Испарение воды растениями

Содержание:

Интенсивность транспирации — Водный режим

Определение интенсивности транспирации.

Процесс транспирации характеризуется следующими параметрами: интенсивность транспирации, продуктивность транспирации, транспирационный коэффициент и относительная транспирация.

Интенсивность транспирации — это то количество воды, которое испаряется растением в единицу времени с единицы площади листа. Выражается в граммах воды, испаряемой растением за 1 час на 1г сырой массы или на 1 дм .

Обычно скорость транспирации колеблется днем в пределах 15-250 г/м2/час, а ночью может снижаться до 7-20г/м /час. Интенсивность транспирации находится в зависимости от многих внутренних и внешних факторов (от запаса воды в почве, насыщенности атмосферы водяными парами, от скорости ветра, температуры воздуха и др.)

Для определения интенсивности транспирации существуют количественные методы (с помощью потометра Ман- гина, потометра Пфеффера, потометра Веска) и качественные методы (хлоркобальтовый метод).

Определение интенсивности транспирации пото- метрическим методом

Для определения интенсивности транспирации используют потометр (рис ).

Прибор заполняют дистиллированной водой. В одно колено прибора вставляют каучуковую пробку, в отверстие которой устанавливают растение или стебель проростка. В другое колено наливают масло во избежание испарения воды.

Взвешивают прибор и оставляют в течение часа. Через указанное время прибор с растением взвешивают повторно. Разница между первым взвешиванием (начало эксперимента) и вторым (конец эксперимента) указывает на количество воды, транспирированной растением за время опыта.

Интенсивность транспирации определяется по формуле:

а — вес прибора с растением в начале эксперимента (г);

b — вес прибора с растением в конце эксперимента (г);

t — время экспозиции (час);

S — площадь листьев (дм»); определяют одним из методов, описанных в работе.

Вес листа через

Интенсивность транспирации рассчитывается по формуле:

а — контрольный вес листа (г); b — вес листа через 3 мин., 6 мин., 9 мин.(г); t — время экспозиции (час); S — площадь листа.

Оборудование и реактивы:

Потометр, растения (проростки кукурузы, бобов и др.), масло растительное, торзионные весы с разновесами, миллиметровая бумага.

Вопросы для повторения:

  • Что такое транспирация?
  • Какие бывают типы транспирации?
  • Какие особенности строения листа способствуют транспирации?
  • В каких пределах колеблется величина интенсивности транспирации и от каких факторов она зависит?
  • Какую роль играет транспирация в жизни растений?

Регулирование транспирации воздействием на движение воды

Растение регулирует скорость движения влаги путем изменения размеров устьиц, степени их раскрытия. В засушливых районах вырабатываются ксероморфные признаки экономии воды, растения адаптируются к ее недостатку.

Видоизмененная форма листа — защитная реакция на дефицит влаги. Испарение резко уменьшается за счет превращения листьев в иглы у хвойных деревьев, шипы и колючки у суккулентов, свернутые трубкой листья ковыля.

Каждое растение приспосабливается к окружающей среде.

Толстая блестящая пленка, восковой налет, отражая лучи солнца, блокируют кутикулярную транспирацию. Потерю влаги снижают небольшие кожистые листья, наличие ворсистости.

В условиях избытка влаги испарение с листа отсутствует. Саблевидные, складчатые, свисающие вниз листья с желобками по краю сбрасывают воду. Во влажных лесах тропической зоны наблюдается гуттация, когда на листву выделяются капли воды. Подобное явление возникает под укрытием теплиц, при проведении поливов дождеванием.

Испарение с листа создает беспрерывное передвижение влаги и питательных веществ. Транспирация защищает растение от перегрева. Формирует саморегулируемый водный режим, смягчает влияние неблагоприятных факторов. Это главное биологическое свойство растений.

Испарение в жизни

И действительно: чего в этой жизни только не испаряется — мы встречаемся с этим каждый день. Давайте узнаем, зачем этот процесс вообще нужен, и как люди научились извлекать из него пользу.

Испарение в организме человека и животных

Выше мы разбирали вопрос, почему если облиться теплой водой, нам все равно станет холодно. По этому же принципу работает ощущение холода после того, как мы вспотели — в какой-то момент нам становится холодно.

