16.2C: Транспірація

За допомогою потометра (вище) можна вивчити вплив різних факторів навколишнього середовища на швидкість транспірації. Оскільки вода потрапляє або іншим чином використовується рослиною, її замінюють з водойми праворуч. Це штовхає повітряний міхур вліво, забезпечуючи точну міру обсягу використовуваної води.

Фактори навколишнього середовища, що впливають на швидкість транспірації

1. Світлі
рослини швидше з’являються на світлі, ніж у темряві. Це багато в чому тому, що світло стимулює відкриття продихів (механізму). Світло також прискорює транспірацію, зігріваючи лист.

2. Температура
рослин відбувається швидше при більш високих температурах, оскільки вода випаровується швидше при підвищенні температури. При 30° C лист може з’являтися втричі швидше, ніж при 20° C.

3. Вологість
Швидкість дифузії будь-якої речовини збільшується, оскільки різниця в концентрації речовин у двох областях збільшується. Коли навколишнє повітря сухе, дифузія води з листа йде швидше.

4. Вітер
Коли немає вітерця, повітря, що оточує лист, стає все більш вологим, тим самим зменшуючи швидкість транспірації. Коли присутній вітерець, вологе повітря захоплюється і замінюється більш сухим повітрям.

5.
Ґрунтова вода Рослина не може продовжувати швидко протікати, якщо її втрати води не компенсуються заміною з ґрунту. Коли поглинання води корінням не встигає за швидкістю транспірації, відбувається втрата тургору, а продихи закриваються. Це відразу знижує швидкість транспірації (а також фотосинтезу). Якщо втрата тургору поширюється на решту листа і стебла, рослина в’яне.

Обсяг води, що втрачається при транспірації, може бути дуже високим. За оцінками, протягом вегетаційного періоду на один акр рослин кукурудзи (кукурудзи) може з’явитися 400 000 галонів (1,5 мільйона літрів) води. Як рідка вода, це покривало б поле з озером 15 дюймів (38 см) глибиною. Акр лісу, ймовірно, робить ще краще.

Транспірація: визначення, процес, типи та приклади

Транспірація необхідна для транспортування води і мінералів вгору по рослині і призводить до втрати водяної пари через крихітні пори в листі, які називаються продихи Цей процес відбувається виключно в судини ксилеми які адаптували свою структуру для сприяння ефективному водному транспортуванню.

Транспірація у рослин

Транспірація – це випаровування води з губчастого шару мезофілу в листках і втрата водяної пари через продихи. Це відбувається в судинах ксилеми, які складають половину судинний пучок Ксилема також переносить іони, розчинені у воді, і це має вирішальне значення для рослин, оскільки їм потрібна вода для фотосинтез Фотосинтез – це процес, за допомогою якого рослини поглинають світлову енергію і використовують її для утворення хімічна енергія Нижче ви знайдете слово “рівняння” і необхідність води в цьому процесі.

Вуглекислий газ + Вода → Світлова енергія Глюкоза + Кисень

А також забезпечує водою для фотосинтезу, транспірація Наприклад, транспірація також допомагає рослині зберігати прохолоду. Оскільки рослини здійснюють екзотермічні метаболічні реакції, рослина може нагріватися. Транспірація дозволяє рослині залишатися прохолодною, переміщуючи воду вгору по рослині. Крім того, транспірація допомагає підтримувати клітини в прохолодному стані пружний Це допомагає зберегти структуру в рослині та запобігти її руйнуванню.

Рис. 1 – Спрямованість судин ксилеми

Екзотермічний реакції виділяють енергію – зазвичай у вигляді теплової енергії. Протилежністю екзотермічної реакції є ендотермічний Дихання є прикладом екзотермічної реакції, тому, оскільки фотосинтез є протилежністю диханню, фотосинтез є ендотермічною реакцією.

Іони, що транспортуються в судинах ксилеми, – це мінеральні солі: Na+, Cl-, K+, Mg2+ та ін. Ці іони відіграють різну роль у рослині. Наприклад, Mg2+ використовується для утворення хлорофілу, тоді як Cl- необхідний для фотосинтезу, осмосу та метаболізму.

Процес транспірації

Транспірація відноситься до випаровування і втрата води з поверхні листка, але вона також пояснює, як вода рухається по решті частини рослини в ксилемі. Коли вода втрачається з поверхні листя, негативний тиск змушує воду рухатися вгору по рослині, що часто називають транспіраційний потяг. Це дозволяє транспортувати воду вгору по рослині за допомогою без додаткової енергії Це означає, що транспорт води в рослині через ксилему є пасивний процес.

Рис. 2 – Процес транспірації

Пам’ятайте, що пасивні процеси – це процеси, які не потребують енергії, на відміну від активних процесів, які потребують енергії. Транспіраційна сила створює від’ємний тиск, який, по суті, “всмоктує” воду в рослину.

Фактори, що впливають на транспірацію

Кілька факторів впливають на швидкість транспірації До них відносяться швидкість вітру, вологість, температура і інтенсивність світла Всі ці фактори взаємодіють і працюють разом, визначаючи інтенсивність транспірації в рослині.

