TRANSPIRACJA ROŚLIN: PROCES, CZYNNIKI I ZNACZENIE - BIOLOGIA - 2026

Transpiracja roślin i pozostałości roślinnych organizmów jest proces utraty wody w postaci gazowej, które odbywa się przez szparki, które są wyspecjalizowanymi strukturami zlokalizowane w blaszek liściowych.

Pocenie się jest związane z różnymi procesami fizjologicznymi w roślinach, które nieustannie pochłaniają i tracą wodę. Dzięki temu mechanizmowi homeostatycznemu następuje parowanie większości wody, ponieważ pochłaniany jest atmosferyczny dwutlenek węgla niezbędny do procesów fotosyntezy.

Szparki Zebrina spp. (Źródło: AioftheStorm za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Średnio liść może wymieniać do 100% zawartości wody ze środowiskiem podczas upalnego, suchego i słonecznego dnia. Podobnie obliczenia dokonane przez niektórych autorów pozwalają oszacować, że w czasie życia rośliny może ona stracić na skutek pocenia się przez liście masę odpowiadającą ponad 100-krotności jej świeżej masy.

Wielu fizjologów roślin i ekofizjologów poświęca się „mierzeniu” szybkości transpiracji roślin, ponieważ może to dostarczyć im informacji o ich stanie fizjologicznym, a nawet niektórych warunkach środowiskowych, na jakie stale narażone są rośliny.

Gdzie i dlaczego pojawia się pot?

Pocenie się definiuje się jako utratę wody w postaci pary i jest to proces, który zachodzi głównie przez liście, chociaż może również wystąpić, ale w znacznie mniejszym stopniu, przez małe „otwory” (przetchlinki) w korze łodyg i gałęzi.

Dzieje się tak dzięki istnieniu gradientu prężności pary między powierzchnią liści a powietrzem, stąd wynika, że ​​następuje na skutek wzrostu wewnętrznego ciśnienia pary wodnej w liściach.

W ten sposób staje się większa niż para otaczająca blaszkę liściową, co może spowodować jej dyfuzję ze strefy bardziej skoncentrowanej do strefy mniej skoncentrowanej.

Szparki

Szparki w naskórku lilii. Viascos

Proces ten jest możliwy dzięki istnieniu struktur, które „przerywają” ciągłość powierzchni liścia (naskórka) i są znane jako aparaty szparkowe.

Szparki umożliwiają „kontrolowane” uwalnianie pary wodnej z liści, unikając parowania poprzez bezpośrednią dyfuzję z tkanek naskórka, która zachodzi biernie i bez jakiejkolwiek kontroli.

Stomia składa się z dwóch komórek „ochronnych”, które mają kształt „kiełbasy” lub „nerki”, które tworzą strukturę w kształcie porów, których zamykanie lub otwieranie jest kontrolowane przez różne bodźce hormonalne i środowiskowe:

- Można powiedzieć, że w ciemnych warunkach, przy wewnętrznym niedoborze wody i przy ekstremalnych temperaturach aparaty szparkowe pozostają zamknięte, „próbując” uniknąć dużych strat wody przez pocenie.

- Obecność światła słonecznego, duża dostępność wody (zewnętrzna i wewnętrzna) oraz „optymalna” temperatura sprzyjają otwarciu aparatów szparkowych i zwiększeniu szybkości transpiracji.

Kiedy komórki guar wypełniają się wodą, stają się jędrne, powodując otwarcie porów aparatu szparkowego; Jest to przeciwieństwo tego, co dzieje się, gdy nie ma wystarczającej ilości wody, czyli wtedy, gdy aparaty szparkowe pozostają zamknięte.

Proces pocenia się

Schemat procesu transpiracji w roślinie (źródło: Laurel Jules via Wikimedia Commons)

Po wyjaśnieniu pojęcia aparatów szparkowych proces pocenia przebiega zatem następująco:

1- Woda transportowana w ksylemie roślin naczyniowych dyfunduje w kierunku tkanek liści, zwłaszcza komórek mezofilu.

2- Wspomniana woda może wyparować w wyniku wysokich temperatur i promieniowania słonecznego; Powstała w ten sposób para wodna pozostaje w charakterystycznych przestrzeniach powietrznych występujących w mezofilu (jest „skoncentrowana”).

3- Ta para wodna przemieszcza się poprzez dyfuzję do powietrza, gdy aparaty szparkowe się otwierają, w odpowiedzi na jakiś fitohormon (substancję regulującą wzrost roślin), stan środowiska itp.

Otwarcie stomii wiąże się z wymianą pary wodnej z rośliny do atmosfery, ale jednocześnie umożliwia dyfuzję dwutlenku węgla z powietrza do tkanek liści, proces zachodzący głównie z powodu gradientu stężeń.

Czynniki wpływające na pot

Istnieje wiele czynników, które mają wpływ na transpirację, chociaż ich znaczenie zależy od rodzaju rozważanej rośliny.

