KASVIEN TRANSPIRAATIO: PROSESSI, TEKIJÄT JA MERKITYS - BIOLOGIA - 2026

Hikoilu kasvien ja edelleen kasviorganismit on prosessi veden hävikki kaasumaisessa muodossa, joka tapahtuu läpi ilmaraot, jotka ovat erikoistuneet rakenteet sijaitsevat lehtiä terät.

Hikoilu liittyy kasvien erilaisiin fysiologisiin prosesseihin, jotka imevät ja menettävät jatkuvasti vettä. Tämän homeostaattisen mekanismin kautta suurin osa veden haihtumisesta tapahtuu, kun fotosynteettisiin prosesseihin tarvittava ilmakehän hiilidioksidi imeytyy.

Zebrina spp. (Lähde: AioftheStorm Wikimedia Commonsin kautta)

Keskimäärin lehti voi vaihtaa jopa 100% vesipitoisuudestaan ​​ympäristön kanssa kuuman, kuivan ja aurinkoisen päivän aikana. Samoin joidenkin kirjoittajien tekemät laskelmat antavat mahdollisuuden arvioida, että kasvin elinaikana höyryn vuoksi se voi menettää massaa, joka vastaa yli sata kertaa tuoretta painoaan lehtien kautta.

Monet kasvien fysiologit ja ekofysiologit ovat omistautuneet kasvien transpiraatioasteen "mittaamiseen", koska tämä voi antaa heille tietoa heidän fysiologisesta tilasta ja jopa joistakin ympäristöolosuhteista, joihin kasvit jatkuvasti altistuvat.

Missä ja miksi hikoilu esiintyy?

Hikoilu määritellään veden menetykseksi höyryn muodossa, ja se on prosessi, joka tapahtuu pääasiassa lehtien kautta, vaikkakin sitä voi tapahtua, mutta paljon pienemmässä määrin, kuoressa olevien pienten ”aukkojen” (lenticels) kautta varret ja oksat.

Se johtuu höyrynpainegradientin olemassaolosta lehden pinnan ja ilman välillä, joten voidaan päätellä, että se johtuu lehtien sisäisen vesihöyrynpaineen noususta.

Tällä tavoin siitä tulee suurempi kuin höyry, joka ympäröi lehtiterää, mikä voi aiheuttaa sen diffundoitumisen tiivistyneeltä alueelta vähemmän tiivistettyyn.

stomata

Stomata lilja-orvaskedessä. Viascos

Tämä prosessi on mahdollista johtuen sellaisten rakenteiden olemassaolosta, jotka "keskeyttävät" lehden pinnan jatkuvuuden (epidermis) ja joita kutsutaan stomateiksi.

Stomata mahdollistaa vesihöyryn “kontrolloidun” vapautumisen lehteistä, välttäen haihtumisen suoralla diffuusiona epidermaalisista kudoksista, mikä tapahtuu passiivisesti ja ilman minkäänlaista hallintaa.

Stoma koostuu kahdesta "suojasolusta", jotka on muotoiltu "makkaraksi" tai "munuaiseksi" ja jotka muodostavat huokosmaisen rakenteen, jonka sulkeutumista tai avautumista säätelevät erilaiset hormonaaliset ja ympäristöärsykkeet:

- Voidaan sanoa, että pimeissä olosuhteissa, sisäisissä vesivajeissa ja äärimmäisissä lämpötiloissa, stomata pysyy kiinni, "yrittäen" välttää suuria vesihäviöitä hikoilemalla.

- Auringonvalon läsnäolo, runsaasti veden saatavuutta (ulkoista ja sisäistä) ja "optimaalinen" lämpötila edistävät vatsan avautumista ja lisääntynyttä verenkierron nopeutta.

Kun guarisolut täyttyvät vedellä, ne muuttuvat turgotiksi, aiheuttaen vatsan huokosten avautumisen; Tämä on päinvastoin kuin tapahtuu, kun vettä ei ole tarpeeksi, eli silloin, kun vatsat pysyvät kiinni.

Hikoiluprosessi

Kaavio verenpoistoprosessista tehtaassa (Lähde: Laurel Jules Wikimedia Commonsin kautta)

Kun stomata-käsite on selkeytetty, hikoilu tapahtuu seuraavasti:

1- Verisuonikasvien ksylemissä kuljetettu vesi diffundoituu lehtikudoksia kohti, etenkin kohti mesofyllisoluja.

2 - Mainittu vesi voi haihtua korkeiden lämpötilojen ja auringon säteilytyksen seurauksena; Näin muodostunut vesihöyry pysyy mesofyllissä olevissa tyypillisissä ilmatiloissa (se on “väkevöity”).

3 - Tämä vesihöyry liikkuu diffundoitumalla ilmaan, kun stomata avautuu, joko vasteena fytohormonille (aine, joka säätelee kasvien kasvua), ympäristöolosuhteille jne.

Stoman avautuminen merkitsee vesihöyryn vaihtamista kasvista ilmakehään, mutta samalla se mahdollistaa hiilidioksidin leviämisen ilmasta lehtikudoksiin, prosessi, joka tapahtuu pääasiassa pitoisuusgradientin takia.

