

лист как орган транспирацииЧто такое транспирация мы разобрали. Теперь следует понять, какую роль в данном механизме играет лист.

Благодаря большой площади испарения, главными диффундирующими участками растения являются листья. Процесс испарения влаги начинается с нижней части листа через раскрытые устья, через которые и осуществляется обмен кислородом и углекислым газом между растением и окружающим воздухом.

Механизм раскрытия устьиц заключается в следующем:

  1. По окружности устий расположены замыкающие клетки.
  2. При увеличении объема они растягивают отверстия в эпидермисе, увеличивая раскрытие устьиц.

Обратный процесс происходит при уменьшении объема замыкающих клеток, стенки которых перестают воздействовать на устьичные щели.

Интенсивность транспирации

интенсивность транспирацииИнтенсивность транспирации – это количество влаги, испаряемой с дм2 растения за расчетную единицу времени. Данный параметр регулируется величиной раскрытия устьичных щелей, которая, в свою очередь, зависит от количества попадающего на растение света. Далее рассмотрим, как влияет свет на интенсивность транспирации.

Деформация клеток эпидермиса проходит под действием фотосинтеза, в процессе которого происходит преобразование крахмала в сахара.

  1. При свете у растений начинается процесс фотосинтеза. Давление в замыкающих клетках увеличивается, что дает возможность вытягивать воду из соседних клеток эпидермиса. Объем клеток увеличивается, устьица раскрываются.
  2. В вечернее и ночное время происходит преобразования сахаров в крахмал, в процессе которого клетки эпидермиса «откачивают» влагу из замыкающих клеток растения. Их объем уменьшается, устьица закрываются.

Помимо света на интенсивность транспирации оказывает влияние ветер и физические характеристики воздуха:

  1. Чем ниже уровень влажности атмосферного воздуха, тем быстрее происходит испарение воды, а значит и скорость влагообмена.
  2. При повышении температуры возрастает упругость водяных паров, которая приводит к снижению влажностных характеристик окружающей среды и увеличению объема испаряемой воды.
  3. Под влиянием ветра значительно увеличивается скорость испарение влаги, тем самым ускоряется перенос влажного воздуха с поверхности листа, вызывая усиление водообмена.

Для определения данного параметра не следует забывать и об уровне влажности почвы. Если ее недостаточно, значит и наблюдается ее недостаток в растении. Снижение объема влаги в растительном организме автоматически изменяет интенсивность испарения.

Суточный ход транспирации

суточный ход транспирации у разных растений

В течение суток уровень испарения влаги у растений меняется:

  1. Ночью, процесс водообмена между растением и окружающим воздухом практически останавливается. Это обусловлено отсутствием солнца, закрытием отверстий эпидермиса, снижением температуры атмосферного воздуха и увеличением уровня его влажности.
  2. На рассвете, устья открываются. Степень их раскрытия увеличивается с изменением освещенности, климатических и физических показателей воздушных масс.
  3. Максимальная интенсивность транспирации у растений наблюдается в полдень, к 12-13 часам. На данный процесс влияет напряженность солнечного света.
  4. При недостаточной влажности в дневной период, интенсивность водообмена может снижаться. Этот механизм позволяет растению значительно сократить потерю влаги, защитив себя от увядания.
  5. При снижении солнечной инсоляции в вечерние часы интенсивность транспирации вновь возрастает.

Суточный процесс влагообмена также зависит от вида и возраста растений, региона произрастания, схемы расположения листьев.

У кактусов, повышение уровня транспирации происходит исключительно ночью, когда устья полностью раскрыты. У растений, листва которых повернута боковой частью к горизонту, данный процесс начинается непосредственно с первыми лучами солнечного света.

Определение транспирации в биологии — видео

glav-dacha.ru

испарение через лист, способствующие факторы и характеризующие показатели

Рост растения в большой степени зависит от воды. Любой организм будет нормально развиваться и функционировать, только когда все его составные будут получать достаточное количество влаги. Процесс обмена воды между растительностью и окружающей средой довольно сложен и многофункционален и называется транспирацией.

Испарение воды растениями

Транспирация — это процесс получения растениями водного потока и испарение влаги. Вода является необходимым элементом для роста и развития растения, но для этого её используется лишь 10%, остальные 90% — приходятся на испарение. Она защищает растительность от перегрева и улучшает поступление минеральных и органических веществ, попадающих с потоком воды в стебли и листву от корней.

Скорость движения полезных элементов зависит от интенсивности процесса испарения.

Транспирация позволяет растению:

  • получать постоянный запас питательных элементов и полезных минералов;
  • принимать солнечную энергию и регулировать температуру;
  • поддерживать охлаждение листвы с жаркое время суток;
  • обеспечивать процесс вегетативного размножения.

Влияющие факторы

Транспирация у растительных организмов зависит от размера и численности проводящих сосудов, количества устьиц. Не менее важное значение имеет толщина кутикулы, структура коллоида и насыщенность сока клеток.

Из-за испарения в клетках листвы образуется всасывающая сила, поэтому водяной поток направлен снизу вверх по всей длине стебля. Благодаря такому процессу длительное время не вянут срезанные ветки и цветущие растения, помещённые в вазу, наполненную водой. Среди факторов, в большой степени влияющих на процесс испарения, имеют место свет, температура воздуха, ветер, насыщенность воздуха водяным паром:

  • Благодаря свету устьице открываются и улучшается проникаемость содержимого клетки листа и клеток, для испарения воды. Из-за поглощения лучей солнца хлорофиллом повышается температура листвы. Кроме того, процесс транспирации становится сильнее, что понижает температуру испаряющих листьев, и они не перегреваются. Испарение при свете на 30—40% выше нежели в темноте.
  • Если повышается температура воздуха, испарение усиливается. Происходит это из-за ускорения потока водных молекул и быстроты проникновения паров воды с верхнего слоя коллоидов оболочки клеток.
  • Сила ветра влияет на ход транспирации в двустороннем направлении. Ветер заменяет влажный слой воздуха, находящийся над листвой, на сухой, поэтому влияет испарение воды из межклетников листьев. Из-за колыхания листа порывами сильного ветра закрываются щели устьиц, что способствует снижению процесса испарения.
  • Влияние насыщенности воздуха водяным паром происходит следующим образом: чем ниже влажность воздуха, тем медленнее протекает транспирационный процесс — и наоборот.