Wpływ prędkości wiatru na szybkość transpiracji (źródło: DGmann)

Czynniki zewnętrzne

Z ekologicznego punktu widzenia pocenie się w znacznym stopniu zależy od promieniowania słonecznego i temperatury, a także od dostępności wody w glebie, niedoboru prężności pary powietrza, prędkości wiatru itp.

Wpływ prędkości wiatru na szybkość transpiracji (źródło: DGmann)

W przypadku niektórych roślin stężenie zewnętrznego dwutlenku węgla (CO2) jest również kluczowym elementem regulacji pocenia (otwarcie aparatu szparkowego). Niektóre teksty wskazują, że gdy wewnętrzne poziomy CO2 znacznie się zmniejszają, komórki ochronne umożliwiają otwarcie porów aparatu szparkowego, aby ułatwić wejście wspomnianego gazu.

Wpływ temperatury na częstość wdechów (źródło: DGmann)

Czynniki wewnętrzne

W kontekście anatomicznym częstość wdechów różni się znacznie w zależności od zewnętrznych cech powierzchni liścia (jak również powierzchni liścia). U większości roślin naczyniowych liście są zwykle pokryte „woskowatą warstwą”, która jest zbiorczo nazywana naskórkiem.

Wpływ powierzchni liści na szybkość transpiracji (źródło: DGmann za Wikimedia Commons)

Łuska jest strukturą silnie hydrofobową (odpychającą wodę), która zapobiega poceniu się poprzez proste odparowanie z miąższu liścia na powierzchnię, a tym samym zapobiega całkowitemu wysuszeniu komórek tkanki liścia.

Obecność lub brak „wydajnego” kutikuli w zatrzymywaniu pary wodnej warunkuje szybkość transpiracji rośliny naczyniowej. Ponadto zdolność korzeni do wchłaniania wody może być również czynnikiem warunkującym pocenie się.

Kwas abscysynowy (ABA) jest fitohormonem związanym z poceniem: wspomaga zamykanie aparatów szparkowych poprzez hamowanie niektórych enzymów niezbędnych do przedostawania się wody do komórek ochronnych aparatów szparkowych, uniemożliwiając ich otwarcie.

Zwykle jest to substancja produkowana w celu „zakomunikowania” roślinie niedoboru wody w tkankach korzeni.

Znaczenie

Homeostaza termiczna

Woda jest jednym z najważniejszych zasobów naturalnych dla wszystkich żywych organizmów, więc rośliny nie są tu wyjątkiem. Dlatego wszystkie procesy związane z wymianą wody między rośliną a otaczającym ją środowiskiem mają ogromne znaczenie dla jej przetrwania.

Z punktu widzenia homeostazy termicznej, pot jest niezbędny do odprowadzenia ciepła wytwarzanego przez promieniowanie słoneczne. To rozpraszanie zachodzi dzięki temu, że cząsteczki wody, które uciekają do atmosfery w postaci pary wodnej, posiadają dużą ilość energii, która zrywa wiązania, które „zatrzymują” je w postaci ciekłej.

Ucieczka cząsteczek wody „pozostawia” masę cząsteczek, które mają mniej energii niż te, które zostały rozproszone, co sprzyja ochłodzeniu pozostałego „ciała” wody, a tym samym całej rośliny.

Transport wody przez podciśnienie hydrostatyczne

Kiedy tempo transpiracji w liściach jest bardzo wysokie, słup wody w ksylemie, który jest częścią układu naczyniowego wielu roślin, szybko unosi się z korzeni, sprzyjając wchłanianiu przez korzenie wody i innych związków i składników odżywczych w piętro.

W ten sposób woda przemieszcza się z gruntu do atmosfery wewnątrz roślin dzięki ujemnemu ciśnieniu hydrostatycznemu wywieranemu przez liście podczas transpiracji, co zachodzi dzięki kohezyjnym właściwościom wody, która utrzymuje wysokie napięcie na całym obszarze. długość słupa wody w ksylemie.

Innymi słowy, odparowanie wody i jej uwolnienie przez transpirację dostarcza większość energii potrzebnej do ruchu wody w górę, dzięki istnieniu gradientu potencjału wody między blaszkami liści a atmosferą.

Fotosynteza

Ponieważ pocenie polega nie tylko na utracie wody w postaci pary, ale także na przedostaniu się dwutlenku węgla do tkanek liści, proces ten ma również ogromne znaczenie dla fotosyntezy, ponieważ CO2 jest niezbędny do syntezy substancji spożywczych.

Bibliografia

1. Azcón-Bieto, J. i Talón, M. (2000). Podstawy fizjologii roślin (nr 581.1). McGraw-Hill Interamericana.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2014). Encyclopaedia Britannica. Pobrano 5 stycznia 2020 r. Ze strony www.britannica.com/science/transpiration
3. Taiz, L. i Zeiger, E. (2002). Fizjologia roślin.
4. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM i Murphy, A. (2015). Fizjologia i rozwój roślin.
5. Turtenwald, K. (2018). Nauka. Pobrano 8 stycznia 2020 r. Ze strony www.sciencing.com