что такое транспирация у растений
Транспирация — суть процесса, схема, скорость и значение в жизни растений
Вы знали, что растения потеют? Транспирация – это одновременно важный и трудоемкий процесс для растений, требующий поддержания тонкого баланса между ним и другими жизненно необходимыми клеточными процессами.
Что такое транспирация?
Представьте себя жарким летним днем. Когда вы испытываете жажду, вы пьете воду для регидратации. Но куда девается эта вода? Часть ее идет на важные процессы в организме, но в жаркий день вы, вероятно, потеете. Потоотделение или охлаждение испарением – это то, как ваше тело предотвращает перегревание. Вода выходит через потовые железы и испаряется в воздух, в результате чего температура кожи снижается.
Растения тоже «потеют», но этот процесс называется транспирацией. С помощью корневой системы они забирают из почвы воду и питательные вещества. Вода движется через тела растений и используют для клеточных процессов, но большая ее часть (около 99,5%) испаряется в атмосферу наружными органами растений (листья, стебли и цветки).
Процесс транспирации
Подобно потовым железам на коже, у растений на листьях есть отверстия, через которые выходит вода, называемые устьицами. Устьица обычно находятся на нижней стороне листа, чтобы не допустить лишнюю потерю воды, и они окружены замыкающими клетками, которые открывают и закрывают поры.
Хотя устьица выделяют воду, их основное предназначение – обмен газов. Растения должны «дышать» углекислым газом из атмосферы, чтобы фотосинтезировать или превращать солнечный свет в полезную химическую энергию. Им также необходимо выпускать кислород обратно в атмосферу в качестве побочного продукта фотосинтеза. Этот газообмен происходит через устьица, и в это время растение теряет часть воды.
Скорость транспирации
На скорость транспирации растений влияет ряд факторов, и самая сложная часть – это регулирование количества потери воды при одновременном обмене необходимым количеством газа через устьица. Растения естественным образом испаряются с разной скоростью, но есть некоторые факторы, которые могут повлиять на скорость потери воды для всех растений.
Устьица
Устьица могут влиять на скорость транспирации, просто контролируя, насколько они открыты или закрыты, через замыкающие клетки. Более широкие устьица будут способствовать большей скорости транспирации, в то время как более узкие устьица наоборот, замедлят этот процесс. Чем больше устьиц, тем активнее транспирация. Наличие большего количества или более крупных листьев также увеличивает общее количество устьиц и, следовательно, ускоряет транспирацию.
Условия окружающей среды: свет, температура, вода, ветер, влажность
Факторы окружающей среды также могут влиять на скорость транспирации. Поскольку устьица открываются во время фотосинтеза для поглощения углекислого газа, больше света будет сигнализировать об открытии устьиц, что, в свою очередь, увеличит скорость транспирации. С повышением температуры также увеличиваться испарение воды. Более высокие температуры обычно связаны с солнечным светом и вегетационным периодом, поэтому жаркая погода стимулирует замыкающие клетки открывать устьица, а холодная – закрывать.
Количество доступной воды играет большую роль в скорости транспирации. Вернемся к нашей аналогии с потением. Если вы потеете больше, чем пьете, вы обезвоживаетесь. То же самое происходит с растениями. Нехватка воды сигнализирует растению о замедлении процесса транспирации.
Ветер также влияет на скорость транспирации. Когда вы потеете, вы остываете быстрее, если дует ветер. Это связано с тем, что движение воздуха ускоряет процесс испарения: чем больше воздуха проходит по вашей коже, тем больше воды испаряется, и вы быстрее чувствуете прохладу. Большее движение воздуха означает более активное испарение из открытых устьиц, поэтому, если растения не закрывают свои устьица, скорость транспирации увеличится.
Еще одним фактором, сказывающемся на уровне транспирации является относительная влажность, которая представляет собой количество водяного пара в воздухе по отношению к тому, сколько водяного пара может удерживать этот воздух. Относительная влажность увеличивается с понижением температуры, поскольку более холодный воздух может удерживать меньше водяного пара. А по мере увеличения относительной влажности скорость транспирации уменьшается, так как воздух, окружающий растение, более влажный. Транспирация ускоряется в более сухом воздухе, потому что вода, выходящая из устьиц, легче испаряется в атмосферу с меньшим содержанием влаги.
Подведение итогов
Транспирация часто рассматривается как обязательная плата растения за фотосинтез. Хотя потеря воды может быть вредной для растений, фотосинтетический газообмен необходим для их выживания. Транспирация имеет свои преимущества – она может охладить растения и помочь богатой питательными веществами воде перемещаться от корней к листьям. Регулируя транспирацию, растения могут управлять этим дорогостоящим процессом, продолжая при этом участвовать в других необходимых и полезных клеточных процессах.