  Правила ухода за виноградом осенью и его обрезка на зиму

Транспирация на протяжении суток

Рано утром испарение слабое. Чем выше поднимается солнце и температура воздуха, тем сильнее становится транспирация. Вечером — ниже, ночью — сводится до минимума. В самое жаркое время дня устьица закрываются, а растение обезвоживается, из-за чего происходит ещё один минимум транспирации. Также в течение суток могут быть два максимума. Правильный суточный ход лучше всего наблюдается при отсутствии облаков на небе.

Показатели процесса

Характерными знаками испарения влаги у растительности являются:

  • интенсивность испарения;
  • относительная транспирация;
  • коэффициент;
  • продуктивность.

Формула интенсивности транспирации — количество влаги, испаряющееся единицей площади листа в единицу времени. В продолжительности 24 часов у разных растительных организмов она разная: в дневное время у большего количества растений она составляет 15—250 грамм в час на 1 м², в ночное время — от 1 до 20 граммов.

Относительная транспирация — это сравнение скорости транспирации с поверхности листвы со скоростью процесса испарения с открытой поверхности воды. Изменяется от 0,01 до 1,0.

Транспирационный коэффициент указывает на то, какое количество воды нужно затратить растению, чтобы создать 1 грамм сухого вещества. Для верного его расчёта, кроме сухой листвы, учитывается вес корневой системы и стебля. Самый верный расчёт можно произвести для однолетних растительных организмов: в среднем его составная величина 300—400 г. Благодаря тому, что с помощью транспирационного коэффициента можно высчитать требуемое растению количество воды, его нередко применяют для расчёта объёма воды, используемого для полива.

Продуктивность транспирации показывает, какое количество грамм сухого вещества растение накопило в период испарения 1 килограмма воды. В среднем она составляет 3 грамма, может изменяться от 1 до 8 грамм.

Виды транспирации

Лист, как орган транспирации, играет главную роль в процессе испарения. Состав листа:

  1. Эпидермис (называемый также кожицей) — покров внешней стороны, содержащий в себе один ряд клеток, защищающих растение от бактерий, повреждений от факторов окружающей среды, пересыхания. Кожицу покрывает ещё один восковой слой, который называется кутикула.
  2. Мезофилл или основная ткань. Располагается между верхним и нижним слоями кожицы.
  3. Жилки, благодаря которым обеспечивается поток воды с питательными веществами.
  4. Устьица — поры, которые находятся на верхнем или нижнем слое эпидермиса. Через них происходит испарение и газообмен. В зависимости от того, достаточное ли количество в них содержится, устьица способны как открываться, так и закрываться.

  Обработка сада осенью от вредителей и болезней

Процесс испарения листьями осуществляется через кутикулы или устьица.

Прежде всего, испарение начинается с поверхности главной клеточной ткани. Происходит потеря клетками влаги, натягивается поверхностная часть листа, и воде становится сложно испаряться.

У разных растительных организмов численность устьиц тоже различная. На поверхности одного и того же размера испарение воды происходит значительно быстрее несколько маленьких щелей, чем через одну крупную. Даже через полузакрытые устьице скорость транспирации не падает.

Вода испаряется также через кутикулу со всей площади листа. На кутикульную транспирацию производит влияние скорость ветра, влажность воздуха, температура листвы, толщина кутикулы.

У молоденькой листвы кутикула слаборазвита, поэтому испарение в большинстве случаев составляет 0,5 от общей интенсивности. У взрослых листьев устьичная транспирация сильнее кутикульной в 10—20 раз. У растительности на местности с постоянной влажностью устьичное и кутикульное испарения равные. На регулирование кутикульной транспирации влияет толщина и целостность кутикулы и иных слоёв, покрывающих поверхность листа и защищающих его.

Регулирование водного баланса

Основное количество воды растение впитывает с помощью корней из почвы. Благодаря своему чуткому реагированию на насыщенность почвы влагой, корням присуща способность изменять направление роста в сторону усиленной влажности. Некоторые растения могут принимать воду и своими надземными частями. Примером являются мох и лишайник.

Вода, которая поступает в растительный организм, растекается по всем его частям и применяется для процессов, необходимых для роста и здорового развития растения. Самая малая часть приходится на фотосинтез, большое количество влаги поддерживает тургор (наполненность ткани). Ещё часть воды предназначается для восстановления влажности после испарения.

Водный баланс распределён в правильных пропорциях, если поглощаемое растением количество воды пропорционально распределено с её расходом на требуемые для нормального развития организма процессы. Если срок сбоя водного баланса маленький, растение сможет справиться с нарушениями. Но при длительных сбоях возможна гибель растительности.

  Разведение калифорнийских червей в домашних условиях

Итак, правильный водный баланс как и испарение в жизни растений просто необходимы для жизнедеятельности и здорового развития каждого растительного элемента.

nasotke.pro

Транспирация у растений - Libtime

  1. Главная
  2. Агрономия
  3. Транспирация у растений
Елена Голец 15739 Испарение воды растением представляет собой физический процесс, так как при этом в межклеточниках листьев вода переходит в парообразное состояние, и затем образовавшийся пар через устьица диффундирует в окружающее пространство. Однако испарение воды — это и сложный физиологический процесс, поскольку он связан с анатомическими и физиологическими особенностями растений, поэтому в отличие от физического, физиологический процесс испарения растением воды и назван транспирация у растений. Транспирация у герани.

