Транспирация

Транспирация, ее механизм и роль в жизни растений. Механизм гуттации.

Транспирация – это физиологический процесс испарения воды растениями. Основным органом транспирации является лист.

Принято считать, что устьица – это щель между двумя замыкающими клетками. Но кроме двух замыкающих клеток в состав устьичного аппарата входят и примыкающие к ним эпидермальные клетки; они также принимают участие в устьичных движениях

Между нижней и верхней эпидермой находится мезофилл с системой межклетников и проводящими пучками. Межклетники увеличивают внутреннюю испаряющую поверхность листа в 7–10 раз и связываются с окружающей средой через устьица.

Установлено, что растения испаряют значительную часть поглощаемой воды. В испарении принимают участие три структуры:

1. Устьицы – поры, через которые диффундирует вода, испаряющаяся с поверхности клеток (около 90 % от всей потерянной воды при открытых устьицах).

2. Кутикула – восковой слой, покрывающий эпидермис листьев и стеблей; через нее проходит вода, испаряющаяся с наружных оболочек клеток эпидермиса (около 10 %).

3. Чечевички, почки – обычно их роль в испарении воды очень мала, но у листопадных деревьев после сбрасывания листьев через них теряется основная масса воды.

Следовательно, основную роль в испарении воды играют следующие виды транспирации:

– устьичная (испарение воды через устьица);

– кутикулярная (испарение воды с поверхности листа, покрытого кутикулой)

– перидермальная (через чечевички, стебель, почки).

Как правило, транспирацию подразделяют на устьичную и внеустьичную (кутикулярная, перидермальная).

Большая часть транспирационной воды испаряется с влажной поверхности клеток мезофилла в межклетники, а потом водяной пар через устьица диффундирует в окружающую среду

Поэтому, при устьичной транспирации выделяют такие фазы:

– испарение воды с поверхности влажных клеточных оболочек;

– диффузия водяного пара через устьица;

– движение водяного пара с поверхности листа.

Интенсивность или скорость транспирации определяется количеством граммов воды, испаренной с 1 м 2 листовой поверхности за 1 час (г Н₂О/м 2 ·ч).

Редко количество потерянной воды относят не к единице поверхности, а к единице сухой массы растения. Последнее не совсем верно, поскольку при одинаковой массе органы растений могут иметь разную поверхность.

Обычно скорость транспирации колеблется в интервале от 15 до 250 г/м 2 ·ч, а ночью снижается до 7–20 г/м 2 ·ч. Если провести приблизительные расчеты, то можно показать, что 1 га пашни за счет только транспирации теряет 100 т воды за день.

Кутикулярная транспирация для молодых листьев составляет 1/3– 1/2 общей интенсивности испарения, у взрослых листьев в 10 раз слабее. У суккулентов (например, кактусов) кутикулярная транспирация вообще отсутствует. У сахарного тростника ее интенсивность почти равна устьичной, так как некоторые из клеток верхней эпидермы имеют тонкие оболочки. Транспирация через чечевички, стебель, почки (перидермальная) по интенсивности небольшая.

Кроме интенсивности транспирация характеризуется транспирационным коэффициентом. Транспирационный коэффициент – это количество воды, которое затрачивается для накопления одного грамма сухого вещества. Чтобы расчитать эту величину необходимо определить интенсивность транспирации и увеличение массы вещества растения и первую величину поделить на вторую. Например, транспирационный коэфициент 300, это означает, что растение должно испарить 300 г. воды, чтобы ее сухая масса увеличилась на 1г.

Величина транспирационного коэффициента варьирует у разных растений от 100 до 1 000 г Н₂О/г сухого вещества (чаще 300–500). Средняя величина этого коэффициента у С₃-растений – 600, С₄ – 300, растений типа толстянковых – 33–240 г Н₂О/г сухого вещества.

Испарение: что это за процесс

Процесс перехода из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием. У этого процесса есть две разновидности: испарение и кипение.

Например, мы заварили себе горячий чай. Над чашкой мы точно увидим пар, так как вода только что поучаствовала в процессе кипения.

Подождите-ка, мы ведь только что сказали, что кипение и испарение — разные вещи. Это действительно так, при этом эти два процесса могут происходить параллельно.