Транспирация – определение, функции и примеры
Определение Транспирации
Транспирация – это испарение воды с растений. Большая часть воды поглощается корнями растение – до 99,5% – не используется для роста или обмена веществ; это лишняя вода, и она покидает растение через транспирацию. Транспирация очень важна для поддержания условий влажности в окружающей среде. Целых 10 процентов влаги в атмосфере Земли происходит от транспирации воды растениями.
Функция Транспирации
Транспирация происходит потому, что растения потребляют больше воды, чем им нужно в данный момент времени. Это способ избавиться от лишней воды. Когда вода удаляется с завода, она может легче получить доступ к углекислому газу, в котором она нуждается фотосинтез, Кроме того, растения могут использовать транспирацию как метод охлаждения.
Транспирация используется для описания специфического действия воды, испаряющейся из растения, но слово транспирация также используется для описания того, как вода движется через растения. Когда вода проникает в растение через корни, она вытягивается через ксилема ткань в стволе растения к листьям растения за счет капиллярного действия и сплоченности молекул воды. Когда вода достигает устьиц, которые представляют собой небольшие отверстия в листьях, она испаряется из-за диффузия ; содержание влаги в воздухе ниже, чем влага в лист Таким образом, вода естественным образом вытекает в окружающий воздух для выравнивания концентраций.
Транспирация имеет побочные эффекты для других организмов в экосистема, Это помогает поддерживать определенный уровень влажности в окружающей среде, в зависимости от количества и типов растений в окружающей среде. Это непреднамеренно позволяет некоторым организмам выживать лучше, чем другие, в зависимости от уровня влажности, который им необходим для процветания.
Примеры Транспирации
Стоматальное Транспирация
Стоматальная транспирация – это испарение воды из устьиц растения. Большая часть воды, которая поступает из растения, транспортируется таким образом; по крайней мере 90% воды, поступающей из листьев растения, выходит через устьица. Вблизи поверхности листа вода в жидкой форме превращается в водяной пар и испаряется из растения через открытые устьица.
Кутикулярное дыхание
Кутикулярная транспирация – это испарение воды из кутикулы растения. Кутикула представляет собой восковую пленку, которая покрывает поверхность листьев растения. Эта форма транспирации не приводит к значительной потере воды растением; около 5-10 процентов воды листьев теряется через кутикулу. Когда растения закрывают свои устьицы в сухих условиях, таким образом поступает больше воды.
Лентикулярное Транспирация
Лентикулярная транспирация – это испарение воды из чечевицы растения. Чечевица – это небольшие отверстия в коре веток и веточек. Не все растения имеют чечевицу. Количество воды, потерянной таким образом, очень мало по сравнению со сториальной транспирацией, но, как и при кутикулярной транспирации, оно может увеличиться, если растение находится в сухой среде.
Факторы, которые влияют на транспирацию
Есть много факторов, которые влияют на транспирацию. Одним из таких факторов является температура. Когда температура повышается, устья листьев открываются, и появляется больше воды. Растения, растущие в более теплом климате, вырастают больше. Уровни влажности воздуха и почвы являются другими важными факторами. Когда относительная влажность воздуха увеличивается, в воздухе появляется больше влаги, поэтому транспирация уменьшается. Однако, если в почве будет больше влаги, растения будут выделяться больше, потому что они потребляют больше воды. Больше ветра также увеличивает скорость транспирации, потому что это уменьшает относительную влажность вокруг растения. Конечно, некоторые растения также просто прозрачнее, чем другие. Растения, которые живут в сухих условиях, таких как кактусы, эволюционировали, чтобы частично экономить воду, транспортируя меньше воды. Это позволяет им процветать в засушливых регионах, таких как пустыня.
Водный цикл
Транспирация является частью круговорот воды также известный как гидрологический цикл. круговорот воды описывает, как вода движется по всей Земле. Во-первых, вода вытекает из растений и попадает в атмосферу в виде водяного пара. Вода из земных океанов, озер и рек также испаряется в атмосферу. Испарение с водных путей Земли и растений через транспирацию в совокупности известно как суммарное испарение. В атмосфере вода образует облака, а затем снова падает на землю в виде дождя или снега. Осадки снова накапливаются в земных водных путях или попадают в почву, где они позволяют растениям расти. Затем вода испаряется из растений, океанов, озер и рек, завершая цикл.