От чего зависит транспирация у растений

Зависит транспирация у растений от:
  • количества и размеров проводящих сосудов,
  • числа устьиц,
  • толщины кутикулы,
  • состояния коллоидов протоплазмы,
  • концентрации клеточного сока и других причин.
Вода передвигается вверх по стеблю, так как в результате транспирации в клетках листьев возникает сосущая сила, которая передается от них до корневых волосков корня, поглощающих воду из почвы. Если поместить срезанную ветку или какое-либо растение в сосуд с водой, в течение долгого времени растение не вянет, что указывает на присасывающее действие транспирации.  

Значение транспирации

Значение транспирации заключается в том, что:
  • вместе с водой по растению передвигаются поступившие в него минеральные элементы;
  • транспирация понижает температуру листа и защищает его от перегрева.
Оранжерея растений. Например, в оранжереях и парниках, где воздух влажный и транспирация подавлена, бывают ожоги листьев солнечными лучами. За счет транспирации создается некоторая недонасыщенность водой коллоидов протоплазмы, что способствует нормальному плодоношению и созреванию плодов, так как в этом случае идут синтетические процессы.

Влияние внешней среды

Влияние факторов внешней среды на процесс транспирации и ее суточный ход, выражается действием следующих  факторов:
  •  влияние света,
  • температуры воздуха,
  • сила ветра,
  • степень насыщения воздуха парами воды.
Влияние факторов внешней среды на процесс транспирации у растений. Свет способствует открытию устьичных щелей и повышает проницаемость протоплазмы испаряющих клеток для воды. Хлорофилл энергично поглощает солнечные лучи, что повышает температуру листа и усиливает испарение. Увеличение транспирации снижает температуру листа, в результате чего испаряющие листья: не перегреваются. Даже рассеянный свет повышает транспирацию на 30—40% по сравнению с транспирацией, идущей в темноте. По данным Визнера, 100 кв. см листа кукурузы испаряют в темноте 97 мг воды, на рассеянном — 114 мг, на прямом солнечном свету —785 мг. Температура воздуха, окружающего растение, также, влияет на транспирацию. С повышением температуры транспирация увеличивается, так как при этом усиливаются движение молекул воды и скорость диффузии водяного пара с поверхности коллоидов клеточных оболочек. Сила ветра может играть двоякую роль в процессе транспирации. Роль ветра сводится к замене влажных слоев воздуха над листьями растений сухими, т. е. ветер влияет только па вторую фазу транспирации — выход пара из межклеточников листа. Сильный ветер треплет листья, что вызывает замыкание устьичных щелей и тем снижает транспирацию. На транспирацию оказывает большое влияние и степень насыщения воздуха парами воды. Чем больше сухость воздуха, тем интенсивнее идет процесс транспирации, и наоборот.

Суточный ход транспирации

В течение суток транспирация зависит от внешних факторов. В утренние часы транспирация слабая, с поднятием солнца над горизонтом, повышением температуры воздуха и уменьшением содержания водяных паров в воздухе транспирация возрастает. К вечеру транспирация уменьшается и в ночные часы снижается до минимума. Суточный ход транспирации у растений зависит от внешних факторов. Правильный суточный ход транспирации наблюдается только при безоблачном небе. Очень часто суточный ход транспирации имеет 2 максимума; минимум транспирации обычно падает на самые жаркие часы дня в полдень, что связано с обезвоживанием растений и закрытием устьиц.

Показатели транспирации

Транспирация у растений характеризуется следующими показателями:
  • интенсивность транспирации,
  • относительная транспирация,
  • транспирационный коэффициент,
  • продуктивность транспирации.

Интенсивность транспирации

Для сравнения транспирации растений ее обычно относят к единице пл

libtime.ru

Транспирация

   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


   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 (<13 оС) необходимо привязать установки по вентиляции к наружному климату. Это предотвратит попадание холодного воздуха на растения и, следовательно, отрицательное влияние на транспирацию культуры. В пасмурные периоды общее количество воды, подаваемое рас-тению, определяется количеством поливов, которые происходят в определенное время. Так при сочетании позднего начала и раннего окончания поливов с установками «минимальной температуры трубы» важно убедиться в достаточной продолжительности поливного дня, чтобы избежать таких физиологических проблем, как неравномерное окрашивание и растрескивание плодов. Признаком того, что максимальный перерыв между поливами слишком короток, является резкое падение ЕС субстрата.


Роль активного водопотребления


   Растение может поглощать воду и в условиях отсутствия транспирации. Этот процесс называют активным водопоглощением, а результатом этого будет избыточное корневое давление. Корневое давление возрастает в ночное время и при низкой активности растения.


Корневое давление


  Поверхность корня состоит из тонкого слоя клеток, мембраны которых содержат транспортные поры. Это позволяет ионам, таким как Са2 К+, проникать внутрь клеток корня. Энергия для этого активного транспорта ионов поступает от сжигания Сахаров в процессе дыхания, но важнее то, что внутри клеток корня образуется кон-центрированный раствор Сахаров и ионов. По закону осмоса вода будет всегда перемещаться в сторону с более высокой концентрацией ионов, поэтому в этих условиях будет происходить пассивный процесс поступления воды в корневую систему растения. Само растение не может противостоять такому поступлению воды внутрь клеток и одним из проявлений данного процесса является феномен гуттации (выделение капельной влаги на листьях у некоторых растений). Агроном, должен принимать во внимание данный процесс, поскольку он может привести к физиологическим нарушениям (вертикальное и концентрическое растрескивание плодов и стеблей), а также к развитию заболеваний. Действенный инструмент влияния на процесс водопоглощения и корневого давления — стратегия управления влажностью субстрата, включающая мониторинг влажности, концентрации, температуры и т.д.