• Испарение — это превращение или переход жидкости в газ (пар) со свободной поверхности жидкости. Если поверхность жидкости открыта и с нее начинается переход вещества из жидкого состояния в газообразное, это будет называться испарением.
• Кипение — процесс интенсивного парообразования, который происходит в жидкости при определенной температуре.

Испарение может происходить и без кипения, просто тогда оно не будет для нас заметно. Например, вода в озере испаряется, хотя мы этого и не замечаем. Кипение по сути своей — это интенсивное испарение, которое вызвали внешними условиями — доведя вещество до температуры кипения.

Физика объясняет испарение тем, что жидкость обычно несколько холоднее окружающего воздуха — из-за разницы температур происходит испарение. Как будто бы это фазовый переход, о котором мы говорим в статье об агрегатных состояниях .

Если нет каких-то внешних воздействий, испарение жидкостей происходит крайне медленно. Молекулы покидают жидкость из-за явления диффузии.

Интересно то, что направление тепловых потоков при испарении может идти в разной последовательности и комбинациях: из глубины жидкости к поверхности, а затем в воздух; только из жидкости к поверхности; к поверхности из воды и газовой среды одновременно; к площади поверхности только от воздуха.

Подытожим, чтобы не запутаться: в чем главная разница между испарением и кипением:

Испарение	Кипение
При любой температуре, с поверхности жидкости	При определенной температуре, во всем объеме жидкости

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.

Уход и посадка розы Леонардо да Винчи

Роза Леонардо да Винчи смогла взять в себя историческую красоту и современные требования к цветам. Цветок имеет красивый ярко-розовый цвет и при этом пышную форму в виде шара. Розы покрывают куст обильно, поэтому являются настоящим украшением любого сада или участка.

Роза Леонардо да Винчи относится к группе Флорибунда. Сорт получился с помощью скрещивания полиантовых и чайно-гибридных роз. К группе Флорибунда относятся именно кустовые розы самых разных сортов, но самым популярным является все, же, да Винчи. Создал сорт в 1994 году Ален Мейленд и название дал в честь художника.

Цветет цветок махровыми цветами диаметром около 10 см и ярким окрасом. Цветки могут быть как одиночными, так и расти в кистях по 3-4 штуки. В одном цветке около 80 лепестков. Розы имеют легкий фруктовый аромат. Садоводы также любят ярко-красный сорт цветка. Роза ред Леонардо да Винчи имеет около 100 лепестков красного цвета.

Сам куст у сорта сильный и достигает 70-100 см в высоту, а роза ред может вырасти еще больше. Листва темно-зеленая, а побеги прямостоячие. Кроме этого, сорт обладает сильной устойчивостью к различным заболеваниям.

Транспирация: виды

Испарение воды растениями проходит в три фазы:

1. Продвижение из жилок в верхние слои мезофилла.
2. Испарение из стенок клетки в межклеточные промежутки и пустоты вокруг устьиц; последующий выход наружу.
3. Последний этап подразделяется на:

• транспирацию через устьица — устьютную;
• испарение в атмосферу непосредственно через клетки эпидермиса – кутикулярную транспирацию.

Устьютная

Ее можно разбить на две стадии.

1. Переход воды из капельного состояния (в таком виде она пребывает в клеточных оболочках) в газообразное в межклеточных промежутках. В это время растение способно регулировать силу транспирации. Если воды ему не хватает, в корневых и стеблевых сосудах возникает сильное напряжение, задерживающее продвижение воды к клеткам листьев. И испарение замедляется.
2. Выделение пара на поверхность через устьица. Как только водяной пар выходит из межклеточных пустот, они снова заполняются за счет перемещения из оболочек клеток. Основной рычаг координирования транспирации – это степень открытости устьиц.

Транспирация, которую биологи назвали кутикулярной, у разных видов растений очень отличается по своей интенсивности. У одних потеря влаги за ее счет совсем незначительна. Например, семействам магнолиевых и хвойных толстый эпидермис и кутикула поверх него на листьях не дают терять много жидкости. У других транспортируемая таким образом вода может составлять до 50 процентов общего объема. Особенно силен процесс, когда листья еще молоденькие, с очень тонким эпидермисом и кутикулой.