Само потоотделение — важный процесс терморегуляции организма. Если мы достигаем высокой температуры (из-за внешних воздействий или же из-за болезни), то организм стремится себя охладить, чтобы не умереть из-за превращения белков в нашем организме в яичницу.

Пот выделяется через поры кожи, а затем испаряется — все это позволяет нашему организму быстро избавиться от лишней энергии, охладить тело и нормализовать температуру.

При высокой влажности холод и тепло воспринимаются более чувствительно. Это связано с потливостью человека при высокой температуре. Такой механизм помогает нам бороться с жарой и «скинуть» избыточное тепло, но при высокой влажности пот не может испариться.

При низкой влажности происходит нечто похожее. Как ни странно, в мороз мы тоже потеем (намного меньше, но все-таки это происходит). Если влажность на улице низкая, то пот испарится из-под куртки и нам будет комфортно. А при высокой влажности — он там задержится и будет проводить тепло наружу, забирая у нас драгоценные Джоули тепла. Поэтому зимой в Петербурге холоднее, чем в Москве.

У животных этот механизм работает схожим образом. Но, например, собакам испарения с кожи недостаточно, поэтому они часто открывают пасть, высовывают язык и дышат порой ну очень смешно

Именно гортань и язык собаки идеально подходят для испарения влаги и охлаждения тела животного.

Испарение у растений

Удивительно, но у растений механизм испарения тоже работает схожим образом. Растения очень любят воду, поэтому домашние растения мы поливаем, а в пустынях их просто нет.

Ту воду, которую цветы поглотили, они могут испарять, чтобы не перегреться под жарким солнцем. Да, вода нужна, чтобы растения питались, но в жаркие дни еще и для температурной саморегуляции. Поэтому не забывайте поливать цветы, а в очень жаркие дни делайте это еще интенсивнее.

Испарение в природе и окружающей среде

Процесс испарения напрямую связан с круговоротом воды в природе. Именно круговоротом воды в природе обеспечивается жизнь на Земле — так как влага разносится по всему миру, растения в дикой природе способны жить без наших попыток полить большую пальму из леечки.

Испарение воды с поверхности рек, озер, морей и океанов создает дождевые тучи, которые затем, проливаясь дождем, поливают растения и деревья. Многие дождь не любят, мол, он мокрый, мерзкий и затекает в ботинки, но он очень нужен засушливым регионам — Северной Африке или Центральной Индии, которые часто страдают от засухи.

Испарение в промышленности и быту

С бытом совсем все просто: мы сушим вещи, готовим еду, покупаем увлажнители воздуха или размазываем разлитую лужу по полу.

В случае с промышленностью для нас все не так очевидно. Промышленная техника, работающая на основе испарения, разрабатывается по схожей схеме: в ней всегда максимально увеличена площадь поверхности жидкости, чтобы испарение шло интенсивно.

Например, испаритель, изображенный на схеме, состоит из совокупности соединенных между собой испарителей. В основе его действия — пар, полученный в одной ступени, который используют в качестве источника тепла для следующей ступени. По мере того, как температура уменьшается от одной ступени к другой, вакуум увеличивается, так что температура кипения становится ниже и испарение поддерживается. Он предназначен для того, чтобы очистить воду от отходов.

Понимать и любить этот мир проще, когда разбираешься в физике. В этом помогут небезразличные и компетентные преподаватели детской школы Skysmart.

Чтобы формулы и задачки ожили и стали более дружелюбными, на уроках мы разбираем примеры из обычной жизни современных подростков, Приходите на бесплатный вводный урок по физике и начните учиться в удовольствие уже завтра!

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.

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).

Интенсивность транспирации

Интенсивность 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.

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.
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:

Чем ниже уровень влажности атмосферного воздуха, тем быстрее происходит испарение воды, а значит и скорость влагообмена.
При повышении температуры возрастает упругость водяных паров, которая приводит к снижению влажностных характеристик окружающей среды и увеличению объема испаряемой воды.
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.

Механизм транспирации

Процесс 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.

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

Механизм действия следующий:

Освобождаясь от лишней влаги, в водопроводящих тканях растений создается отрицательное давление.
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 состоит из:

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

При устьичной транспирации, процесс испарения происходит в две стадии:

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

При 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.