   Поэтому мы рекомендуем не использовать значительное снижение ЕС питательного раствора в связи с освещенностью (Вт/м2) и прекращать поливы в определенное время до захода солнца. Все это позволяет перед переходом к темному времени суток иметь стабильно высокий уровень ЕС субстрата, что будет ограничивать пассивное поступление воды в корневую систему. ЕС субстрата должна быть минимальной именно в периоды с наиболее высоким уровнем солнечного излучения.


   Корнеобитаемая зона может быть представлена в виде своеобразного двигателя, а транспирация — в виде маховика. Раскрутив маховик путем создания активного климата в первой половине дня, вы получите хороший уровень водопотребления и, соответственно, потребления элементов минерального питания, а так же высокий уровень фотосинтеза. Следует помнить, что в дневное время уровень транспирации в основном зависит от микроклимата в теплице, что в первую очередь обусловлено взаимосвязанной правильной работой отопления и вентиляции.

 

Почему в жаркую погоду я больше поливаю растения, а им ещё хуже ?

При большом дефиците водяных паров в воздухе устьица закрываются и растение старается сберечь ту воду, что еще в нем остается. Поэтому транспирация резко затормаживается и растение уже не в силах потреблять воду из корневой части. Природный насос не работает. Повышение относительной влажности воздуха (ее легче измерить, чем дефицит водяных паров, хотя ДВП величина абсолютная, а ОВВ относительная) при перегревах позволяет вновь запустить этот "насос" или предотвратить его остановку.
В любительских теплицах летом очень часто можно видеть, как растения от жары вянут, а усиленный полив при этом только ухудшает положение - листьям не хватает воды, а корням воздуха.


В старых статьях:


www.gidroponika.su

Транспирация - это... Что такое Транспирация?

Транспира́ция (от лат. trans и лат. spiro — дышу, выдыхаю) — это испарение воды растением. Основным органом транспирации является лист. Вода испаряется с поверхности листьев через клеточные стенки эпидермальных клеток и покровные слои (кутикулярная транспирация) и через устьица (устьичная транспирация).

В результате потери воды в ходе транспирации в клетках листьев возрастает сосущая сила. Это приводит к усилению поглощения клетками листа воды из сосудов ксилемы и передвижению воды по ксилеме из корней в листья. Таким образом, верхний концевой двигатель, участвующий в транспорте воды вверх по растению, обусловлен транспирацией листьев.

Верхний концевой двигатель может работать при полном отключении нижнего концевого двигателя, причем для его работы используется не только метаболическая энергия как в корне, но и энергия внешней среды — температура и движение воздуха.

Транспирация спасает растение от перегрева. Температура сильно транспирирующего листа может примерно на 7 С° быть ниже температуры нетранспирирующего завядшего листа. Кроме того, транспирация участвует в создании непрерывного тока воды с растворенными минеральными и органическими соединениями из корневой системы к надземным органам растения.

Количественные характеристики транспирации

Интенсивность транспирации — это количество воды, испаряемой растением в граммах за единицу времени в часах единицей поверхности в дм². Эта величина колеблется от 0,15 до 1,5.

Транспирационный коэффициент — это количество воды в граммах, испаряемой растением при накоплении им 1 грамма сухого вещества.

Продуктивность транспирации — это величина, обратная транспирационному коэффициенту и равна количеству сухого вещества в граммах, накопленного растением за период, когда оно испаряет 1 кг воды.

Относительная транспирация — это отношение количества воды, испаряемой листом, к количеству воды, испаряемой со свободной водной поверхности той же площади за один и тот же период времени.

Экономность транспирации — это количество испаряемой воды в мг на 1 кг воды, содержащейся в растении.

Подсчитано, что с 1 га посева пшеницы выделяется около 2 тыс. т воды, кукурузы — 3,2 тыс. т, капусты — 8 тыс. т.

Кутикулярная транспирация

Снаружи листья имеют однослойный эпидермис, внешние стенки клеток которого покрыты кутикулой и воском, образующие эффективный барьер на пути движения воды. На поверхности листьев часто развиты волоски, которые также влияют на водный режим листа, так как снижают скорость движения воздуха над его поверхностью и рассеивают свет и тем самым уменьшают потери воды за счет транспирации.

Интенсивность кутикулярной транспирации варьирует у разных видов растений. У молодых листьев с тонкой кутикулой она может составлять около половины всей транспирации. У зрелых листьев с более мощной кутикулой кутикулярная транспирация равна 1/10 общей транспирации. В стареющих листьях из-за повреждения кутикулы она может возрастать. Таким образом, кутикулярная транспирация регулируется главным образом толщиной и целостностью кутикулы и других защитных покровных слоев на поверхности листьев.

Устьичная транспирация

Устьица представляют собой щель в подъустьичную полость, окаймленную двумя замыкающими клетками серповидной формы. Устьица играют важную роль в газообмене между листом и атмосферой, так как являются основным путем для водяного пара, углекислого газа и кислорода. Устьица находятся на обеих сторонах листа. Есть виды растений, у которых устьица располагаются только на нижней стороне листа. В среднем число устьиц колеблется от 50 до 500 на 1 мм². Транспирация через устьица идет почти с такой же скоростью, как и с поверхности чистой воды. Это объясняется законом И. Стефана: через малые отверстия скорость диффузии газов пропорциональна не площади отверстия, а диаметру или длине окружности. Поэтому, хотя площадь устьичных отверстий мала по отношению к площади всего листа (0,5-2 %), испарение воды через устьица идет очень интенсивно.

Транспирация слагается из двух процессов:

  1. передвижения воды в листе из сосудов ксилемы по симпласту и, преимущественно, по клеточным стенкам, так как в стенках транспорт воды встречает меньшее сопротивление
  2. испарения воды из клеточных стенок в межклетники и подъустьичные полости с последующей диффузией в окружающую атмосферу через устьичные щели.

Чем меньше относительная влажность атмосферного воздуха, тем ниже его водный потенциал. Если водный потенциал воздуха меньше водного потенциала подъустьичных полостей, то молекулы воды испаряются наружу.