Таблиця 1 Фактори, що впливають на інтенсивність транспірації.

Обговорюючи вплив цих факторів на швидкість транспірації, необхідно зазначити, на що саме впливає фактор – на швидкість випаровування води чи на швидкість дифузії з продихів. Температура та інтенсивність світла впливають на швидкість випаровування, тоді як вологість і швидкість вітру – на швидкість дифузії.

Адаптації судин ксилеми

Судини ксилеми мають багато пристосувань, які дозволяють їм ефективно транспортувати воду та іони вгору по рослині.

Лігнін

Лігнін – це водонепроникний матеріал, який міститься на стінках судин ксилеми і знаходиться в різних пропорціях залежно від віку рослини. Ось короткий опис того, що нам потрібно знати про лігнін;

• Лігнін є водонепроникним
• Лігнін забезпечує жорсткість
• У лігніні є проміжки, які дозволяють воді рухатися між сусідніми клітинами

Лігнін Негативний тиск, спричинений втратою води з листка, досить значний, щоб підштовхнути судини ксилеми до руйнування. Однак наявність лігніну додає жорсткість конструкції до судини ксилеми, запобігаючи руйнуванню судини і дозволяючи транспірацію продовжуватися.

Протаоксилема і метаксилема

Існує дві різні форми ксилеми, які зустрічаються на різних стадіях життєвого циклу рослини. У молодих рослин ми бачимо протоксилема а в більш зрілих рослинах ми бачимо метаксилема Ці різні типи ксилеми мають різний склад, що забезпечує різну швидкість росту на різних стадіях.

У молодих рослин ріст має вирішальне значення; протоксилема містить менше лігніну, що дозволяє рослині рости. Це пов’язано з тим, що лігнін є дуже жорсткою структурою; надмірна кількість лігніну обмежує ріст. Однак він забезпечує більшу стабільність рослини. У старих, більш зрілих рослин метаксилема містить більше лігніну, що забезпечує їм більш жорстку структуру і запобігає їхньому руйнуванню.

Лігнін створює баланс між підтримкою рослини та забезпеченням росту молодих рослин. Це призводить до різних видимих форм лігніну в рослинах. Прикладами таких форм є спіральні та сітчасті структури.

У клітинах ксилеми відсутній клітинний вміст

Судини ксилеми не є життя Клітини судин ксилеми не є метаболічно активними, що дозволяє їм не мати клітинного вмісту. Відсутність клітинного вмісту дає більше простору для транспорту води в судинах ксилеми. Ця адаптація забезпечує максимально ефективне транспортування води та іонів.

Крім того, ксилема також має відсутність торцевих стін Це дозволяє клітинам ксилеми утворювати одну безперервну судину. Без клітинних стінок судина ксилеми може підтримувати постійний потік води, також відомий як потік транспірації .

Типи транспірації

Вода може втрачатися з рослини більш ніж в одній області. Продихи і кутикула – дві основні області втрати води в рослині, причому вода втрачається з цих двох областей дещо по-різному.

Транспірація через продихи

Близько 85-95% втрат води відбувається через продихи, відомі Продихи – це невеликі отвори, розташовані здебільшого на нижній поверхні листків. Вони тісно облямовані продихами охоронні камери Охоронні клітини контролюють, чи відкриваються або закриваються продихи, стаючи пружний або плазмолізований Коли захисні клітини стають пружними, вони змінюють форму, дозволяючи продихам відкриватися. Коли вони стають плазмолітичними, втрачають воду і зближуються між собою, що призводить до закриття продихів.

Деякі продихи знаходяться на верхній поверхні листя, але більшість з них розташовані внизу.

Плазмолізовані захисні клітини означають, що рослині не вистачає води. Тому продихи закриваються, щоб запобігти подальшій втраті води. І навпаки, коли захисні клітини пружний Це свідчить про те, що рослина має достатньо води. Отже, рослина може дозволити собі втрачати воду, а продихи залишаються відкритими, щоб забезпечити транспірацію.

Транспірація через продихи відбувається тільки вдень, тому що фотосинтез Вночі фотосинтез не відбувається, а отже, немає потреби в надходженні вуглекислого газу в рослину через продихи. Тому рослина закриває продихи, щоб запобігти втрата води .

Кутикулярна транспірація

Кутикулярна транспірація компенсує близько 10% Кутикулярна транспірація – це транспірація через кутикули це шари у верхній і нижній частині рослини, які відіграють роль у запобіганні втраті води, підкреслюючи, чому транспірація з кутикули становить лише близько 10% від загальної транспірації.

Ступінь транспірації через кутикулу залежить від того, наскільки товщина кутикули і чи має кутикула восковий Якщо кутикула має восковий шар, ми описуємо її як воскову кутикулу. Воскова кутикула перешкоджає транспірації та запобігає втраті води – чим товща кутикула, тим менше може відбуватися транспірація.