Эта диаграмма показывает круговорот воды на Земле.
викторина
1. Какой тип транспирации НЕ является?A. Лентикулярная транспирацияB. Мезархальная транспирацияC. Кутикулярная транспирацияD. Стоматальная транспирация
Ответ на вопрос № 1
В верно. Лентикулярная, кутикулярная и устная транспирация – это формы транспирации, при которых вода теряется через линзу, кутикулу и устьицу соответственно. Мезархальная транспирация не существует. Месарх описывает путь развития ксилемы.
2. Когда температура повышается, что происходит со скоростью транспирации?A. Транспирация увеличивается.B. Транспирация уменьшается.C. Транспирация остается с той же скоростью.
Ответ на вопрос № 2
верно. Когда температура увеличивается, транспирация также увеличивается. Растения больше открывают свои устьицы в горячих средах, так что вода может испаряться, что охлаждает растение. Поэтому растения в горячих средах обычно переносят больше, чем растения в более холодных средах.
3. Когда _____________ увеличивается, скорость транспирации уменьшается.A. ветерB. Влага в почвеC. Влага в воздухеD. температура
Ответ на вопрос № 3
С верно. Когда относительная влажность высокая, транспирация уменьшается. Меньше воды испаряется в окружающий воздух, если в воздухе больше влаги. Когда влажность низкая, а воздух сухой, транспирация увеличивается. Вода проникает в воздух через диффузию; он перемещается из области с более высокой концентрацией (лист) в область с более низкой концентрацией (воздух).
Процесс транспирации у растений: роль и описание процесса
Каждый человек однажды наблюдал наличие жидкости на листьях и стеблях растений. Данное явление возникает благодаря биологическому свойству, называемому транспирацией.
Что такое транспирация?
Транспирация – это термин, отражающий процессы передвижения воды по организму растений с последующим её выведением через поверхность наружных органов (листья, стебель). Большая часть жидкости выводится через устьичные щели (порядка 95-99%) и только оставшиеся 1-5% процентов воды участвует в непосредственно метаболических реакциях организма растительных клеток.
Функции транспирации
Вода поглощается растением из почвы, откуда распределяется по всему организму благодаря наличию проводниковой ткани (ксилемы). Выводится вода через специальные устьицы, при выведении жидкости через органы транспирации растений происходит открытие устьиц, в результате чего в растительный организм может поступать углекислый газ.
Другая особенность трнаспирационных явлений заключается в том, что при протекании данного физиологического процесса происходит охлаждение растительного организма, улучшение тока питательных веществ к функциональным частям растительного организма, также изменяется осмотическое давление в растительные клетках, что в значительной мере определяет тургор. Помимо прочего благодаря протеканию транспирационных явлений реализуются процессы (обязательным условием протекание которых является наличие H20): фотосинтез, рост, развитие и метаболизм растительных клеток. Подытожим функции транспирации:
участвует в обеспечении фотосинтетических процессов водой;
участвует в испарении воды с листьев и стебля;
охлаждает растительного макроорганизма;
улучшает ток питательных веществ и воды к растительным клеткам;
изменяет осмотическое давление в растительные клетках;
открывает устьицы, что позволяет растению активно поглощаться углекислый газ.
Примеры транспирации
В зависимости от различия в органах испарения воды буду наблюдаться различные виды транспирационных явлений:
стоматальная и лентикулярная транспирации;
Стоматальная транспирация
При протекании данного процесса происходит выведение воды благодаря наличию специальных устьиц в поверхности листа. При выведении влаги с листьев вода на финальной части пути к наружной поверхности органа выделения превращается к парообразную форму существования (водяной пар) и выводит через поверхность устьиц. Данный вид выведения жидкости по-другому также может называться транспирацией листьев.
Кутикулярное дыхание
Кутикула – это воскообразное покрытие листьев растений. Кутикулярное испарение воды происходит в сухих условиях, когда устьицы листьев закрыты. Благодаря кутикулярному дыханию теряется порядка 5-10% воды.
Лентикулярная транспирация
Лентикулярное выведение влаги представляет собой процесс выделения жидкости посредством использования чечевиц. Чечевицы – это небольшие порообразные структуры, которые имеются далеко не у всех семейств растений. Процент выведенной воды при таком способе выделения значительно меньше, чем при других примерах данного процесса.
Факторы, которые влияют на транспирацию
Обозначим основные факторы окружающей среды, которые активно влияют на процессы транспирации:
соотношение влажности почвы и воздуха;
При значительном повышении температурного фактора происходит открытие устьиц, в результате чего скорость выделения воды (особенно стоматальной) значительно повышается.