Проект «Что такое транспирация у растений»

Транспирация
– это испарение воды
листьями. Она, испаряясь,
выходит через устьица (маленькие поры
на поверхности листьев). Этот процесс
важен для выживания любого растительного
организма. Его скорость зависит от
температуры воздуха и солнечного света.
Испарение воды листьями
способствует ее движению внутри
растения, а также растворению минеральных
солей, необходимых для питания и
охлаждения.

Большая часть поглощаемой влаги выделяется в процессе транспирации. Сложно разделить процессы испарения и транспирации, поэтому данное явление зачастую называется «эвапотранспирацией». Название сочетает два понятия: первое происходит от латинского слова «evaporatio» (испарение), суть второго описана выше.

Транспирация происходит у всех растений. Ее скорость также зависит от их физических особенностей и условий окружающей среды. Поскольку влага выделяется, главным образом, через листья, то процесс транспирации у растений с крупными листьями выражен ярче, чем у тех, у которых они небольшие.

Такие
факторы, как влажность воздуха и
температура, также влияют на скорость
транспирации. Почва тоже должна быть
достаточно влажной. Благодаря этому
проекту вы сможете сопоставить то, что
видите, с процессом проникновения влаги
в ткани растительных организмов и ее
выделения путём испарения.

Этот
опыт по биологии поможет
вам определить, сколько влаги способно
поглотиться и выделиться через испарение
воды листьями за определённый
промежуток времени. Две трубки для
тестирования или два продолговатых
трубчатых контейнера на три четверти
заполняются водой. В одну из них помещается
стебель. Нужно следить за уровнем воды,
делая записи. Измерять ее уровень нужно
через определённый промежуток времени.
На основе полученных результатов
подготовьте таблицы и графики. Этот
проект поможет подтвердить или
опровергнуть идею о том, что
растения выделяют влагу во время процесса
под названием «транспирация», вследствие
которого происходит испарение.

Что нам понадобится:

  • 2 тестовые трубки;
  • пустая металлическая банка;
  • пластиковый пакет;
  • вода;
  • ручка;
  • линейка;
  • изолента;
  • секундомер или часы;
  • свежая ветка или небольшие веточки с листьями (не меньше 5 на каждой из них).

За
исключение ветки и тестовых трубок, все
материалы для данного проекта можно
приобрести в магазинах или по интернету.
2 тестовые трубки можно взять на время
в лаборатории школы или приобрести в
магазине. Большинство детских наборов
юного химика включает инструменты,
которые пригодны для этого проекта.

Ход эксперимента:

  1. Заполните две трубки водой приблизительно на три четверти. Поставьте их в пустую металлическую банку.
  2. Для того чтобы контролировать испарение, накройте одну тестовую трубку чистым целлофаном. Закрепите его при помощи изоленты.
  3. Проткните стеблем целлофан. Он должен находиться в прямом положении. Отверстие запечатайте при помощи изоленты.
  4. Линейкой измерьте количество воды в каждой трубке. Убедитесь, что верно измерили ее уровень. Держите ее прямо и проведите измерение от верхней границы до дна. Запишите полученные данные в таблицу.
Время Тест с веткой (A) Тест без ветки (B)
Начало
Через 15 мин.
Через 30 мин.
Через 45 мин.
Через 60 мин.
  1. Подождите 15 минут. Измерьте уровень воды в каждой трубке ещё раз. Запишите полученные данные в таблицу.
  2. Повторите шаг 4 ещё три раза. Каждый раз записывайте полученные результаты.
  3. Подождите 24 часа. Измерьте уровень воды в каждой трубке. Запишите результаты.
  4. Используя полученные данные, составьте гистограмму (в виде столбцов) или линейную диаграмму. На оси X обозначьте скорость транспирации (в минутах), а на оси Y – уровень воды (высота в мм).
  5. Подсчитайте скорость, выполняя следующие операции:

Тест с веткой:

Начальный уровень – Уровень через 24
часа = Разница уровня (A)

Тест без ветки:

Начальный уровень – Уровень через 24
часа = Разница (B)

Разница уровня воды благодаря транспирации:

Разница A — Разница B = Потеря воды через транспирацию

Начальное значение Значение через 24 часа Количество потерянной воды
Тест с веткой
Тест без ветки
  1. Чтобы подсчитать скорость транспирации и испарения в час, используйте следующие формулы: Количество потерянной воды ÷ 24 часа = ________ испарения воды/час.

