Транспирация
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
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.
Устьице листа томата под электронным микроскопом

Транспирация — процесс движения воды через растение и её испарение через наружные органы растения, такие как листья, стебли и цветы. 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 порами, 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 поры. 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 счет разности давлений. В высоких растениях и деревьях, гравитация может быть преодолена только за счет 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.

Кстати, это пост я писал сам, а не копипастил или цитировал статьи из интернета, поэтому можешь понять мой уровень знаний физиологии.

8.6. Транспирация и ее роль в жизни растений. Количественные показатели транспирации: интенсивность, продуктивность, транспирационный коэффициент.

Процесс испарения воды листьями носит название транспирации. Физиологическая роль транспирации велика. Она повышает сосущую силу испаряющих клеток и создаѐт непрерывный восходящий ток воды и растворенных в ней минеральных веществ от корней к другим органам растения, защищает растений от перегрева. Специализированным органом транспирации является лист. Для осуществления транспирации лист имеет целый ряд приспособлений, среди которых: большая испаряющая поверхность, наличие систем вентилирования, водоснабжения и покровной системы. Лист у большинства растений представляет собой тонкую пластинку, которая быстро прогревается. Пластинка листа хорошо вентилируется, так как объем межклетников составляет примерно 25% от общего объема мезофилла листа. В листьях развиты водопроводящие пути, представляющие собой густую сеть жилок. На нижней стороне листовой пластинки, а иногда и на обеих сторонах ее находятся устьица, что создает идеальные условия для диффузии пара из межклетников. - Различают два типа транспирации: устьичную и кутикулярную. Устьичная транспирация осуществляется через устьица, кутикулярная – через кутикулярный слой при закрытых устьицах. Устьичная транспирация может совмещаться с кутикулярной, особенно у молодых листьев имеющих слабо развитый кутикулярный слой. Устьичная транспирация слагается из двух фаз : испарение воды с поверхности клеточных оболочек в межклетники листа; диффузия водяного пара в окружающую атмосферу через устьица. Движение устьиц определяется их особым морфологическим и анатомическим строением, а также изменениями активности физиологических процессов. Устьичные движения обусловлены изменениями тургорного давления в замыкающих клетках. Различают два вида устьичных движений: пассивные и активные. Пассивные движения зависят от изменений в клетках эпидермиса и мезофилла листа, активные – от изменений в самих замыкающихся клетках. К пассивным движениям устьиц относят: гидропассивную реакцию закрывания и гидропассивную реакцию открывания. Активные движения устьиц играют главную роль в транспирации. Различают фотоактивную реакцию открывания и гидроактивную закрывания устьиц. Фотоактивная реакция открывания устьиц связана с индуцирующим влиянием света в утренние часы на направленность ферментативных процессов в замыкающих клетках устьица, в частности, в превращении крахмала в сахар. Гидроактивная реакция закрывания устьиц обусловлена тем, что по мере развития водного диффицита в листьях увеличивается концентрация фитогормона – абсцизовой
52
кислоты (АБК), которая ингибирует синтез α – амилазы. Гидролиз крахмала прекращается, уменьшается содержание в замыкающих клетках ионов К+. Это снижает тургорный градиент между замыкающими и окружающими клетками, в результате чего устьица закрываются. Для количественного учета транспирации используются транспирационные единицы: интенсивность транспирации, продуктивность транспирации, транспирационный коэффициент. Интенсивность транспирации – количество воды в граммах, испаренной 1 м2 листовой поверхности за 1 час. Интенсивность транспирации дает представление о величине расходования воды органом, растением, полем, лугом, садом. Этот показатель используется при расчетах поливных и оросительных норм. Продуктивность транспирации – количество сухого вещества в граммах, образованное растением при расходовании 1 л воды. Продуктивность транспирации дает представление о количестве воды необходимой для создания планируемого урожая. Транспирационный коэффициент (ТК) – величина, обратная продуктивности транспирации, показывает сколько воды в граммах расходуется растением при образовании 1 г сухого вещества. Зная величину транспирационного коэффициента, легко определить величину продуктивности транспирации, и наоборот. Для получения высоких и устойчивых урожаев важно снижение транспирационных коэффициентов, так как при одном и том же расходе воды продуктивность растений может значительно возрасти. Транспирационный коэффициент снижается при улучшении водоснабжения и минерального питания. В целом увеличение урожая, как правило, сопровождается снижением транспирационного коэффициента. В агрономической практике особый интерес представляет не транспирационный коэффициент, а коэффициент водопотребления, представляющий отношение расхода воды к урожаю, например, зерна. Коэффициент