Рослини володіють своєрідною «кровоносною системою», що дозволяє забезпечувати їх необхідними для розвитку речовинами. Її вінець – звільнення від води через листя і стебла, яке біологи назвали «транспірація».

Транспірація – що це таке

Якщо говорити про цьому понятті детальніше, то транспірація – не що інше, як випаровування в атмосферу вологи з листя і стебел живих рослин. Це явище допомагає воді, яку всмоктує коренева система, іноді досить глибоких шарів ґрунту (в пустелях корені можуть йти вглиб навіть на двадцять метрів), підніматися по стеблах або стовбурах до листя, квітів, плодів, доставляючи до всіх частин рослинного організму потрібні мінерали та елементи. І нова порція води з поживними речовинами «підсмоктується» завдяки транспірації у рослин: місце звільняється випаровуванням використаної вологи через дрібні пори на листках, розташовані з тильного боку. Інтенсивність руху води залежить від зовнішніх факторів – часу доби, температури і вологості повітря. Іншими словами, рослина транспирирует, коли вологість повітря усередині нього вище вологості навколишнього атмосфери. Доведено, що десять відсотків усієї вологи, яка випаровується на поверхні Землі, відноситься на рахунок саме рослинного світу нашої планети.

Біологічне значення транспірації

Перефразовуючи відомий вислів, можна сказати: якщо якесь явище існує, значить, воно для чогось потрібно. Справедливо це і по відношенню до транспірації. Для рослин вона має життєво важливе значення, і вважати її згубною для світу флори невірно.

  • Процес транспірації забезпечує постійний рух води «від п’ят до маківки» — через коріння, стебла, листя.
  • Таким чином вдається регулювати температурний і водний режими. У самий жаркий час літнього дня листя зазвичай прохолодніше навколишнього атмосфери на три — вісім градусів.
  • Випаровування допомагає розвантажити рослину від надлишку вологи усередині і дати місце нової партії води, повної поживними мікроелементами.
  • Транспірація запобігає перегрівання та опіків листя при високій температурі або попаданні прямих променів сонця.

Але якщо води витрачається більше, ніж рослина встигає «випити» з землі корінням, йому загрожує небезпека:

  • дефіцит вологи;
  • призупинення зростання;
  • зменшення інтенсивності фотосинтезу;
  • порушення обміну речовин всередині рослинного організму.

Підсумком може стати не просто в’янення, але навіть загибель. І все-таки, якщо умови не екстремальні, рослина здатна самостійно регулювати рівень випаровування. Якщо води до поверхні, звідки вона випаровується, приходить недостатньо, транспірація сповільнюється.

Процеси пересування води

Як ми вже з’ясували, транспірація – природний фізіологічний процес в рослинному світі. Головний її орган – лист. Оскільки листя у рослин багато, вони утворюють досить велику площу для випаровування. В результаті водний потенціал зменшується, а це сигнал для клітин листків до поглинання води з ксилемных жилок. За принципом падаючого доміно слідом провокується рух води з коренів по ксилемі до листя. Утворюється щось схоже на верхньому кінцевому двигуну. І чим активніше транспірація, тим потужніший верхній «двигун», і тим сильніше всмоктувальна сила «двигуна» нижнього – кореневої системи.

З стебла вода рухається в листок, проходячи по жилках через черешок. По дорозі жилки «розбігаються», число провідних елементів стає менше. Самі жилки перетворюються в окремі трахеиды, які утворюють дуже густу мережу. Затримують вологу в листі одношаровий епідерміс з кутикулою на його поверхні. Перетворилася в пар вода виходить крізь продихи – спеціальні численні отвори мікронних розмірів, які рослина в стані розширювати чи звужувати залежно від зовнішніх умов.

