Растения испаряют большое количество воды; больше, чем используют на процессы жизнедеятельности. Испарение осуществляется в основном через листья. Вода поступает в листья из корней по стеблям. Корни всасывают воду из почвы.
Испарение воды растениями также называют транспирацией .
Значение испарения
Зачем же растениям всасывать большое количество воды из почвы, если потом они всё-равно ее испаряют?
Во-первых, растения всасывают не только воду, но и растворенные в ней минеральные вещества. Их не так много. Поэтому, чтобы удовлетворить потребность в минеральных веществах, растению требуется «прогнать» через себя большое количество воды. Излишки воды при этом испаряются. А сам процесс испарения, наряду с корневым давлением, способствует поднятию воды из корней в листья.
Во вторых, испарение способствует охлаждению растения. Принцип тот же, что потоотделение у животных. Вода обладает большой теплоемкостью («вмещает», «поглощает» в себя большое количество тепла). Поэтому, когда растение на солнце начинает перегреваться, оно испаряет большое количество воды. Водяной пар уносит из растения излишки тепла.
В третьих, вода нужна самому растению. Много воды содержится в клетках, она участвует во многих химических реакциях в клетках, является средой для протекания остальных реакций. Если бы на Земле не было воды, то жизнь бы не возникла. Это связано с тем, что в клетке протекает множество химических реакций, которые возможны лишь в водной среде. Следует особо отметить, что вода участвует в процессе фотосинтеза. В частности, из воды и углекислого газа образуется органическое вещество.
Устьица
Большинство растений испаряют воду в основном нижней стороной листа. Здесь среди бесцветных клеток покровной ткани есть особые образования - устьица. Они состоят из пары зеленых клеток, способных образовывать между собой щель.
Количество устьиц на листе большое, у разных видов растений разное. Все зависит от приспособленности растений к конкретным условиям обитания.
Когда растению требуется испарить воду, устьица открываются, между их клетками образуется щель, и через нее выходят водяные пары. Внутри листа есть много межклетников, куда из клеток выходит часть воды. В межклетниках вода находится в виде пара. Когда устьица открываются, вода из межклетников выходит за пределы листа.
Обычно у растений устьица открыты днем, а ночью закрыты. Однако, если растению не хватает воды, то оно закрывает устьица, стараясь уменьшить испарение.
Листья и испарение
У растений произрастающих в разных условиях окружающей среды выработались некоторые свои приспособления к испарению воды листьями.
У растений обитающих во влажном теплом климате большие листовые пластинки. Такие растения испаряют много воды.
Растения засушливых жарких мест имеют очень маленькие листья. Это позволяет им испарять меньшее количество воды. Тем же самым приспособлением обладают растения, произрастающие в холодном климате. Здесь воды в жидком состоянии также недостаточно.
Существуют и другие (не только размер листовой пластинки) приспособления к увеличению или уменьшению испарения. Так листья многих растений покрыты волосками, восковым налетом. Это препятствует испарению.
У водных покрытосеменных растений устьица расположены на верхней стороне листа. Это увеличивает испарение. Такое приспособление связано с тем, что недостатка воды такие растения не испытывают, а испарять нижней стороной листа практически невозможно. Ведь большинство листьев лежат на воде.
Каждый представитель царства флоры испаряет внушительные объемы влаги. Вода необходима растениям для осуществления процессов жизнедеятельности и поглощается ими через корневую систему. По стеблям она перекачивается в листья, откуда, следовательно, и испаряется. Как показывают научные исследования, растения усваивают только 3% поступающей к ним воды, а остальное - испаряют.
Процесс испарения воды с поверхности растений называется транспирацией. Фактически, это избавление живого организма от излишков воды, а также аналог потоотделения у представителей царства животных. Основная часть растений испаряет воду обратной стороной листьев, где находятся особые зеленые клетки (устьица), образующие между собой небольшие щели.
Роль испарения воды в жизни растений
- Когда растение всасывает воду, оно поглощает различные минеральные компоненты из жидкости. В самой воде их не очень много, поэтому через стебли прогоняется большой объем жидкости за сутки. Постепенно из-за корневого давления уровень воды в растении поднимается, и она поступает в листья, откуда и испаряется.
- Благодаря испарению жидкости растение может охлаждать себя. Это связано с эффектом максимальной теплоемкости воды. Если представитель флоры долгое время находится на солнце, начинается автоматическая транспирация, и водяной пар уносит лишнее тепло с собой.
- Испарение влаги является также необходимостью для растений, поскольку вода должна подниматься вверх для осуществления разных биохимических процессов, например, фотосинтеза.
Для окружающей среды, и в частности, для человека, испарение воды растениями тоже весьма значимо. Интенсивность этого явления, например, снижает питательность и вкусовые качества сельскохозяйственных культур. Чем чаще испаряется влага, тем скуднее становится почва, постоянно отдающая воду, обогащенную минеральными компонентами. Отсюда возникает необходимость регулярного облагораживания земель и их удобрения.
Процесс испарения воды растением
Как уже было обозначено, испарение воды возможно за счет наличия устьиц на листьях. Их количество у каждого организма неодинаковое и определяется ареалом обитания и характеристиками того или иного представителя флоры (уровнем воды в клетках, возрастом, осмотическим давлением клеточного сока). Интенсивность испарения влаги также зависит от наличия тени, воздушных масс и уровня воды в грунте.
Когда растение накапливает излишки воды, устьица расширяются, и их клетки образуют отверстия, откуда выходит водяной пар. В межклетниках жидкость всегда пребывает в состоянии пара, но выйти за пределы листа она может только при открытии устьиц. Обычно процесс транспирации происходит днем, когда устьица автоматически открыты. Но если растение страдает от засухи, оно меняет свой режим и минимизирует испарение воды.
Растения, которые произрастают в теплом климате, например, в тропиках, всегда имеют большие листья, чтобы с их поверхности испарялся максимальный объем воды в короткие сроки. В холодном или засушливом климате, соответственно, наоборот. Также, если растение не заинтересовано в регулярном избавлении от избытков воды, его листья в процессе эволюции покрываются восковым налетом или мелкими ворсинками. Нередки случаи, когда листья скручиваются при солнечном освещении, чтобы испарение уменьшилось.
Покрытосеменные растения испаряют воду не только с обратной, но и лицевой стороны листовых пластин. Это связано с тем, что устьица размещены по обеим сторонам, однако изнанка листа практически всегда находится в воде и испарение невозможно.
Растения постоянно испаряют воду. Делают они это в основном листьями. Вода в листья поступает по стеблям из корней, которые всасывают ее из почвы.
Испарение воды листьями имеет следующее значение:
Благодаря испарению вода из корней поднимается вверх . Можно сказать, листья действуют как насос. Кроме испарения, воду толкает вверх и корневое давление . Вода в листьях не только испаряется, она нужна для многих биохимических процессов в клетках, в том числе для фотосинтеза.
При испарении вместе с водой в стебель и листья поднимаются растворенные минеральные вещества. Эти вещества были поглощены корнями вместе с водой. Далее с током воды они перемещаются вверх и используются в клетках в различных химических реакциях, обеспечивающих жизнедеятельность растения.
В результате испарения происходит охлаждение листьев. Дело в том, что вода обладает большой теплоемкостью (можно сказать, забирает тепло). Когда капельки воды испаряются с поверхности листа, то уносят с собой излишки тепла и, следовательно, предохраняют растение от перегрева. Это особенно важно днем, когда в листьях происходит фотосинтез под палящими лучами Солнца, отчего листья могут сильно нагреваться.
Испарение воды листьями можно увидеть, поставив разные опыты. Например, если одеть на ветку растения стеклянную емкость, то через некоторое время на ее стенках можно увидеть капельки воды. Если же ветку растения поставить в воду, а на воду сверху налить масла (чтобы она не испарялась), то объем воды будет уменьшаться. Это свидетельствует о том, что вода поглощается корнями и далее испаряется листьями.
В листьях водяной пар выходит из клеток в межклетники. Из них через устьица пар испаряется с поверхности листа. Открываясь и закрываясь, устьица регулируют испарение воды листьями. Как известно, у большинства растений устьица находятся на нижней поверхности листа. Следовательно, у большинства растений вода в основном испаряется на нижней поверхности листовой пластинки.
Количество воды, которое испаряют растения, зависит от многих факторов. В любом случае это почти всегда достаточно большое количество в пересчета на массу тела растения. Так, например, капуста испаряет за сутки около одного литра воды. На интенсивность испарения влияют возраст растения (молодые испаряют больше), в тени оно растет или нет (в тени испарение меньше), дует ветер или нет (в ветреную погоду испарение больше), достаточно воды в почве или нет.
При достаточном количестве воды у растения устьица в листьях могут быть открыты и днем, и ночью. У ряда растений устьица открываются только днем. Если же воды в почве недостаточно, то растения закрывают устьица даже днем. Листья некоторых растений могут скручиваться при ярком освещении, в результате испарение также уменьшается.
У растений, произрастающих в теплых влажных местообитаниях (например, тропиках), обычно крупные листовые пластинки. Поэтому такие растения испаряют большие объемы воды. Но поскольку воды в окружающей среде достаточно, это не является проблемой. Другое дело - растения засушливых мест обитания (например, полупустынь и пустынь). У них листья либо мелкие, либо видоизменены в колючки (кактус) или мясистые образования, накапливающие воду про запас (алоэ). В любом случае такие листья испаряют мало воды.