водопотребления более точно отражает хозяйственную эффективность использования влаги посевами. Как правило, при орошении коэффициент водопотребления ниже, чем на той же почве на богаре; во влажные годы ниже, чем в сухие. Так, коэффициент водопотребления пшеницы в Заволжье составляет 1000-1200, а на тех же землях без орошения – 1300-1500. Танспирационные коэффициенты яровой пшеницы также в сухие годы в среднем в 1,5 раза выше, чем в годы влажные. Среди экологических условий, влияющих на интенсивность транспирации необходимо выделить как самые существенные: свет, температуру и относительную влажность воздуха, а также влажность почвы. Свет является источником энергии для транспирационного процесса и неотделим от температурного фактора. Он уменьшает вязкость протоплазмы и ее сопротивление движению воды; с освещенностью непосредственно связаны движения устьиц. Влажность почвы и ее колебания быстро отражаются на испарении воды листьями. Наиболее интенсивно растения транспирируют, когда влажность почвы находится на уровне 70-80% НВ. Повышение и понижение содержания воды в почве приводит к снижению интенсивности транспирации. Зависимость интенсивности транспирации от температуры и относительной влажности воздуха при условии обеспеченности растений водой выражается одновершинной кривой и копирует дневной ход температуры и относительной влажности воздуха. В этом случае регулирующая роль растения сводится к минимуму.
53
При отсутствии осадков и снижении содержания доступной воды в почве несмотря на возрастание температур и падение относительной влажности воздуха, интенсивность транспирации резко падает, кривая транспирации двухвершинная. По мере дальнейшего обострения почвенной засухи средняя интенсивность транспирации еще более снижается и кривая транспирации приобретает пульсирующий характер. Такой ход транспирации свидетельствует о том, что растения уже не в состоянии транспирировать в соответствии с гидротермическим режимом атмосферы. При этом падение интенсивности транспирации связано как с уменьшением доступной влаги в почве, так и с активной регулирующей ролью растения. Один из способов снижения транспирации в условиях засухи – применение антитранспирантов. Антитранспиранты можно разделить на две группы: одни из них вызывают закрывание устьиц, а другие – образуют пленку на поверхности листьев, которая механически препятствует испарению воды. Обеспеченность сельскохозяйственных растений водой в течение вегетации является главным фактором, определяющим урожай. Особое внимание уделяется установлению рациональных сроков полива. Разработаны физиологические методы диагностики потребности растений в воде, основанные на установлении начальных признаков водной недостаточности растений, которые свидетельствуют о необходимости очередного полива. Состояние водного режима растений характеризует такие осмотические показатели как концентрация клеточного сока, его осмотическое давление и сосущая сила. Осмотические показатели зависят не только от обеспеченности пшеницы водой и возраста растений, но и от других факторов, в частности от условий минерального питания. Одностороннее азотное удобрение обычно повышает осмотическое давление, совместное же внесение NPK и особенно PK в сочетании с орошением снижает его, что связанно с действием элементов питания на коллоидно-химические свойства протоплазмы. Предельные величины сосущей силы клеточного сока листьев (в атм) для определения срока очередного полива люцерны таковы: всходы – 3-5 атм; бутонизация – 8-11 атм; цветение – 14-18 атм. Например, семечковый сад следует поливать при следующих предельных величинах сосущей силы клеточного сока листьев (в атм.): в начале вегетационного периода 17-18; в период созревания плодов 24-26; в конце вегетационного периода 27-28. Назначение поливов по предельным величинам сосущей силы клеточного сока листьев даѐт более высокий эффект, чем назначение по влажности почвы: яровая пшеница повышает урожайность – на 16%; кукуруза – на 42%; сахарная свѐкла – на 28%. Для нормального роста растений высокая интенсивность транспирации не является необходимой. Но и уменьшить транспирацию очень сильно нельзя, т.к. она является верхним концевым двигателем водного тока. В небольших пределах расход воды на транспирацию можно снизить, без ингибирования ростовых процессов. Один из способов снижения транспирации при пересадке растений или в условиях засухи – применение антитранспирантов. Антитранспиранты можно разделить на две группы: одни из них вызывают закрывание устьиц, а другие – образуют пленку на поверхности листьев, которая механически препятствует испарению воды. К первым относятся абсцизовая кислота (АБК) и ее производные. Опрыскивание ими растений в концентрации 10-4 М сначала
54
уменьшает транспирацию на 50%, а к концу 9-го дня после опрыскивания снижение транспирации сохраняется на уровне 20-25%. Пленочные антитранспиранты образуют на поверхности листовой пластинки прозрачную, эластичную пленку, снижающую испарение воды на 25-30%. Пленка сохраняется на растении обычно 12-16 дней. В качестве пленочных антитранспирантов используют обычно полиэтилен, полистерол, латекс. Такая обработка не только сокращает транспирацию, но и значительно повышает приживаемость растений при их пересадки