При высокой влажности воздуха любой процесс испарения затрудняется, однако для процесса транспирации и его скорости важно соотношение влажности почвы и воздуха. При наличии в почве большего количества влаги, чем в воздухе скорость удаления жидкости повышается.
Ветер сдувает капли влаги с поверхности листьев, в результате чего образуются новые. Таким образом, чем выше скорость ветра, тем больше скорость транспирационных процессов.
Транспирация как часть круговорота воды
Транспирационные процессы растения участвуют в протекании круговорота воды в природе. Испарение с поверхностных органов растений является частью суммарного испарения. В последующем образуются осадки, из которых посредством дождей жидкость попадает в почву, откуда вновь всасывается в растения с последующим за этим испарением.
Биологический процесс распределения и испарения воды в растительном организме достаточно сложная теоретическая часть ботанической науки, однако понимание фундаментальные основ и принципов протекания транспирационных явлений в растениях, позволяет человеку понимать генез воды на поверхностях стеблей и листьев (а также чечевиц) растений в различные периоды времени.
Транспирация у растений
Транспирация у растений
Всем известно, что вода играет определяющую роль в жизни растений. Нормальное развитие любого растительного организма возможно только в том случае, когда всё|все его органы|органы и ткани хорошо насыщены влагой. Однако система водообмена между растением и окружающей средой в действительности сложна и многокомпонентна.
Что такое транспирация
Транспирация – это регулируемый физиологический процесс движения воды|воды по органам|органам растительного организма, завершающийся её потерей через испарение.
Знаете ли вы? Слово «транспирация» происходит от двух латинских слов: trans – через и spiro – дыхание, дышать, выдыхать. Дословно термин переводится как выделение пота, потение, испарина
. Чтобы понять, что такое транспирация на примитивном уровне, достаточно осознать, что жизненно необходимая для растения вода, извлечённая из земли|земли корневой системой, должна каким-то образом попасть к листьям, стеблям|стеблям и цветам.
В процессе этого движения большая|большая часть влаги теряется (испаряется), особенно при ярком свете, сухом воздухе, сильном ветре и высокой температуре.
Таким образом, под влиянием атмосферных факторов запасы воды|воды в надземных органах|органах растения постоянно расходуются и, следовательно, должны всё время пополняться за счёт новых поступлений. По мере испарения воды|воды в клетках растения возникает некая сосущая сила, которая «подтягивает» воду из соседних клеток и так по цепочке – до самых корней. Таким образом, главный «двигатель» тока|тока воды|воды от корней к листьям находится именно в верхних частях растений, которые, говоря упрощённо, работают как маленькие насосы. Если вникнуть в процесс чуть глубже, то водный обмен в жизни растений представляет собой следующую цепочку: вытягивание воды|воды из почвы корнями, подъем|подъём её к надземным органам|органам, испарение. Эти три процесса находятся в постоянном взаимодействии. В клетках корневой системы растения образуется так называемое осмотическое давление, под воздействием которого находящаяся в почве вода активно всасывается корнями.
Когда в результате появления большого количества листьев и повышения температуры окружающей среды|среды вода как бы начинает высасываться из растения самой|самой атмосферой, в сосудах растений возникает дефицит давления, передающийся вниз, к корням, и подталкивающий их к новой «работе». Как видим, корневая система растения тянет воду из почвы под воздействием двух сил – собственной, активной и пассивной, передающейся сверху, которая и вызывается транспирацией.
Какую роль выполняет транспирация в физиологии растений
Процесс транспирации играет огромную роль в жизни растений.
Прежде всего, следует понимать, что именно транспирация обеспечивает растениям защиту от перегрева. Если в яркий солнечный день мы измерим|измерим у одного и того же растения температуру здорового и увядшего листа, разница может составлять до семи градусов, причём если увядший лист на солнце может оказаться горячее|горячее, чем окружающий воздух, то температура транспирирующего листа обычно бывает на несколько градусов ниже! Это говорит о том, что проходящие в здоровом листе процессы транспирации позволяют ему самостоятельно охлаждать себя, в противном случае лист перегревается и погибает.
Важно! Транспирация является гарантом важнейшего процесса в жизнедеятельности растения – фотосинтеза, который лучше всего происходит при температуре от 20 до 25 градусов тепла. При сильном повышении температуры, в связи с разрушением хлоропластов в клетках растения, фотосинтез сильно затрудняется, поэтому не допускать подобного перегрева для растения жизненно важно.