Основным фактором, влияющим на открывание и закрывание устьиц, является содержание воды в листе, в том числе и в замыкающих клетках устьиц. Клеточные стенки замыкающих клеток имеют неодинаковую толщину. Внутренняя часть стенки, примыкающая к устьичной щели, более толстая, а внешняя — более тонкая. По мере того как замыкающая клетка осмотически поглощает воду, более тонкая и эластичная часть ее клеточной стенки растягивается и оттягивает внутреннюю часть стенки. Замыкающие клетки принимают полукруглую форму и устьица раскрываются. При недостатке воды замыкающие клетки выпрямляются и устьичная щель закрывается. Кроме того, по мере увеличения водного дефицита в тканях растения повышается концентрация ингибитора роста абсцизовой кислоты. Она подавляет деятельность Н+-насосов в плазмалемме замыкающих клеток, вследствие чего снижается их тургор и устьица закрываются. Абсцизовая кислота также ингибирует синтез фермента α-амилазы, что приводит к снижению гидролиза крахмала. По сравнению с низкомолекулярными углеводами крахмал не является осмотически активным веществом, поэтому сосущая сила замыкающих клеток уменьшается и устьица закрываются.

В отличие от других клеток эпидермиса замыкающие клетки устьиц содержат хлоропласты. Синтез углеводов в процессе фотосинтеза в замыкающих клетках увеличивает их сосущую силу и вызывает поглощение воды, способствуя этим открыванию устьиц.

Состояние устьиц зависит от углекислого газа. Если концентрация СО2 в подустьичной полости падает ниже 0,03 %, тургор замыкающих клеток увеличивается и устьица открываются. Повышение концентрации СО2 в воздухе вызывает закрытие устьиц. Это происходит в межклетниках листа ночью, когда в результате отсутствия фотосинтеза и продолжающегося дыхания уровень углекислого газа в тканях повышается. Такое влияние углекислого газа объясняет, почему ночью устьица закрыты и открываются с восходом солнца. Сдвиг рН в щелочную сторону вследствие уменьшения концентрации СО2 увеличивает активность ферментов, участвующих в распаде крахмала, тогда как при кислом рН при повышении содержания СО2 в межклетниках повышается активность ферментов, катализирующих синтез крахмала.

На свету замыкающие клетки устьиц содержат значительно больше калия, чем в темноте. При открывании устьиц содержание калия в замыкающих клетках увеличивается в 4 раза при одновременном снижении его содержания в сопутствующих клетках. Установлено повышение содержания АТФ в замыкающих клетках устьиц в процессе их открывания. АТФ, образованная в процессе фотосинтетического фосфорилирования в замыкающих клетках, используется для усиления поступления калия. Усиленное поступление ионов калия повышает сосущую силу замыкающих клеток. В темноте ионы калия выделяются из замыкающих клеток и устьица закрываются.

Периодичность суточного хода транспирации наблюдается у многих растений, но у разных видов растений устьица функционируют неодинаково. У деревьев, теневыносливых растений, многих злаков и других гидростабильных видов с совершенной регуляцией устьичной транспирации испарение воды начинается на рассвете, достигает максимума в утренние часы. В полдень транспирация снижается и вновь увеличивается в предвечерние часы при снижении температуры воздуха. Такой ход транспирации приводит к незначительным суточным изменениям осмотического давления и содержания воды в листьях. У видов растений, способных переносить резкие изменения содержания воды в клетках в течение дня, то есть у гидролабильных видов, наблюдается одновершинный суточный ход транспирации с максимумом в полуденные часы. В обоих случаях ночью транспирация минимальна или полностью прекращается.

Литература

  • В. И. Малиновский. Физиология растений. Учеб. пособие. — Владивосток: Изд-во ДВГУ, 2004.

Ссылки

dic.academic.ru

Транспирация у растений это. Транспирация у растений

Толкование Перевод. Большая часть воды, поступающей в растение через корни, теряется при транспирации. Процесс ускоряется на свету, в тепле и сухости.

Движение воды от корней к порам листьев устьицам называется потоком транспирации. Этим потоком управляют определенные силы. Осмотические силы вытягивают влагу из ксилемы. Сила притяжения между молекулами воды, текущей по каналам ксилемы, затрудняет прерывание потока. К тому же эти каналы очень узкие, так что вода поднимается по ним силой капиллярного давления.

ТРАНСПИРАЦИЯ, ЕЁ БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ РАСТЕНИЯМИ

Поскольку вода вытягивается из корней в ксилему, в примыкающих клетках корней создается низкая концентрация воды. Тогда осмотические силы вытягивают влагу из околокорневого пространства через корневые волоски. Температура сильно транспирирующего листа может примерно на 7 Со быть ниже температуры нетранспирирующего завядшего листа. Кроме того, транспирация участвует в создании непрерывного тока воды с растворенными минеральными и органическими соединениями из корневой системы к надземным органам растения.

Транспирацию обычно выражают в следующих единицах. Интенсивность транспирации - это количество воды, испаряемой растением в г за единицу времени в часах единицей поверхности в дм2. Эта величина колеблется от 0,15 до 1,5.

Транспирационный коэффициент - это количество воды в г, испаряемой растением при накоплении им 1 г сухого вещества. Продуктивность транспирации - это величина, обратная транспирационному коэффициенту и равна количеству сухого вещества в г, накопленного растением за период, когда оно испаряет 1 кг воды.

Относительная транспирация - это отношение воды, испаряемой листом, к воде, испаряемой со свободной водной поверхности той же площади за один и тот же период времени.

Экономность транспирации - это количество испаряемой воды в мг на 1 кг воды, содержащейся в растении.

Новосибирск, 23 июля г. Скачать книгу -и : Сборник статей конференции. Вода играет важную составляющую роль в жизни всех живых организмов, в том числе и растений. 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.