Вывод:

Вследствие чего уровень воды в трубке со стеблем уменьшается? Происходит ли то же самое в трубке, заполненной водой, но без растения? Какова скорость транспирации по вашим подсчётам? Используя графики, сравните ее скорость со скоростью испарения. Что служило контрольной точкой для данного исследования?

Процессы передвижения воды

Как мы уже выяснили, транспирация – естественный физиологический процесс в растительном мире. Главный ее орган – лист. Поскольку листьев у растений много, они образуют достаточно большую площадь для испарения. В результате водный потенциал уменьшается, а это сигнал для клеток листьев к поглощению воды из ксилемных жилок. По принципу падающего домино следом провоцируется движение воды из корней по ксилеме к листьям. Образуется нечто сродни верхнему конечному двигателю. И чем активнее транспирация, тем мощнее верхний «двигатель», и тем сильнее всасывающая сила «двигателя» нижнего – корневой системы.

Из стебля вода движется в листок, проходя по жилкам через черешок. По дороге жилки «разбегаются», число проводящих элементов становится меньше. Сами жилки превращаются в отдельные трахеиды, которые образуют очень густую сеть. Задерживают влагу в листе однослойный эпидермис с кутикулой на его поверхности. Превратившаяся в пар вода выходит сквозь устьица – специальные многочисленные отверстия микронных размеров, которые растение в состоянии расширять или сужать в зависимости от внешних условий.

Насыщенный пар

Процесс испарения напрямую связан с круговоротом воды в природе. Вода, испаряясь, превращается в водяной пар и поднимается вверх, где происходит конденсация пара, образуются облака, и вода возвращается на землю в виде осадков.

Вследствие конденсации водяного пара, который живет в воздухе, образуются облака и туман. По этой же причине холодное стекло запотевает, соприкасаясь с теплым воздухом.

На рисунке — процессы испарения и конденсации в плотно закрытом сосуде, когда жидкость и пар находятся в динамическом равновесии. Это значит, что одновременно конденсируется и испаряется одинаковое количество вещества.

Влажность воздуха говорит нам о том, сколько в воздухе содержится водяного пара. Но бесконечное количество пара в воздух не запихнешь. Поэтому, во-первых, его там очень мало, а во-вторых, при избыточном количестве водяного пара происходит конденсация — это когда образуется роса.

Допустим, зимой при температуре -20 градусов в 1 литре воздуха содержится 1 миллиграмм пара. Относительная влажность в таком случае равна 100% — испарения не будет, больше пара в этот воздух уже не запихнешь.

Но если мы тот же воздух поместим в помещение с температурой +20 градусов, то в него может испариться уже до 17 миллиграмм пара. Значит его влажность будет равна 1/17 = 6%. Человеку комфортнее всего находиться при значении влажности 40-50%.

Интенсивность

Периодичность суточной транспирации отмечается у многих растений. Однако у различных видов культур функционирование устьиц происходит неодинаково. У теневыносливых растений, деревьев, многих видов злаков и прочих гидростабильных насаждений, которым свойственна совершенная регуляция устьичной транспирации, она начинается на рассвете. Своего максимума испарение достигает в утреннее время. К полудню интенсивность транспирации снижается. Ее увеличение вновь наблюдается к вечеру при снижении температуры воздуха. Такая интенсивность испарения вызывает незначительные суточные изменения в осмотическом давлении и объеме воды в листьях. У гидролабильных (имеющих способность переносить резкие колебания содержания влаги в течение суток) происходит одновершинное испарение с максимумом в полуденное время. И в том, и в другом случае транспирация ночью будет минимальной либо полностью отсутствовать.

Проект: «Транспирационный эксперимент»

 Растения потеют? Не совсем, но они теряют воду. Подсчитайте недостающую массу с помощью этого эксперимента, узнав, как растения испаряют воду через транспирацию.

Что нам понадобится:

  • три небольших тонколистных растения;
  • три небольших широколистных растения;
  • маленькая лейка;
  • линейка;
  • 6 пластиковых пакетов, достаточно больших, чтобы полностью покрыть горшок с растением;
  • малярный скотч.