Механізм та інтенсивність транспірації

Рослини поглинають лише незначну частину всього об’єму води, який добувають з грунту – 0,2 відсотка, іноді трохи більше. Все інше випаровується в повітря. Механізм роботи верхнього кінцевого двигуна досить простий. Заснований він на тому, що зазвичай в атмосфері замало водяних парів, а значить, її водний потенціал можна охарактеризувати як негативний. Наприклад, при відносній вологості повітря до 90 відсотків атмосферний тиск дорівнює 140 барам. А у переважної більшості представників царства флори тиск всередині листа варіюється між 1 і 30 барами. Такий великий розрив і забезпечує транспірацію. Водний дефіцит, спускаючись по клітинам від листя по стеблах, неминуче сягає коріння. Це змушує нижній двигун «запускатися», всмоктуючи воду з грунту. А випаровування з поверхні листя піднімає її, разом з усіма мінеральними солями, назад наверх.

 

 

Є кілька факторів, що впливають на інтенсивність транспірації.

  • «Наповненість» рослини водою. Коли вона досягає критичного рівня, продихи звужуються.
  • Насиченість повітря вуглекислим газом. Більшість рослин на його надмірну концентрацію відповідають закриттям продихів.
  • Освітлення. Зазвичай коли світло, продихи відкриті. Темніє – закриваються.
  • Температура повітря. Перекидаючи за 35-40°С, вона провокує закриття продихів.
  • Температура поверхні самого листа. Нагріваючись на кожні 10°С, лист віддає вдвічі більше вологи.
  • Вологість повітря і швидкість вітру. Чим сухіше атмосфера, тим вище транспірація.

 

Транспірація: види

Випаровування води рослинами проходить у три фази:

  • Просування з жилок у верхні шари мезофілу.
  • Випаровування з стінок клітини в міжклітинні проміжки і порожнечі навколо продихів; подальший вихід назовні.
  • Останній етап підрозділяється на:
  • транспірацію через продихи — устьютную;
  • випаровування в атмосферу безпосередньо через клітини епідермісу – кутикулярную транспірацію.

Устьютная

Її можна розбити на дві стадії.

  • Перехід води з крапельного стану (в такому вигляді вона перебуває в клітинних оболонках) в газоподібний у міжклітинних проміжках. В цей час рослина здатна регулювати силу транспірації. Якщо води йому не вистачає, в кореневих і стеблових судинах виникає сильне напруження, що затримує просування води до клітин листя. І випаровування сповільнюється.
  • Виділення пари на поверхню через продихи. Як тільки водяна пара виходить з міжклітинних порожнин, вони знову заповнюються за рахунок переміщення з оболонок клітин. Основний важіль координування транспірації – це ступінь відкритості продихів.

Кутикулярная

Транспірація, яку біологи назвали кутікулярною, у різних видів рослин дуже відрізняється за своєю інтенсивності. У одних втрата вологи за її рахунок зовсім незначна. Наприклад, сімейств магнолієвих і хвойних товстий епідерміс і кутикула поверх нього на листках не дають втрачати багато рідини. В інших транспортується таким чином вода може становити до 50 відсотків загального обсягу. Особливо сильний процес, коли листя ще молоденькі, з дуже тонким епідермісом і кутикулою.

 

Добовий хід і показники транспірації

Протягом доби рослини «дихають» з різною силою.

  • Якщо на вулиці ясно і не дуже сухо, перший глибокий «вдих» вони роблять на світанку, коли продихи відкриваються на максимальну ширину. У другій половині дня вони потроху звужуються і закриваються, коли сідає сонце.
  • У суху погоду це відбувається набагато раніше – вже до десятої-одинадцятої години. Як тільки до вечора, спека спадає, вони знову відкриваються до заходу.
  • Коли небо затягнуте хмарами, продихи зазвичай відкриті до вечора, але не дуже широко.

Добові коливання втрати води порівнянні з рухом продихів. Транспірація дещо випереджає надходження вологи, яка не може з такою ж швидкістю проходити по клітках рослини. Тому в денний час утворюється певний дефіцит. Зате вночі, коли продихи закриті і «сплять», він заповнюється. Але багато в чому ситуація залежить від регіону, де рослина живе, та його види. Так, у кактусових і молочайних продихи відкриваються виключно ночами.

У помірному кліматі для накопичення одного грама сухих речовин рослини задіють близько 300 грамів води. Загалом, даний показник може коливатися від 125 до 1000 грамів.