Кутикулярная транспирация. Снаружи листья имеют однослойный эпидермис, внешние стенки клеток которого покрыты кутикулой и воском, образующие эффективный барьер на пути движения воды. На поверхности листьев часто развиты волоски, которые также влияют на водный режим листа, так как снижают скорость движения воздуха над его поверхностью и рассеивают свет и тем самым умен

xn----8sb8amcue.xn--p1ai

7. Испарение воды листьями (транспирация)

Корни растений в тёплое время года постоянно поглощают из почвы воду и проводят её по сосудам древесины к листьям. Внутри листа вода по межклетникам проходит к устьицам и через них испаряется (этот процесс называется транспирация).

 

 

Растение при этом удаляет из организма излишнюю воду и таким образом освобождает место для поступления с помощью всасывания корнями воды с растворёнными в ней минеральными веществами.

 

Обрати внимание!

Испарение способствует передвижению воды в растении. Кроме того, испаряясь, вода защищает листья от перегрева солнечными лучами.

Условия, влияющие на испарение воды

Испарение зависит от окружающих условий и состояния устьиц. При разных условиях даже одно и то же растение испаряет разное количество воды. Например, в пасмурную погоду воды испаряется меньше, чем в солнечный день. При сильном сухом ветре испарение идёт сильнее, чем в тихую погоду. В жаркие дни растениям грозит опасность перегрева от солнечных лучей. При испарении же листья охлаждаются, и растение не перегревается.

 

У растений испарение регулируется открыванием и закрыванием устьиц. У некоторых растений устьица открыты только днём, а на ночь закрываются.

 

 

Разные растения испаряют разное количество воды. Чем крупнее листья растений, чем больше их поверхность, тем больше испаряется влаги. Так, кукуруза за сутки испаряет \(0,8\) л воды, капуста — \(1\) л, дуб — \(50\) л, а берёза — больше \(60\) л воды.

 

Растения, обитающие в условиях недостатка влаги, выработали различные приспособления к её излишней потере: утолщённые наружные стенки клеток кожицы листьев, восковой налёт, густые волоски. Эти приспособления не только препятствуют испарению, но и способствуют отражению солнечных лучей. Кроме того, растения, постоянно испытывающие недостаток влаги, имеют небольшие листовые пластинки.

Источники:

Пасечник В. В. Биология. 6 класс // ДРОФА.

Пономарёва И. Н., Корнилова О. А., Кучменко B. C. Биология. 6 класс // ИЦ ВЕНТАНА-ГРАФ.

Викторов В. П., Никишов А. И. Биология. Растения. Бактерии. Грибы и лишайники. 7 класс // Гуманитарный издательский центр «ВЛАДОС».

www.yaklass.ru

ТРАНСПИРАЦИЯ - это... Что такое ТРАНСПИРАЦИЯ?

ТРАНСПИРАЦИЯ, у растений - потеря влаги в виде испарения воды с поверхности листьев или других частей растения. Большая часть воды, поступающей в растение через корни, теряется при транспирации. Процесс ускоряется на свету, в тепле и сухости. Движение воды от корней к порам листьев (устьицам) называется потоком транспирации. Этим потоком управляют определенные силы. По мере того, как влага испаряется из устьиц, ОСМОТИЧЕСКИЙ процесс подает воду из соседних клеток к поверхности листа. Таким образом поддерживается движение воды внутри листа, от трубочек КСИЛЕМЫ к устьицам. Осмотические силы вытягивают влагу из ксилемы. Сила притяжения между молекулами воды, текущей по каналам ксилемы, затрудняет прерывание потока. К тому же эти каналы очень узкие, так что вода поднимается по ним силой капиллярного давления. Поскольку вода вытягивается из корней в ксилему, в примыкающих клетках корней создается низкая концентрация воды. Тогда осмотические силы вытягивают влагу из околокорневого пространства через корневые волоски.

На схеме растения (А) показаны полые трубчатые клетки, по которым переносится вода и растворенные в ней питательные вещества. Клетки образуют сосудистые пучки, которые начинаются у самых кончиков корней и тянутся вдоль по стволу, заканчиваясь в листьях. Сосудистые пучки состоят из двух основных элементов — ксилемы и флоэмы. Ксилема разносит воду и растворенные минеральные соли по всему растению, заканчиваясь в ткани листьев,а флоэма переносит сахар. Листья двудольных растений состоят из двух частей — черешка, который не дает листьям тесно группироваться на стебле, и листовой пластинки. На разрезе листа (В) видно, как жилки, они же сосудистые пучки, помимо снабжения водой и питательными веществами, также поддерживают остальную часть листовой пластинки — мезофилл, содержащий хлорофилловые зерна (хлоропласты), необходимые для D фотосинтеза. Стебель, поддерживающий растение, содержит множество сосудистых пучков (С). На корнях (D) имеются тысячи тонких корневых волосков. В процессе укоренения растения корневые волоски проникают в почву и увеличивают площадь поверхности корневой системы. От этого зависит способность растения впитывать как можно больше влаги и минеральных солей. Молодой корешок (Е) разделяется на три части. Корневой чехлик защищает кончик корня и дает ему возможность беспрепятственно проникать в почву. Кроме того, эта часть корня ощущает силу тяжести, и, таким образом, управляет направлением роста корня. Зона делящихся клеток добавляет новые клетки в корневой чехлик, клетки которого постоянно слущиваются, и в находящуюся над ней зону роста, за счет которой корень постоянно растет в длину.