Ход эксперимента:

  1. Возьмите шесть маленьких растений, три с широкими листьями и три с узкими листьями. Используйте малярный скотч и ручку, чтобы написать на каждом растении его номер.
  2. Поливайте растения, пока вода не будет выливаться из нижней части горшка. Если растения очень сухие или сухая почва, то их тщательно полейте и подождите несколько минут. Затем полейте их снова. Когда вода впитается и горшок наполнится водой, а почва будет мягкая как губка — самое время взвесить растения. Нарисуйте таблицу, которая показывает, сколько весит каждое растение до и после эксперимента.
Название растения Вес До Вес После
№ 1 (Тонкий лист)
  1. Создайте гипотезу, обратившись к этим вопросам:
  • Если вы поливаете растения, а затем ставите их на солнце, что будет с водой?
  • Изменится ли что-нибудь, если вы обернете пластиковым пакетом вокруг основания растения?
  • Как добавление пакета изменит ваш эксперимент?
  1. Поставьте растения на теплое солнце на час, надев на них пакеты, затем снимите их и снова взвесьте каждое растение. Запишите вес в таблицу. Вес отличается?  Остался тем же? Почему вы думаете, что это так? Разные растения потеряли разное количество веса или потеряли примерно одинаковое количество? Почему?
  2. Высушите изнутри каждый пластиковый пакет. Повторно запечатайте их на растениях, верните растения в солнечное место и продолжайте измерять и взвешивать в течение нескольких часов, не добавляя больше воды. Что происходит?

Вывод:

Во время эксперимента по транспирации растения будут терять воду, даже если они находятся в пакетах. Растения с широкими листьями потеряют немного больше воды, чем растения с тонкими листьями, но в зависимости от размера растения это может быть очень сложно измерить.

Почему?

Так как же вода выходит из растений?

В жаркий день, вы можете немного вспотеть. Растения также «потеют». Подобно тому, как мы теряем воду через нашу кожу, растения теряют воду через свои листья.

Хотя вы, возможно, не сможете их увидеть , на листьях растений есть маленькие поры или отверстия. Взгляните на обратную сторону листа под микроскопом, и вы сможете увидеть эти отверстия, которые называются устьицами. Вот, где растения могут терять воду в результате транспирации.

Несмотря на то, что это невидимый процесс, потеря воды из растений в результате транспирации является важной частью круговорота воды, потому что она добавляет много воды в наш воздух. Всего за один год каждый лист на земле может отдать воды весом намного больше своего собственного. Фактически, большой дуб может давать воздуху больше 150000 литров воды в год!

Фактически, большой дуб может давать воздуху больше 150000 литров воды в год!

Вы, вероятно, поливаете растения в своем доме, чтобы они оставались здоровыми — и, если растениям нужна вода, то почему они ее теряют? Транспирация происходит отчасти потому, что растения должны дышать. Растения должны поглощать углекислый газ, и для этого им нужно открыть свои устьица. Когда это происходит — выходит вода. Вы, вероятно, испытывали это и во время своего собственного дыхания: в холодный день вы даже можете видеть воду от своего дыхания, которая создает облачка в воздухе.

Транспирация также помогает растениям, охлаждая их, подобно тому, как пот помогает нам регулировать температуру нашего тела. Транспирация также играет большую роль, помогая воде перемещаться вокруг растения, изменяя давление воды в клетках растения. Это помогает минералам и питательным веществам подниматься вверх от корней растения.

Дальнейшее исследование:

Что будет с растением, если вы обмажете вазелином его листья? Как насчет оливкового масла? Попробуйте смазывать различными веществами листья и взвешивать растение, затем повторите эксперимент. Что будет происходить в теплой комнате? Транспирация будет выражена больше или меньше?

Регуляция

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 . Небольшие волоски (трихомы) на поверхности листа также снижают потерю воды, создавая рядом с поверхностью зону высокой влажности . 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 .
Уровень света Помимо понижения уровня углекислого газа в процессе фотосинтеза свет может оказывать и непосредственное влияние на замыкающие клетки, заставляя их разбухать .
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 . В сельском хозяйстве оперируют понятием транспирационного коэффициента, это соотношение между затраченной массой воды и приростом сухой массы. Обычно он составляет от 200 до 600 (1000) , 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 и термометрические сенсоры. Для измерения эвапотранспирации применяют главным образом изотопные методы . Недавние исследования 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.