Механизм и интенсивность транспирации

Растения поглощают лишь незначительную часть всего объема воды, который добывают из грунта – 0,2 процента, иногда немного больше. Все остальное испаряется в воздух. Механизм работы верхнего конечного двигателя достаточно прост. Основан он на том, что обычно в атмосфере маловато водяных паров, а значит, ее водный потенциал можно охарактеризовать как негативный. Например, при относительной влажности воздуха в 90 процентов атмосферное давление равняется 140 барам. А у подавляющего большинства представителей царства флоры давление внутри листа варьируется между 1 и 30 барами. Такой большой разрыв и обеспечивает транспирацию. Водный дефицит, спускаясь по клеткам от листьев по стеблям, неминуемо достигает корней. Это вынуждает нижний двигатель «запускаться», всасывая воду из грунта. А испарение с поверхности листьев поднимает ее, вместе со всеми минеральными солями, обратно наверх.

Есть несколько факторов, влияющих на интенсивность транспирации.

1. «Наполненность» растения водой. Когда она достигает критического уровня, устьица сужаются.
2. Насыщенность воздуха углекислым газом. Большинство растений на чрезмерную его концентрацию отвечают закрытием устьиц.
3. Освещение. Обычно когда светло, устьица открыты. Темнеет – закрываются.
4. Температура воздуха. Переваливая за 35-40°С, она провоцирует закрытие устьиц.
5. Температура поверхности самого листа. Нагреваясь на каждые 10°С, лист отдает вдвое больше влаги.
6. Влажность воздуха и скорость ветра. Чем суше атмосфера, тем выше транспирация.

Механизм транспирации

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.

Кутикулярная транспирация регулирует испарение влаги с поверхности листьев при закрытых устьях. Интенсивность испарения жидкости зависит от толщины кутикулы и возраста растения.

Ссылки [ править ]

1. Benjamin Cummins (2007), биологических наук (3 -е изд.), Freeman, Скотт, стр. 215
2. ↑ Taiz, Lincoln (2015). Физиология и развитие растений . Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates, Inc. стр. 101. ISBN 978-1-60535-255-8.
3. Фриман, Скотт (2014). Биологические науки . Соединенные Штаты Америки: Пирсон. С. 765–766. ISBN 978-0-321-74367-1.
4. Simon, EJ, Dickey, JL, & Reece, JB (2019). Эссенциальная биология Кэмпбелла. 7-й Нью-Йорк: Пирсон
5. ↑ Graham, Linda E. (2006). Биология растений . Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси 07458: Pearson Education, Inc., стр. 200–202. ISBN 978-0-13-146906-8.
6. Мелландер, Пер-Эрик; Епископ, Кевин; Лундмарк, Томас (28 июня 2004 г.). «Влияние температуры почвы на транспирацию: изменение масштаба участка в молодом насаждении сосны обыкновенной». Экология и управление лесами . 195 (1): 15–28. DOI . ISSN .
7. Мартин, J .; Леонард, В .; Стэмп, Д. (1976), Принципы выращивания полевых культур (3-е изд.), Нью-Йорк: Macmillan Publishing Co., ISBN 978-0-02-376720-3
8. Ясечко, Скотт; Sharp, Zachary D .; Гибсон, Джон Дж .; Биркс, С. Жан; Йи, Йи; Фосетт, Питер Дж. (3 апреля 2013 г.). «В наземных водных потоках преобладает транспирация». Природа . 496 (7445): 347–50. Bibcode . DOI . PMID . S2CID .
9. Evaristo, Jaivime; Ясечко, Скотт; Макдоннелл, Джеффри Дж. (2015-09-03). «Глобальное отделение транспирации растений от грунтовых вод и речного стока». Природа . 525 (7567): 91–94. Bibcode . DOI . ISSN . PMID . S2CID .
10. Боуэн, Габриэль (2015-09-03). «Гидрология: многоотраслевая экономика почвенных вод». Природа . 525 (7567): 43–44. Bibcode . DOI . ISSN . PMID . S2CID .
11. Чжан, Юн-Цзян (декабрь 2016 г.). . Физиология растений . 172 (4): 2261–2274. DOI . PMC . PMID .
12. ↑ Hochberg, Uri (июнь 2017). . Физиология растений . 174 (2): 764–775. DOI . PMC . PMID .
13. ^ Холбрук, Мишель (май 2001 г.). . Физиология растений . 126 (1): 27–31. DOI . PMC . PMID .
14. Tiaz, Lincoln (2015). Физиология и развитие растений . Массачусетс: Sinauer Associates, Inc., стр. 63. ISBN 978-1605352558.

