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 (, стебли и ).
Процесс транспирации
Схема процесса транспирации. Изображение: s gendera / flickr
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.
Читайте также:
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
Открытое (слева) и закрытое (справа) устьице растения. Изображение: Ali Zifan / Wikimedia Commons
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.
Источник: