Вопрос ботаникам: как называется процесс испарения воды листьями растений и какова его роль?

Определение функции

Испарение — это способность растения избавить себя от излишней воды. Процесс испарения воды поверхностью наружных органов растений называют транспирацией.

Только часть воды задерживается в составе цитоплазмы и клеточного сока растения, участвует в процессе роста клеток и метаболизме.

Излишняя влага заполняет пространство между клетками, откуда происходит ее испарение в атмосферу. Испарившуюся воду замещает новое поступление из почвы.

Через какую часть листовой пластинки происходит?

В процессе испарения участвуют стебли, цветы и, в основном, листовые пластинки. Кожица листа снабжена микроскопическими отверстиями (устьицами), расположенными в пространстве между двумя клетками. Через устьица происходит газообмен и испарение влаги.

Основная их часть расположена на нижней стороне поверхности листовой пластины. Замыкающие клетки реагируют на изменение температуры, освещения, влажности, открываются или закрываются, регулируя объем потерянной воды листьями.

Водные покрытосеменные растения, листья которых нижней стороной лежат на воде, имеют устьица на верхней стороне. У них нет недостатка в воде, но есть потребность в испарении ее излишков.

Как приспособлены листья?

Устьица – это две клетки кожицы листа, замыкающая и сопровождающая. Они открывают и закрывают расположенную между ними устьичную щель. Через эти щели испаряется воду, а интенсивность транспирации регулируют путем изменения их размера.

Растения реагируют на воздействие окружающей среды и автоматически регулируют процесс испарения:

1. Чем больше у растения листьев, их размер и количества устьиц, тем больше потери воды.
2. В регионах с повышенной влажностью крупные листовые пластинки с большим количеством устьиц.
3. В засушливых регионах, листья мелкие, часто скрученные к низу.
4. Листовые пластинки покрываются густыми волосками, восковым налетом для снижения испарения.

Почему происходит главным образом через листья?

Основная часть влаги испаряется через листья, потому что именно на их поверхности находится специальные устьица, созданные природой для этого процесса.

Каково значение транспирации?

Клетки листьев активно поглощают воду, с которой поступают растворенные в ней питательные вещества из почвы.

Без транспирации листья не будут обеспечиваться достаточным количеством воды, так как за счет корневого давления ее подается незначительное количество. Питание растения находится в прямой связи с испарением.

Парами влаги листья защищены от негативного воздействия солнечных лучей, не перегреваются, поддерживают температуру в оптимальных пределах. Это позволяет всем физиологическим и биохимическим процессам проходит без сбоев.

При нарушении транспирации растение страдает от ожогов, увядает, замедляется фотосинтез. Благодаря испарению воды можно ощутить легкую прохладу листьев даже в жаркие дни.

Интенсивность

На процесс испарения воды влияние оказывают многие факторы:

• время суток;
• состояние окружающей среды;
• размер и количество устьиц;
• размер листовых пластинок.

На интенсивность влияет так же фаза развития растения и его возраст.

Одно и то же растение при разных обстоятельствах может терять разное количество воды. Факторы, влияющие на интенсивность испарения:

• активное солнечное освещение;
• движение воздушных масс;
• температура и влажность воздуха;
• уровень грунтовых вод.

При достаточном количестве воды в почве в теплое время устьица многих растений не закрываются даже ночью. У некоторых видов устьица открыты только днем. При неблагоприятных условиях щели устьиц могут закрываться полностью или частично и открываться только при наступлении оптимальных условий.

Если условия произрастания близки к норме, то количество воды поглощенной растением и выделенной в процессе испарения, почти не отличается.

Интенсивность транспирации у разных растений в течение суток может существенно отличаться. Условно их можно разделить на три группы:

1. Устьица закрыты в темное время, открываются с наступлением рассвета.

   Но при недостатке влаги контролируют размер щелей в течение дня. К этой группе можно отнести злаковые культуры.

2. Устьица закрыты днем, открываются с наступлением вечера. Активная транспирация происходит в ночное время. Это особенности гороха, свеклы.
3. Растения с толстыми листьями, к примеру, капуста, открывают устьица ночью. В течение дня они регулируют размер щелей в зависимости от количества влаги в почве и воздухе.

Сколько влаги уходит?

За сезон листья испаряют количество влаги, многократно превышающее их собственную массу. Даже для комнатных растений цифры получаются немалые.

Испарение более 1 г воды с листовой поверхности размером в 1 дм2 приводит к недостатку влаги.

Влияние погодных условий

Наиболее интенсивное испарение происходит днем при повышенной влажности и температуре воздуха. С понижением температуры щели устьиц начинают сужаться и закрываться. При низких температурах в ночное время оно может прекратиться полностью. Растение, таким образом, не допускает перегрева и перерасхода влаги.

Существует прямая связь – чем насыщеннее воздух и почва влагой, тем больше размер листьев. Они имеют яркий цвет и многочисленные крупные устьица.

Приспособления, которые снижают процесс

Интенсивное испарение может снизить вкус и питательность сельскохозяйственных культур. По этой причине проводятся мероприятия по снижению испарения:

1. В оранжереях и теплицах воздух насыщают водяным паром, проводят освежающие поливы и дождевание.

   Насыщение воздуха парообразной влагой эффективнее проводить в утренние часы.

2. Транспирацию можно регулировать грамотными минеральными подкормками. Растения формируют большую листовую поверхность, но расходуют меньше воды для получения оптимального количества питательных веществ.
3. Скорость транспирации снижается при увеличении концентрации СО2 в окружающей среде. При низкой относительной влажности воздуха испарение возрастает, тогда помогает углекислый газ. Увеличения его концентрации добиваются внесением в почву навоза, коры, торфа, мульчирующих материалов.
4. В домашних условиях для повышения влажности воздуха используют специальные увлажнители, декоративные фонтанчики.

Кратко о газообмене и дыхании

У растений нет отдельных органов для дыхания. Основная часть кислорода, необходимого для дыхания, поступает через те же устьица, расположенные на нижней части листа. При этом, через них же выводится углекислый и испаряются излишки воды.

При фотосинтезе, наоборот, поглощается углекислый газ (СО2), выделяется кислород (О2). Для процесса фотосинтеза используется только светлое время суток, а дыхание происходит круглосуточно.

Водный баланс и углеродное питание, как будто состоят в противоречии. При интенсивном испарении устьица сильно расширяются. Вода выходит, и могут наступить отрицательные явления. Но в это же время, улучшается углеродное питание, благодаря увеличению его притока через открытые устьица.

Связь процессов здесь очевидная:

1. Растения должны дышать и через листья потребляют кислород.
2. В результате фотосинтеза растение потребляет углекислый газ через устьичные клетки и направляет его на образование хлорофилла.
3. Образовавшийся кислород через открытые щели выходит на поверхность.
4. Вместе с кислородом через устьица выходят водяные пары. Это и есть транспирация.

Растение регулирует газообмен и процесс транспирации закрыванием и открыванием устьичных щелей на листьях.

Отличия от испарения с других поверхностей

Главные отличия состоят в следующем:

• листья состоят из живых клеток и тканей, которые дышат, питаются, размножаются и взаимодействуют с окружающей средой;
• как живой организм, растения через свои устьица регулируют интенсивность испарения.

Видео по теме статьи

Об испарении воды листьями растений расскажет видео:

Заключение

Испарение воды листьями растений оказывает существенное влияние на состояние окружающей среды. Этот невидимый процесс является неотъемлемой частью круговорота воды в природе и создания благоприятного микроклимата для всего живого на Земле.