Ход испарения в зависимости от времени суток

В зависимости от времени суток, испарение проходит по-разному. Утром испарение происходит крайне вяло. Но как только солнце поднимается по небосводу все выше — влажность в воздухе уменьшается, и процесс испарения усиливается. Ближе к вечеру этот процесс замедляется, а ночью замедляется настолько сильно, насколько это возможно.

Наблюдать правильный процесс «дыхания» растений можно наблюдать только в хорошую погоду и безоблачном небе. Обычно, в сутки транспирация имеет два пика испарения, в самый жаркий час испаряется самый минимум. Устьица закрываются а растения высушиваются.

Лист как орган транспирации

Что такое транспирация мы разобрали. Теперь следует понять, какую роль в данном механизме играет лист.

Благодаря большой площади испарения, главными диффундирующими участками растения являются листья. Процесс испарения влаги начинается с нижней части листа через раскрытые устья, через которые и осуществляется обмен кислородом и углекислым газом между растением и окружающим воздухом.

Механизм раскрытия устьиц заключается в следующем:

По окружности устий расположены замыкающие клетки.
При увеличении объема они растягивают отверстия в эпидермисе, увеличивая раскрытие устьиц.

Обратный процесс происходит при уменьшении объема замыкающих клеток, стенки которых перестают воздействовать на устьичные щели.

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 испарения

Интенсивностью испарения называют количество воды, которое испаряется с поверхности площадью 1 см2 за одну секунду.

Интенсивность испарения зависит от следующих факторов:

• Температура поверхности. Чем выше температура, тем больше испарение. После дождя в Санкт-Петербурге улицы долгое время остаются влажными, а вот в Таиланде даже в сезон дождей все высыхает быстро — из-за высокой температуры. Но это только если в сезон дождей дождь умудрился прекратиться 🙂
• Ветер. Чем больше скорость ветра, тем больше испарение. Фен для волос работает на этом принципе — по сути, он создает портативный ветер, который помогает высушить ваши волосы.
• Дефицит влажности. Интенсивность испарения будет выше там, где больше дефицит влажности. Вряд ли многие из нас были Сахаре, но что это такое представляют все. В любой пустыне колоссально низкая влажность — из-за этого испарение идет интенсивнее.
• Давление. Чем больше давление, тем меньше испарение. Мы уже выяснили, что не смотря на разницу между кипением и испарением, эти два процесса между собой связаны. Таким образом, температура кипения воды на вершине Эвереста равна 69 градусам Цельсия. В то время, как в нашей повседневной жизни она равна 100. Это возвращает нас к первому фактору — температуре.

Кажется, правильнее говорить «скорость испарения» вместо интенсивности? Или нет?

Скорость испарения — количество жидкости, которая испаряется со свободной поверхности в единицу времени.

Интенсивность испарения — количество жидкости, которая испаряется с единицы площади поверхности в единицу времени.

По сути, это два очень близких друг к другу понятия, поэтому разница будет лишь в величинах и единицах измерения, а суть процесса отражают обе формулировки.

Регулирование транспирации

Уровень транспирации регулируется условиями окружающей среды или самими растениями. Факторы, оказывающие влияние на этот процесс:

• Количество листьев. Большая поверхность листвы увеличивает потерю влаги.
• Наличие растительной кутикулы. Если имеется воскоподобная плёнка кутикулы, то снижается испарение воды, так через плёнку плохо испаряется жидкость. Блестящая поверхность хорошо отражает лучи солнца, поэтому уменьшается температура на поверхности листа и снижается испарение воды. Маленькие волоски на листьях уменьшают потерю влаги. Эти особенности для удержания жидкости встречаются у растений районов с сухим климатом.
• Число устьиц. Если на листе много пор, то и потеря жидкости будет больше.
• Размер листьев. Большая площадь листа способна испарять больше жидкости по сравнению с маленькими листиками.
• Содержание СО2– если в воздухе снижается содержание углекислого газа, то у многих растений увеличивается напряжение замыкающих клеток и открываются устьица, что приводит к усиленному испарению влаги.
• Уровень освещения – растения испаряют влаги больше при хорошем освещении, в солнечные дни.
• Ветер – в неподвижном воздухе вокруг участка испарения появляется повышенная влажность, что снижает процесс испарения. Этого не происходит при ветреной погоде.
• Температура окружающей среды – при увеличении температуры повышается испарение, и снижается относительная влажность, что тоже способствует усиленной отдаче жидкости растениями.
• Относительная влажность – уровень транспирации увеличивается от сухого воздуха вокруг растения.