Что такое транспирация и ее показатели

Транспирацией растений называется процесс извлечения жидкости с дальнейшим испарением. Примечательно, что растительная культура использует только 10% получаемой жидкости, а остальные 90% она просто испаряет. Этот процесс в биологии позволяет защитить растительность от жары и ускоряет проникновение минералов в стебли.

Транспирация – процесс испарения влаги через листья

Интенсивность и продуктивность

Интенсивность испарения определяется так: количество воды, высыхающее на единице площади листьев, деленное на отрезок времени. В течение суток этот показатель у каждого растения будет отличаться: ночью он достигает 20 г в час, а днем – 250 г.

Формула продуктивности выглядит так: соотношение сухой массы к килограмму жидкости в период потери влаги. Средний показатель – 3 г, а максимальный – 8 г.

Транспирационный коэффициент

Этот показатель демонстрирует количество влаги, необходимое растительности для создания 1 г сухой массы, которая включает листья, корни и стебель. Наиболее верный расчет осуществляется для однолетних организмов – составная масса достигает порядка 350 г. Этот коэффициент позволяет вычислить емкость жидкости, необходимой для полива культуры.

Таблица: транспирационные коэффициенты различных сельскохозяйственных культур

Суточный ход

Наименьшая погрешность этого показателя достигается только при безоблачной погоде. Минимум транспирации приходится на жаркий полдень, поскольку в это время устьицы закрываются и теряют влагу.

Относительная транспирация

Этот показатель позволяет сравнить скорость испарения с поверхности листьев и открытой поверхности воды. Коэффициент меняет свою интенсивность в промежутке от 0,01 до 1,0.

Кавитация

Чтобы поддерживать градиент давления, необходимый для того, чтобы растения оставались здоровыми, они должны постоянно поглощать воду своими корнями. Они должны быть в состоянии удовлетворить потребности в воде, потерянной из-за испарения. Если растение не может принести достаточно воды, чтобы оставаться в равновесии с транспирацией, происходит событие, известное как кавитация . Кавитация — это когда растение не может обеспечить свою ксилему достаточным количеством воды, поэтому вместо того, чтобы заполняться водой, ксилема начинает заполняться водяным паром. Эти частицы водяного пара собираются вместе и образуют засоры в ксилеме растения. Это не позволяет растению транспортировать воду по своей сосудистой системе. Нет очевидной картины того, где кавитация возникает по всей ксилеме растения. Если не принять эффективных мер по уходу, кавитация может привести к тому, что растение достигнет точки постоянного увядания и погибнет. Следовательно, у растения должен быть метод, с помощью которого можно удалить эту кавитационную закупорку, или он должен создать новое соединение сосудистой ткани по всему растению. Растение делает это, закрывая устьица на ночь, что останавливает поток транспирации. Это затем позволяет корням создавать давление более 0,05 МПа, и это способно разрушить закупорку и наполнять ксилему водой, повторно соединяя сосудистую систему. Если растение не может создать достаточное давление, чтобы устранить засорение, оно должно предотвратить распространение засора с помощью груши, а затем создать новую ксилему, которая может повторно соединить сосудистую систему растения.

Ученые начали использовать магнитно-резонансную томографию (МРТ) для неинвазивного мониторинга внутреннего состояния ксилемы во время транспирации. Этот метод визуализации позволяет ученым визуализировать движение воды по всему растению. Он также способен видеть, в какой фазе находится вода в ксилеме, что позволяет визуализировать события кавитации. Ученые смогли увидеть, что в течение 20 часов солнечного света более 10 сосудов ксилемы начали заполняться частицами газа, становящимися кавитацией. Технология МРТ также позволила увидеть процесс восстановления этих ксилемных структур на заводе. После трех часов нахождения в темноте было замечено, что сосудистая ткань пополнилась жидкой водой. Это стало возможным, потому что в темноте устьица растения закрыты и транспирация больше не происходит. Когда транспирация прекращается, кавитационные пузыри разрушаются давлением, создаваемым корнями. Эти наблюдения предполагают, что МРТ способны контролировать функциональное состояние ксилемы и позволяют ученым впервые просматривать события кавитации.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector