Le piante hanno un peculiare "sistema circolatorio", che consente di ricevere tutte le sostanze necessarie allo sviluppo. La sua corona è la liberazione dall'acqua attraverso foglie e steli, che i biologi hanno chiamato "traspirazione".
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Traspirazione - che cos'è
Se parliamo di questo concetto in modo più dettagliato, la traspirazione non è altro che evaporazione nell'atmosfera di umidità dalle foglie e dagli steli delle piante viventi. Questo fenomeno aiuta l'acqua che il sistema radicale assorbe, a volte da strati sufficientemente profondi del suolo (nei deserti, le radici possono scendere anche fino a venti metri), arrampica steli o tronchi verso foglie, fiori, frutti, fornendo i minerali necessari a tutte le parti del corpo vegetale e elementi. E una nuova porzione di acqua con sostanze nutritive viene “assorbita” a causa della traspirazione nelle piante: il luogo viene liberato dall'evaporazione dell'umidità usata attraverso piccoli pori sulle foglie situate sul retro. L'intensità del movimento dell'acqua dipende da fattori esterni: ora del giorno, temperatura e umidità. In altre parole, la pianta traspare quando l'umidità al suo interno è superiore all'umidità nell'atmosfera circostante. È dimostrato che il dieci percento di tutta l'umidità che evapora sulla superficie della Terra è attribuita al mondo vegetale del nostro pianeta.
Il significato biologico della traspirazione
Per parafrasare un'espressione ben nota, possiamo dire: se esiste qualche fenomeno, allora è necessario per qualcosa. Questo vale anche per la traspirazione. Per le piante è di vitale importanza e considerarlo fatale per il mondo della flora è sbagliato.
- Il processo di traspirazione fornisce un costante movimento di acqua "dai talloni alla corona" - attraverso le radici, gli steli, le foglie.
- Pertanto, è possibile regolare la temperatura e le condizioni dell'acqua. Nel periodo più caldo di una giornata estiva, le foglie sono generalmente più fredde dell'atmosfera circostante da tre a otto gradi.
- L'evaporazione aiuta ad alleviare la pianta dall'eccesso di umidità all'interno e dà luogo a un nuovo lotto d'acqua pieno di micronutrienti.
- La traspirazione impedisce il surriscaldamento e le ustioni delle foglie ad alta temperatura o alla luce solare diretta.
Ma se lascia più acqua di quanta la pianta riesca a "bere" radici dalla terra, è in pericolo:
- carenza di umidità;
- crescita stentata;
- una diminuzione dell'intensità della fotosintesi;
- disturbi metabolici all'interno del corpo vegetale.
Il risultato potrebbe non essere solo avvizzimento, ma anche morte. Eppure, se le condizioni non sono estreme, la pianta è in grado di regolare autonomamente il livello di evaporazione. Se non c'è abbastanza acqua sulla superficie da dove evapora, la traspirazione rallenta.
Processi di movimento dell'acqua
Come abbiamo già scoperto, la traspirazione è un processo fisiologico naturale nel mondo vegetale. Il suo organo principale è la foglia. Poiché ci sono molte foglie nelle piante, formano un'area sufficientemente grande per l'evaporazione. Di conseguenza, il potenziale idrico diminuisce e questo è un segnale per le cellule fogliari di assorbire l'acqua dalle vene dello xilema. Secondo il principio della caduta dei domino, viene provocato il movimento dell'acqua dalle radici lungo lo xilema alle foglie. Si forma qualcosa di simile al motore dell'estremità superiore. E maggiore è la traspirazione attiva, più potente è il "motore" superiore e maggiore è la forza di aspirazione del "motore" dell'apparato radicale inferiore.
Dallo stelo, l'acqua si sposta nella foglia, passando attraverso le vene attraverso il picciolo. Lungo la strada, le vene "si disperdono", il numero di elementi conduttivi diventa più piccolo. Le vene stesse si trasformano in tracheidi separati, che formano una rete molto fitta. L'umidità è trattenuta nel foglio da un'epidermide a strato singolo con cuticola sulla sua superficie. L'acqua che si è trasformata in vapore fuoriesce attraverso gli stomi - speciali numerosi fori di dimensioni micron che la pianta è in grado di espandere o restringere a seconda delle condizioni esterne.
Il meccanismo e l'intensità della traspirazione
Le piante assorbono solo una piccola parte del volume totale di acqua che viene estratta dal terreno - 0,2 per cento, a volte un po 'di più. Tutto il resto evapora nell'aria. Il meccanismo di funzionamento del motore dell'estremità superiore è abbastanza semplice. Si basa sul fatto che di solito non c'è abbastanza vapore acqueo nell'atmosfera, il che significa che il suo potenziale idrico può essere descritto come negativo. Ad esempio, con un'umidità relativa del 90 percento, la pressione atmosferica è di 140 bar. E per la stragrande maggioranza dei rappresentanti del regno della flora, la pressione all'interno della foglia varia tra 1 e 30 bar. Un divario così ampio e fornisce traspirazione. Il deficit idrico, che scende dalle cellule lungo gli steli, raggiunge inevitabilmente le radici. Questo costringe il motore inferiore ad "avviarsi", aspirando acqua da terra. E l'evaporazione dalla superficie delle foglie solleva, insieme a tutti i sali minerali, il backup.
Esistono diversi fattori che influenzano la velocità di traspirazione.
- "Pienezza" della pianta con acqua. Quando raggiunge un livello critico, gli stomi si restringono.
- Saturazione dell'aria con anidride carbonica. La maggior parte delle piante risponde alla sua eccessiva concentrazione chiudendo gli stomi.
- Illuminazione. Di solito quando la luce, stomi aperti. Fa buio - si chiudono.
- Temperatura dell'aria Passando oltre i 35-40 ° C, provoca la chiusura degli stomi.
- La temperatura superficiale del foglio stesso. Riscaldato per ogni 10 ° C, il foglio emette il doppio di umidità.
- Umidità e velocità del vento. Più secca è l'atmosfera, maggiore è la traspirazione.
Traspirazione: tipi
L'evaporazione dell'acqua da parte delle piante avviene in tre fasi:
- Avanzando dalle vene agli strati superiori della mesofilla.
- Evaporazione dalle pareti cellulari negli spazi intercellulari e vuoti attorno agli stomi; uscita successiva all'esterno.
- L'ultima fase è divisa in:
- traspirazione attraverso stomi - stomi;
- evaporazione nell'atmosfera direttamente attraverso le cellule epidermiche - traspirazione cuticolare.
Ustyutnaya
Può essere diviso in due fasi.
- La transizione dell'acqua da uno stato di gocciolina (in questa forma risiede nelle membrane cellulari) in gassosa negli spazi intercellulari. In questo momento, la pianta è in grado di regolare la forza di traspirazione. Se gli manca l'acqua, si verifica una forte tensione nelle radici e nei vasi staminali, che ritarda il movimento dell'acqua verso le cellule fogliari. E l'evaporazione rallenta.
- Rilascio di vapore in superficie attraverso stomi. Non appena il vapore acqueo lascia i vuoti intercellulari, vengono nuovamente riempiti spostandosi dalle membrane cellulari. La leva principale per coordinare la traspirazione è il grado di apertura degli stomi.
cuticolare
La traspirazione, che i biologi hanno chiamato cuticolare, è molto diversa nelle diverse specie di piante nella sua intensità. In alcuni, la perdita di umidità a sue spese è molto lieve. Ad esempio, le famiglie di magnolia e di conifere hanno un'epidermide spessa e una cuticola sopra di essa sulle foglie non consente di perdere molto fluido. Per altri, l'acqua trasportata in questo modo può arrivare fino al 50 percento del volume totale. Il processo è particolarmente intenso quando le foglie sono ancora giovani, con un'epidermide e una cuticola molto sottili.
Progressi giornalieri e tassi di traspirazione
Durante il giorno, le piante "respirano" con diversi punti di forza.
- Se la strada è chiara e non molto secca, prendono il loro primo "respiro" profondo all'alba, quando gli stomi si aprono alla massima larghezza. Nel pomeriggio, si restringono e si chiudono gradualmente quando il sole tramonta.
- Con tempo asciutto, questo accade molto prima - dalle dieci alle undici. Non appena il caldo si attenua la sera, si riaprono prima del tramonto.
- Quando il cielo è nuvoloso, gli stomi sono generalmente aperti fino a sera, ma non molto ampi.
Le fluttuazioni quotidiane della perdita d'acqua sono paragonabili al movimento degli stomi. La traspirazione è in qualche modo in anticipo rispetto al flusso di umidità, che non può passare attraverso le cellule vegetali alla stessa velocità. Pertanto, durante il giorno si forma un certo deficit. Ma di notte, quando gli stomi sono chiusi e "dormono", viene riempito. Ma per molti aspetti la situazione dipende dalla regione in cui vive la pianta e dalle sue specie. Quindi, negli stomi di cactus ed euforbiaceae si aprono esclusivamente di notte.
In un clima temperato, le piante usano circa 300 grammi di acqua per accumulare un grammo di sostanza secca. In generale, questo indicatore può variare da 125 a 1000 grammi.