Научно-технический энциклопедический словарь.

dic.academic.ru

Биология для студентов - 32. Понятие о транспирации, ее значение, виды. Лист как орган транспирации

В основе расходования воды растительным организмом лежит процесс испарения — переход воды из жидкого в парообразное состояние, происходящий при соприкосновении органов растения с ненасыщенной водой атмосферой. Однако этот процесс осложнен физиологическими и анатомическими особенностями растения, и его называют транспирацией. Количество воды, испаряемой растением, во много раз превосходит объем содержащейся в нем воды. Экономный расход воды составляет одну из важнейших проблем сельскохозяйственной практики. К.А. Тимирязев назвал транспирацию в том объеме, в каком она идет, «необходимым физиологическим злом». Действительно, в обычно протекающих размерах транспирация не является необходимой. Так, если выращивать растения в условиях высокой и низкой влажности воздуха, то, естественно, в первом случае транспирация будет идти со значительно меньшей интенсивностью. Однако рост растений будет одинаков или даже лучше там, где влажность воздуха выше, а транспирация меньше. Вместе с тем транспирация в определенном объеме полезна растительному организму:

  • Транспирация спасает растение от перегрева, который ему грозит на прямом солнечном свете. Температура сильно транспирирующего листа может примерно на 7°С быть ниже температуры листа завядающего, нетранспирирующего. Это особенно важно в связи с тем, что перегрев, разрушая хлоропласты, резко снижает процесс фотосинтеза (оптимальная температура для процесса фотосинтеза 20—25°С). Именно благодаря высокой транспирирующей способности многие растения хорошо переносят повышенную температуру.
  • Транспирация создает непрерывный ток воды из корневой системы к листьям, который связывает все органы растения в единое целое.
  • С транспирационным током передвигаются растворимые минеральные и частично органические питательные вещества, при этом чем интенсивнее транспирация, тем быстрее идет этот процесс.

Механизм поступления ионов и воды в клетку различен. Однако некоторое количество питательных веществ может поступать пассивно, и этот процесс может ускоряться с увеличением транспирации.

Кутикулярная транспирация. Снаружи листья имеют однослойный эпидермис, внешние стенки клеток которого покрыты кутикулой и воском, образующие эффективный барьер на пути движения воды. На поверхности листьев часто развиты волоски, которые также влияют на водный режим листа, так как снижают скорость движения воздуха над его поверхностью и рассеивают свет и тем самым уменьшают потери воды за счет транспирации. Интенсивность кутикулярной транспирации варьирует у разных видов растений. У молодых листьев с тонкой кутикулой она может составлять около половины всей транспирации. У зрелых листьев с более мощной кутикулой кутикулярная транспирация равна 1/10 общей транспирации. В стареющих листьях из-за повреждения кутикулы она может возрастать. Таким образом, кутикулярная транспирация регулируется главным образом толщиной и целостностью кутикулы и других защитных покровных слоев на поверхности листьев. Кутикулярная транспирация обычно составляет около 10% от общей потери воды листом.

Устьичная транспирация. Основная часть воды испаряется через устьица. Устьица играют важную роль в газообмене между листом и атмосферой, так как являются основным путем для водяного пара, углекислого газа и кислорода. Устьица находятся на обеих сторонах листа. Есть виды растений, у которых устьица располагаются только на нижней стороне листа. В среднем число устьиц колеблется от 50 до 500 на 1 мм². Транспирация через устьица идет почти с такой же скоростью, как и с поверхности чистой воды. Это объясняется законом И. Стефана: через малые отверстия скорость диффузии газов пропорциональна не площади отверстия, а диаметру или длине окружности. Поэтому, хотя площадь устьичных отверстий мала по отношению к площади всего листа (0,5-2 %), испарение воды через устьица идет очень интенсивно.

Процесс транспирации можно разделить на ряд этапов.

Первый этап — это переход воды из клеточных оболочек, где она находится в капельножидком состоянии, в межклетники (парообразное состояние). Это собственно процесс испарения, отрыв молекул воды с поверхности клеточных стенок. Уже на этом этапе растение обладает способностью регулировать процесс транспирации (внеустьичная регулировка). Так, если в растении недостаток воды, то в сосудах корня и стебля создается сильное натяжение, которое делает их водный потенциал более отрицательным, что оказывает сопротивление передвижению воды в клетку и уменьшает интенсивность испарения. Между всеми частями клетки существует водное равновесие. Чем меньше воды в клетке, тем выше становится концентрация клеточного сока. А это, в свою очередь, уменьшает содержание свободной воды в протопласте и клеточной оболочке. Соотношение свободной воды к связанной падает, водоудерживающая сила растет, интенсивность испарения уменьшается. Кроме того, снижение оводненности клеточных стенок приводит к изменению формы менисков в капиллярах на вогнутую. Это увеличивает поверхностное натяжение, затрудняет переход воды в парообразное состояние и снижает количество водяного пара в межклетниках.

Второй этап — это выход паров воды из межклетников или через кутикулу, или, главным образом, через устьичные щели. Поверхность всех клеточных стенок, соприкасающихся с межклетными пространствами, превышает поверхность листа примерно в 10—30 раз. Все же если устьица закрыты, то все это пространство быстро насыщается парами воды и переход воды из жидкого в парообразное состояние прекращается. Иная картина наблюдается при открытых устьицах. Как только часть паров воды выйдет из межклетников через устьичные щели, так сейчас же этот недостаток восполняется за счет испарения воды с поверхности клеток. Поскольку устьичная транспирация составляет 80—90% от всего испарения листа, то степень открытости устьиц является основным механизмом, регулирующим интенсивность транспирации. При открытых устьицах общая поверхность устьичных щелей составляет всего 1—2% от площади листа. Сравнение испарения листа с испарением со свободной водной поверхности той же площади показало, что оно идет не в 100 раз, как это следовало бы, исходя из размеров открытой площади (1%), а всего в 2 раза медленнее. Объяснение этому явлению было дано в исследованиях английских ученых Г. Броуна и Ф. Эскомба, которые установили, что испарение из ряда мелких отверстий идет быстрее, чем из одного крупного той же площади. Это связано с явлением краевой диффузии. При диффузии из отверстий, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии, молекулы воды, расположенные по краям, рассеиваются быстрее. Естественно, что таких краевых молекул значительно больше в ряде мелких отверстий по сравнению с одним крупным. Для малых отверстий интенсивность испарения пропорциональна их диаметру, а не площади (закон Й. Стефана). Указанная закономерность проявляется в том случае, если мелкие поры расположены достаточно далеко друг от друга. Структура листа удовлетворяет указанным требованиям.