Кроме того, движение воды|воды от корней к листьям растения, непрерывность которого обеспечивает транспирация, как бы соединяет всё|все органы|органы в единый организм, и чем сильнее транспирация, тем активнее развивается растение.
Значение транспирации состоит и в том, что у растений основные питательные вещества могут проникнуть в ткани именно с водой, поэтому чем выше продуктивность транспирации, тем быстрее надземные части растений получают растворенные|растворённые в воде минеральные и органические соединения.
Наконец, транспирация является той удивительной силой, которая может заставить воду подняться внутри растения по всей его высоте, что имеет огромное значение, например, для высокорослых деревьев, верхние листочки которых благодаря рассматриваемому процессу могут получать необходимое количество влаги и питательных веществ.
Виды транспирации
Существует два вида транспирации – устьичная и кутикулярная. Для того чтобы разобраться в том, что представляет собой тот и другой виды, вспомним из уроков ботаники строение листа, так как именно этот орган|орган растения является основным в процессе транспирации.
Итак, лист состоит из следующих тканей:
Устьичная
Сначала вода начинает испаряться с поверхности основной ткани клеток. В результате эти клетки теряют влагу, водные мениски в капиллярах вгибаются вовнутрь, поверхностное натяжение увеличивается, и дальнейший процесс испарения воды|воды затрудняется, что позволяет растению значительно экономить воду. Затем испарившаяся вода через устьичные щели выходит наружу. Пока устьица открыты, вода испаряется с листа с такой же скоростью, что и с водной поверхности, то есть диффузия через устьица очень высокая.
Дело в том, что при одной и той же площади вода быстрее испаряется через несколько небольших отверстий, расположенных на некотором расстоянии, чем через одно крупное. Даже после того как устьица закрываются наполовину, интенсивность транспирации остаётся почти такой же высокой. Но когда устьица закрываются, транспирация уменьшается в несколько раз.
Количество устьиц и их расположение у различных растений неодинаково, у одних видов они находятся только на внутренней стороне листа, у других – и сверху и снизу, однако, как видно из вышесказанного, не столько количество устьиц влияет на интенсивность испарения, сколько степень их открытости: если воды|воды в клетке много, устьице открывается, когда возникает дефицит – происходит выпрямление замыкающих клеток, ширина устьичной щели уменьшается – и устьице закрывается.
Кутикулярная
Кутикула, так же как и устьица, обладает способностью реагировать на степень насыщенности листа водой. Находящиеся на поверхности листа волоски защищают лист от движений воздуха и солнечных лучей, что позволяет сократить потери воды|воды. Когда устьица закрыты, кутикулярная транспирация особенно важна. Интенсивность этого вида транспирации зависит от толщины|толщины кутикулы (чем толще слой, тем меньше испарение). Большое значение имеет и возраст растения – на зрелых листьях водопотери составляют всего 10 % от всего процесса транспирации, в то время как на молодых могут доходить до половины. Впрочем, увеличение кутикулярной транспирации наблюдается и на слишком старых листьях, если их защитный слой повреждается от возраста, рассыхается или растрескивается.
Описание процесса транспирации
На процесс транспирации существенное влияние оказывают несколько значимых факторов.
Факторы влияющие на процесс транспирации
Как было указано выше, интенсивность транспирации определяется в первую очередь степенью насыщенности водой клеток листа растения. В свою очередь, на это состояние главное воздействие оказывают внешние условия – влажность воздуха, температура, а также количество света.
Понятно, что при сухом воздухе процессы испарения происходят более интенсивно. А вот влажность почвы действует на транспирацию обратным образом: чем суше земля, тем меньше воды|воды попадает|попадает в растение, тем больше её дефицит и, соответственно, меньше транспирация.
При повышении температуры также увеличивается транспирация. Однако, пожалуй, основной фактор, влияющий на транспирацию, – это всё|все же свет. При поглощении листовой пластиной солнечного света увеличивается температура листа и, соответственно, раскрываются устьица и повышается интенсивность транспирации.
Знаете ли вы? Чем больше хлорофилла в растении, тем сильнее свет влияет на процессы транспирации. Зелёные растения начинают испарять влагу почти в два раза больше даже при рассеянном свете.
Исходя из влияния света на движения устьиц даже выделяют три основные группы растений по суточному ходу транспирации. У первой группы ночью устьица закрыты, утром они открываются и в течение светового дня двигаются, в зависимости от наличия или отсутствия дефицита воды|воды.
Видео по теме : Транспирация у растений