Обговорюючи різні фактори, що впливають на швидкість транспірації, такі як товщина кутикули і наявність воскової кутикули, ми повинні розглянути, чому рослини можуть мати ці адаптації чи ні. Рослини, які живуть в посушливих умовах ( ксерофіти ) з низькою доступністю води повинні мінімізувати втрати води. З цієї причини ці рослини можуть мати товсту воскову кутикулу з дуже малою кількістю продихів на поверхні листя. З іншого боку, рослини, які живуть у воді ( гідрофіти Отже, ці рослини матимуть тонку, невоскову кутикулу і можуть мати багато продихів на поверхні листя.

Відмінності між транспірацією та транслокацією

Ми повинні розуміти відмінності та подібності між транспірацією та транслокацією. Можливо, вам буде корисно прочитати нашу статтю про транслокацію, щоб краще зрозуміти цей розділ. Якщо коротко, то транслокація – це двосторонній активний рух сахарози та інших розчинених речовин вгору і вниз по рослині.

Розчини в транслокації та транспірації

Переміщення відноситься до руху органічних молекул, таких як сахароза та амінокислоти, вгору і вниз по рослинній клітині. На відміну від цього, t потовиділення відноситься до руху вода Рух води по рослині відбувається зі значно меншою швидкістю, ніж рух сахарози та інших розчинених речовин по рослинній клітині.

У нашій статті про транслокацію ми пояснюємо деякі з різних експериментів, які вчені використовували для порівняння і протиставлення транспірації і транслокації. експерименти з дзвоном Наприклад, дослідження за допомогою кільцевого методу показує, що флоема транспортує розчинені речовини як вгору, так і вниз по рослині, і що транспірація не залежить від транслокації.

Енергія в транслокації та транспірації

Транслокація – це активний процес так, як це потрібно енергія Енергія, необхідна для цього процесу, передається за допомогою клітини-супутники Ці клітини-компаньйони містять багато мітохондрій, які допомагають здійснювати метаболічну активність кожного елемента ситоподібної трубки.

З іншого боку, транспірація – це пасивний оскільки він не потребує енергії. Це відбувається тому, що транспіраційна тяга створюється негативний тиск яка слідує за втратою води через листок.

Пам’ятайте, що судина ксилеми не містить клітинного вмісту, тому там немає органел, які б допомагали виробляти енергію!

Напрямок

Рух води в ксилемі є одностороннім, тобто вона односпрямований Вода може рухатися вгору по ксилемі лише до листка.

Рух сахарози та інших розчинників при транслокації є двонаправлений Через це йому потрібна енергія. Сахароза та інші розчинні речовини можуть рухатися і вгору, і вниз Ми бачимо, що транслокація є двостороннім процесом, якщо додати до нього клітини-компаньйони кожного елемента ситоподібної трубки. радіоактивний вуглець Цей вуглець можна побачити над і під точкою, де він був доданий до рослини.

Погляньте на нашу статтю про Транслокацію, щоб дізнатися більше про цей та інші експерименти!

Рис. 4 – Основні відмінності між транспірацією та транслокацією

Транспірація – основні висновки

• Транспірація – це випаровування води з поверхні губчастих клітин мезофілу листя з подальшою втратою водяної пари через продихи.
• Транспірація створює транспіраційну силу, яка дозволяє воді пасивно рухатися по рослині через ксилему.
• Ксилема має багато різних пристосувань, які дозволяють рослині ефективно здійснювати транспірацію, включаючи наявність лігніну.
• Існує кілька відмінностей між транспірацією і транслокацією, включаючи розчинники і спрямованість процесів.

Поширені запитання про транспірацію

Що таке транспірація у рослин?

Транспірація – це випаровування води з поверхні листя і дифузія води з губчастих клітин мезофілу.

Що є прикладом транспірації?

Прикладом транспірації є кутикулярна транспірація – втрата води через кутикулу рослин, на яку також може впливати наявність воскового нальоту, що збільшує товщину кутикули.

Яка роль продихів у транспірації?

Вода втрачається з рослини через продихи, які можуть відкриватися і закриватися, регулюючи втрату води.

Транспірацію можна розділити на випаровування і дифузію. Спочатку відбувається випаровування, яке перетворює рідку воду в губчастому мезофілі на газ, який потім дифундує з продихів у процесі продихової транспірації.

Транспірація відбувається, коли вода піднімається вгору по ксилемі за допомогою транспіраційної сили. Як тільки вода досягає продихів, вона дифундує назовні.

Leslie Hamilton

Леслі Гамільтон — відомий педагог, який присвятив своє життя справі створення інтелектуальних можливостей для навчання учнів. Маючи більш ніж десятирічний досвід роботи в галузі освіти, Леслі володіє багатими знаннями та розумінням, коли йдеться про останні тенденції та методи викладання та навчання. Її пристрасть і відданість спонукали її створити блог, де вона може ділитися своїм досвідом і давати поради студентам, які прагнуть покращити свої знання та навички. Леслі відома своєю здатністю спрощувати складні концепції та робити навчання легким, доступним і цікавим для учнів різного віку та походження. Своїм блогом Леслі сподівається надихнути наступне покоління мислителів і лідерів і розширити можливості, пропагуючи любов до навчання на все життя, що допоможе їм досягти своїх цілей і повністю реалізувати свій потенціал.