Транспирация растений

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 у одного и того же растения температуру здорового и увядшего листа, разница может составлять до семи градусов, причем если увядший лист на солнце может оказаться 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. 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 в воде минеральные и органические соединения

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 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.

Транспирация

Завершающей частью водного обмена растений является транспирация, или испарение воды листьями, то есть верхний двигатель тока воды в растении. Это явление с физической стороны представляет собой процесс перехода воды в парообразное состояние и диффузию образовавшегося пара в окружающее пространство.

Транспирация выполняет в растении следующие основные функции:

это верхний двигатель тока воды,

это защита от перегрева,

это нормализация функционирования коллоидных систем клеток листа.

Показатели транспирации

Транспирация характеризуется следующими показателями: интенсивностью, продуктивностью и коэффициентом.

Интенсивность транспирации — это количество воды, испаряемой растением с единицы листовой поверхности в единицу времени. Выражается формулой:

Т_р= С г Н₂О _

r м2.1час,

где Т_{р —} интенсивность транспирации, С — градиент концентрации водяного пара между транспирирующей поверхностью и окружающим воздухом, r — сумма диффузионных сопротивлений листа (устьичного, кутикулярного и сопротивления пограничного слоя).

Сопротивление пограничного слоя зависит от ветра, при отсутствии ветра оно максимально, чем больше ветер, тем оно меньше.

Устьичное диффузионное сопротивление зависит от степени открытия устьиц.

Кутикулярное диффузионное сопротивлениезависит от толщины кутикулярного слоя, чем она больше, тем больше сопротивление.

Продуктивность транспирации — это количество созданного сухого вещества на 1 кг транспирированной воды. В среднем эта величина равна 3 г/1 кг воды.

Транспирационный коэффициент показывает сколько воды растение затрачивает на построение единицы сухого вещества, т.е. этот показатель является величиной, обратной продуктивности транспирации и в среднем равен 300, т.е. на производство 1 тонны урожая затрачивается 300 тонн воды.

Очень важным моментом в процессе транспирации является действие абиотических факторов окружающей среды: влажности атмосферного воздуха и температуры воздуха.

Чем менее влажен атмосферный воздух, т.е. чем меньше его водный потенциал, тем интенсивнее будет идти транспирация. При 100% влажности воздуха его водный потенциал равен нулю. Уже при снижении влажности воздуха на 1-2% его водный потенциал становится отрицательной величиной, а при снижении влажности воздуха до 50% показатель водного потенциала выражается отрицательной величиной порядка 2-3 сотен бар в зависимости от температуры воздуха. При этом в клетках листьев показатель водного потенциала, как правило, выше нуля, поэтому диффундирование воды из межклетников в атмосферу наблюдается почти всегда.

Чем выше температура воздуха, тем выше будет и температура листа, при этом температура внутри клеток листа может быть на 10оС выше, чем в атмосфере. Происходит нагрев воды, находящейся в листе, что также способствует процессу испарения.

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.

Значение транспирации

Физиологический процесс передвижения и испарения воды растениями в биологии называют транспирацией. Механизм этого явления упрощенно выглядит так:

Упрощенный механизм движения воды в растении.

Под воздействием неодинакового осмотического давления вода с минеральными, органическими веществами по капиллярам растительной ткани (ксилемы) перемещается из почвы к наземным органам. Движение влаги на свету протекает непрерывно, обеспечивая рост, развитие, обмен веществ организма. Основной орган транспирации — лист. Через устьица он испаряет влагу, пропускает углекислый газ CO_2, необходимый для фотосинтеза.

Через устьица растение теряет до 90% влаги.

Виды транспирации

Формы и пути передвижения влаги:

• устьичная — испарение из открытых отверстий, составляет больше 90% потерь воды, интенсивность пропорциональна числу устьиц;
• кутикулярная — расход воды через восковую кутикулу. Его доля 5–10%, толстая пленка препятствует транспирации;
• лентикулярная — испарение из почек, чечевичек на коре ветвей, побегов. Роль в водном обмене невелика.

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.

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.

Возможная эвапотранспирация

Ежемесячная оценка потенциального эвапотранспирации и измеренное испарение из поддона для двух мест на Гавайях , Хило и Пахала.

Потенциальная эвапотранспирация (ПЭТ) — это количество воды, которое испарилось бы и испарилось конкретной культурой или экосистемой, если бы воды было достаточно . Эта потребность включает энергию, доступную для испарения, и способность нижних слоев атмосферы отводить испаренную влагу от поверхности земли. Потенциальная эвапотранспирация выше летом, в менее облачные дни и ближе к экватору из-за более высоких уровней солнечной радиации, которая обеспечивает энергию для испарения. Потенциальная эвапотранспирация также выше в ветреные дни, потому что испарившаяся влага может быстро перемещаться с земли или поверхности растений, позволяя большему испарению заполнять ее место.

Потенциальная эвапотранспирация выражается через глубину воды и может быть отображена в виде графика в течение года (см. Рисунок).