Третий этап транспирации — это диффузия паров воды от поверхности листа в более далекие слои атмосферы. Этот этап регулируется лишь условиями внешней среды.

Основным транспирирующим органом является лист. Средняя толщина листа составляет 100—200 мкм. Паренхимные клетки листа расположены рыхло, между ними имеется система межклетников, которые занимают от 15 до 25% объема листа. Эпидермис — покровная ткань листа, состоит из компактно расположенных клеток, наружные стенки которых утолщены. Кроме того, листья большинства растений покрыты кутикулой, в состав которой входят оксимонокарбоновые кислоты, содержащие по 16—28 атомов углерода и по 2—3 гидроксильные группы. Эти кислоты соединены друг с другом в цепочки с помощью эфирных связей. Кутикула варьирует как по составу, так и по толщине. Более развитой кутикулой характеризуются листья светолюбивых растений по сравнению с теневыносливыми и засухоустойчивых по сравнению с влаголюбивыми. Кутикула вместе с клетками эпидермиса образует как бы барьер на пути испарения паров воды. Удаление кутикулы во много раз повышает интенсивность испарения. Все эти особенности выработались в процессе эволюции как приспособление к сокращению испарения.

vseobiology.ru

А назовите два способа транспирации у растений!

Кутикулярная транспирация Снаружи листья имеют однослойный эпидермис, внешние стенки клеток которого покрыты кутикулой и воском, образующие эффективный барьер на пути движения воды. На поверхности листьев часто развиты волоски, которые также влияют на водный режим листа, так как снижают скорость движения воздуха над его поверхностью и рассеивают свет и тем самым уменьшают потери воды за счет транспирации. Интенсивность кутикулярной транспирации варьирует у разных видов растений. У молодых листьев с тонкой кутикулой она может составлять около половины всей транспирации. У зрелых листьев с более мощной кутикулой кутикулярная транспирация равна 1/10 общей транспирации. В стареющих листьях из-за повреждения кутикулы она может возрастать. Таким образом, кутикулярная транспирация регулируется главным образом толщиной и целостностью кутикулы и других защитных покровных слоев на поверхности листьев. Устьичная транспирация Устьица представляют собой щель в подъустьичную полость, окаймленную двумя замыкающими клетками серповидной формы. Устьица играют важную роль в газообмене между листом и атмосферой, так как являются основным путем для водяного пара, углекислого газа и кислорода. Устьица находятся на обеих сторонах листа. Есть виды растений, у которых устьица располагаются только на нижней стороне листа. В среднем число устьиц колеблется от 50 до 500 на 1 мм&#178;. Транспирация через устьица идет почти с такой же скоростью, как и с поверхности чистой воды. Это объясняется законом И. Стефана: через малые отверстия скорость диффузии газов пропорциональна не площади отверстия, а диаметру или длине окружности. Поэтому, хотя площадь устьичных отверстий мала по отношению к площади всего листа (0,5-2 %), испарение воды через устьица идет очень интенсивно.

испарение воды и выделение воды

Транспирация (от транс… и лат. spiro — дышу, выдыхаю) , испарение воды растением. Основной орган Транспирация — лист, клетки мезофилла которого постоянно выделяют в межклетники водяной пар, проникающий затем в окружающую атмосферу через устьица (устьичная Транспирация) или через кутикулу (кутикулярная Транспирация) . У растений одного вида в сходных условиях количество испаряемой воды тем выше, чем больше листовая поверхность. Так, с 1 га посева пшеницы выделяется около 2 тыс. т воды, кукурузы — 3,2 тыс. т, капусты — 8 тыс. т. Транспирация — необходимое условие для возникновения и сохранения в растении тока воды и растворенных в ней минеральных солей, поглощаемых растением из почвы; предотвращает перегрев листьев, поддерживает ткани листьев в состоянии, недостаточно насыщенном водой, и тем способствует сохранению на определенном уровне сосущей силы клеток. Величина Транспирация зависит от числа устьиц, их размещения, степени открытости, строения эпидермиса, степени развития проводящей системы, величины осмотического давления клеточного сока, насыщенности протоплазмы водой, а также от интенсивности освещения, температуры, влажности воздуха, силы ветра и от содержания в почве и др. элементов питания. Величину Транспирация выражают несколькими способами. Количество воды (в граммах) , испаряемое растением за 1 ч, рассчитывают на единицу массы растения, чаще листьев, так называемая интенсивность Транспирация — гм2/ч (иногда расчет ведут на 1 г сырой массы в 1 ч) . При определении абсолютной величины Транспирация рассчитывают площадь листовой поверхности растений на 1 м2 площади, учитывая и площадь поверхности листа. Отношение количества воды, испаряемой с единицы поверхности, к единице свободной поверхности воды называется относительной Транспирация; в оптимальных условиях водоснабжения она равна 0,7 — 0,85. Количество воды, израсходованной растением за весь вегетационный период, относят к сухой массе растения (см. Транспирационный коэффициент) . Важный показатель Транспирация —продуктивность Транспирация — величина, обратная транспирационному коэффициенту, показывающая, какое количество сухого вещества образуется в растении при израсходовании определенного количества воды

Транспирация бывает устьичная и кутикулярная. Вторая в 10-20 раз ниже устьичной.

touch.otvet.mail.ru


Смотрите также


Панель управления

Логин:  
Пароль:

Опрос

Какие Ваши любимые цветы?

Тюльпаны
Розы
Герберы
Ромашки
Лилии
Другие