Основной объём жидкости растение получает через корневую систему. Она приспособилась реагировать на наличие воды в почве и менять направление роста в сторону повышенной влажности.

Что такое транспирация?

Объем воды, который испаряется растением, во много раз выше количества, содержащегося в культуре. В современной сельскохозяйственной практике вопрос экономного расходования влаги является одним из наиболее актуальных. По мнению К. А. Тимирязева, процесс транспирации в его обычном объеме является физиологическим злом. В действительности он не считается необходимым для растения. К примеру, если выращивать культуры в условиях низкой и высокой влажности, в первом случае транспирация (испарение) будет интенсивнее. При этом рост растений будет одинаковым или даже лучше во втором случае.

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?

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?

Влияющие факторы

Транспирация в живой природе протекает под различными внешними воздействиями. На ее интенсивность и качество влияет множество факторов окружающей среды.

Среди них выделяются:

• суточные циклы;
• количество солнечных дней в году;
• объем и агрессивность рентгеновского и ультрафиолетового излучения;
• экологическая обстановка в ареале произрастания;
• влажность и температура воздуха;
• уровень загрязнения атмосферной смеси вредными выбросами промышленного производства;
• сила ветра;
• активность вредителей.

Солнечный свет способствует раскрытию щелевых отверстий устьичных образований. В культивируемых зонах, парниковых, тепличных и оранжерейных комплексах эту функцию выполняют искусственные светодиодные или галогенные источники электромагнитного излучения.

Солнечное изучение энергично впитывается хлорофиллом – зеленым пигментом, задействованным в химической реакции фотосинтеза. В результате такого процесса возрастает температура листьев и усиливается парообразование. Активизация транспирации охлаждает поверхность, что лежит в основе ее терморегулирующей функции. Даже рассеянное излучение низкой интенсивности усиливает парообразование примерно на 30-40% в сравнении с показателем процесса, проходящего в ночное время или при вечерних сумерках.

Научные данные гласят, что 100 см2 кукурузных листьев в полной темноте испаряют 0,097 г жидкости за 1 ч. При мягком рассеянном освещении это показатель возрастает до 0,114 г, а под воздействием прямого солнечного излучения – до 0,785 г/ч. Не менее важный фактор влияния на естественный ход транспирации – температура атмосферного воздуха. По мере его нагревания испарительный процесс ускоряется, поскольку молекулы воды разгоняются и усиливается диффузия пара с коллоидной поверхности клеточных мембран.

Транспирация у растений – это процесс, подверженный многофакторному как естественному, так и техногенному влиянию. Промышленные загрязнения воздуха повышают его плотность, а выбросы в атмосферу углекислых соединений создают парниковый эффект. Это приводит к резкому росту температуры и ускорению транспирации. Важный естественный фактор – сила ветра, которая играет неоднозначную роль в физиологических реакциях растительных организмов. В результате интенсивного движения атмосферных потоков тяжелые влажные слои заменяются легкими сухими.

Это оказывает существенное влияние на отвод испаренной воды из межклеточного пространства листьев. Порывы ветра провоцируют преждевременное замыкание устьичных щелей, что приводит к замедлению физиологической реакции.

Лист как орган транспирации

Что такое транспирация мы разобрали. Теперь следует понять, какую роль в данном механизме играет лист.

Благодаря большой площади испарения, главными диффундирующими участками растения являются листья. Процесс испарения влаги начинается с нижней части листа через раскрытые устья, через которые и осуществляется обмен кислородом и углекислым газом между растением и окружающим воздухом.

Механизм раскрытия устьиц заключается в следующем:

По окружности устий расположены замыкающие клетки.
При увеличении объема они растягивают отверстия в эпидермисе, увеличивая раскрытие устьиц.

Обратный процесс происходит при уменьшении объема замыкающих клеток, стенки которых перестают воздействовать на устьичные щели.