Потенциальная эвапотранспирация обычно измеряется косвенно, исходя из других климатических факторов, но также зависит от типа поверхности, например, свободной воды (для озер и океанов ), типа почвы для обнаженной почвы и растительности . Часто значение потенциальной эвапотранспирации рассчитывается на ближайшей климатической станции на эталонной поверхности, обычно на короткой траве. Это значение называется эталонным суммарным испарением, и его можно преобразовать в потенциальное суммарное испарение путем умножения на поверхностный коэффициент. В сельском хозяйстве это называется коэффициентом урожая. Разница между потенциальной эвапотранспирацией и осадками используется при планировании орошения .

Среднегодовая потенциальная эвапотранспирация часто сравнивается со среднегодовым количеством осадков P. Соотношение двух, P / PET, является индексом засушливости . Влажный субтропический климат — это зона климата, характеризующаяся жарким и влажным летом и холодной и мягкой зимой. Субарктические регионы находятся между 50 ° и 70 ° северной широты, в зависимости от местного климата. Осадков мало, а растительность характерна для хвойных / таежных лесов.

Суточный ход транспирации

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

https://youtube.com/watch?v=f0MoAb0XMEs

http://www.lineyka.net/raboty-na-dache/transpiracija-u-rastenij-sutochnyj-hod.htmlhttp://studopedia.ru/5_97143_transpiratsiya-ee-znachenie-list-kak-organ-transpiratsii-vidi-transpiratsii-ee-pokazateli-sutochniy-hod-transpiratsii-vliyanie-vneshnih-uslovii.htmlhttp://glav-dacha.ru/transpiraciya-u-rasteniy/

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).

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.

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.

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.

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 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.

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.

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

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 попадает в растение, тем больше ее дефицит и, соответственно, меньше транспирация.

При повышении температуры также увеличивается транспирация. Однако, пожалуй, основной фактор, влияющий на транспирацию, – это 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. Зеленые 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. У второй группы ночное состояние устьиц является «перевертышем» дневного (если днем были открыты, ночью закрываются, и наоборот). У третьей группы днем состояние устьиц зависит от насыщенности листа водой, но ночью они всегда открыты. В качестве примеров представителей первой группы можно привести некоторые злаковые растения, ко второй относятся тонколистные растения, например, горох, свекла, клевер, к третьей – капуста и другие представители растительного мира с толстыми листьями.

Но в целом следует сказать, что ночью транспирация всегда менее интенсивна, чем днем, поскольку в это время суток температура ниже, света нет, а влажность, напротив, повышена. В течение светового дня транспирация обычно наиболее продуктивна в полуденное время, а со снижением солнечной активности этот процесс замедляется.

Отношение интенсивности транспирации с единицы площади поверхности листа в единицу времени к испарению такой же площади свободной водной поверхности называется относительной транспирацией.

Как происходит регулировка водного баланса

Основную часть воды растение поглощает из почвы посредством корневой системы.

Важно! Клетки корней некоторых растений (особенно произрастающих в засушливых регионах) способны развивать силу, с помощью которой высасывается влага из почвы, до нескольких десятков атмосфер!

Кроме корней, у некоторых растений есть способность поглощать воду и наземными органами (например, мхи и лишайники впитывают влагу всей своей поверхностью).

Поступившая в растение вода распределяется по всем его органам, двигаясь от клетки к клетке, и используется на необходимые для жизни растения процессы. Небольшое количество влаги уходит на фотосинтез, но большая часть необходима для поддержания наполненности тканей (так называемый тургор), а также восполнения потерь от транспирации (испарения), без которых жизнедеятельность растения невозможна. Влага испаряется при любом соприкосновении с воздухом, поэтому этот процесс происходит во всех частях растения.

Если количество воды, которое поглощается растением, гармонично согласовывается с ее расходованием на все указанные цели, водный баланс растения урегулирован правильно, и организм развивается нормально. Нарушения такого баланса могут быть ситуативными или длительными. С кратковременными колебаниями водного баланса многие наземные растения в процессе эволюции научились справляться, но длительные сбои в процессах водоснабжении и испарения, как правило, приводят к гибели любого растения.

Заключение

В первую очередь эта информация важна для тех, кто гонит самогон из зерна или ягод/фруктов. Для тех же, кто делает самогон из сахара эта информации менее актуальна. Ну обо всем по порядку.

Сахар

Тут все просто. В сахарном самогоне нет вкусоароматики которую необходимо сохранить. Поэтому смело чистим его всевозможными способами. К счастью сивушные масла очень хорошо поглощаются углем и маслом, особенно при низких концентрациях этилового спирта (10-15%)

Также очень важно делать качественную брагу — создавать дрожжам комфортные условия (температуру, подкормку, гидромодуль). Чем быстрее брага отбродит, тем меньше в ней накопится побочных примесей

Ну или, если есть возможность, отправлять на ректификацию.

Зерно, ягоды/фрукты и т.д.

Здесь все сложнее. Такой самогон обычно не чистят, дабы не навредить его вкусовым качествам. Чтобы их сохранить необходимо проводить правильную дробную дистилляцию — оставлять «вкусняшки», а гадости сливать в канализацию. Такие способы перегонки существуют, но я пока не имею практического опыта их применения. Когда попробую на себе — обязательно расскажу.

Всем пока, Дорофеев Павел.