Hikoiluun vaikuttavat tekijät

Transpiraatioon vaikuttaa useita tekijöitä, vaikka niiden merkitys on suhteessa tarkasteltuna kasvityyppiin.

Tuulen nopeuden vaikutus imeytymisnopeuteen (Lähde: DGmann)

Ulkoiset tekijät

Ympäristön kannalta hikoilu riippuu huomattavasti auringon säteilystä ja lämpötilasta, samoin kuin veden saatavuudesta maaperässä, ilman höyrynpaineen altistumisesta, tuulen nopeudesta jne.

Tuulen nopeuden vaikutus imeytymisnopeuteen (Lähde: DGmann)

Joillekin kasveille ulkoisen hiilidioksidin (CO2) pitoisuus on myös avaintekijä hikoilun (tukoksen aukon) säätelyssä. Jotkut tekstit osoittavat, että kun sisäiset CO2-tasot laskevat huomattavasti, suojakennot sallivat vatsan huokosten avaamisen mainitun kaasun pääsyn helpottamiseksi.

Lämpötilan vaikutus selkärangan nopeuteen (Lähde: DGmann)

Sisäiset tekijät

Anatomisessa tilanteessa transpiraatiovauhti vaihtelee suuresti lehden pinnan (samoin kuin lehden pinta-alan) ulkoisista ominaisuuksista riippuen. Useimmissa verisuonikasveissa lehdet peitetään yleensä "vahamaisilla kerroksilla", joita kutsutaan yhdessä kutikulaksi.

Lehtialueen vaikutus verenpoistosuhteeseen (Lähde: DGmann Wikimedia Commonsin kautta)

Kutikula on erittäin hydrofobinen rakenne (joka hylkii vettä), joka estää hikoilua yksinkertaisella haihdutuksella lehden parenkyymasta pintaan ja estää siten lehtikudossolujen täydellisen kuivumisen.

"Tehokkaan" kutikulan läsnäolo tai puuttuminen vesihöyryn pidättämisessä säätelee verisuoniston kasvien transpiraatioastetta. Lisäksi juurien veden imeytymiskyky voi olla myös hikoilua estävä tekijä.

Absissiinihappo (ABA) on hikoiluun liittyvä fytohormoni: se edistää vatsan sulkeutumista estämällä joitain entsyymejä, joita vesi tarvitsee päästäkseen vatsan suojasoluihin, estäen niiden avautumista.

Yleensä se on aine, joka tuotetaan "viestimään" kasvelle siitä, että juurikudoksista on vesivajeita.

Merkitys

Terminen homeostaasi

Vesi on yksi kaikkien elävien organismien tärkeimmistä luonnonvaroista, joten kasvit eivät ole poikkeus. Siksi kaikki prosessit, jotka liittyvät vedenvaihtoon kasvin ja sitä ympäröivän ympäristön välillä, ovat äärimmäisen tärkeitä sen säilymiselle.

Termisen homeostaasin näkökulmasta hikoilu on välttämätöntä aurinkosäteilyn tuottaman lämmön hajottamiseksi. Tämä hajoaminen tapahtuu, koska vesimolekyyleillä, jotka pakenevat ilmakehään vesihöyryn muodossa, on suuri määrä energiaa, joka hajottaa sidokset, jotka "pitävät" ne nesteenä.

Vesimolekyylien paeta "jättää taakse" molekyylimassan, jolla on vähemmän energiaa kuin haihtuneissa, mikä edistää jäljellä olevan "vesikappaleen" ja siten koko kasvin jäähtymistä.

Veden kuljetus negatiivisella hydrostaattisella paineella

Kun lehtien imeytymisnopeudet ovat erittäin korkeat, ksylemin vesipylväs, joka on osa monien kasvien verisuonistoa, nousee nopeasti juurista, edistäen veden, muiden yhdisteiden ja ravinteiden juurten imeytymistä juuriin. lattia.

Vesi liikkuu siis maasta ilmakehään kasvien sisäpuolella negatiivisen hydrostaattisen paineen ansiosta, jonka lehdet aiheuttavat verenkiertoon, mikä tapahtuu veden kohesiivisten ominaisuuksien ansiosta, joka ylläpitää suuria jännitteitä koko vesipylvään pituus ksylemissä.

Toisin sanoen veden haihtuminen ja sen vapautuminen transpiraatiolla tuottavat suurimman osan veden ylöspäin liikkumiseen tarvittavasta energiasta, veden potentiaaligradienttien olemassaolon vuoksi lehtilapojen ja ilmakehän välillä.

Fotosynteesi

Koska hikoilu ei koske pelkästään höyryn muodossa olevan veden menetystä, vaan siihen sisältyy myös hiilidioksidin pääsy lehtikudoksiin, tämä prosessi on myös erittäin tärkeä fotosynteesille, koska CO2 on välttämätön elintarvikeaineiden synteesiin.

Viitteet

1. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2000). Kasvien fysiologian perusteet (nro 581.1). McGraw-Hill Interamericana.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2014). Encyclopaedia Britannica. Haettu 5. tammikuuta 2020, osoitteesta www.britannica.com/science/transpiraatio
3. Taiz, L., ja Zeiger, E. (2002). Kasvien fysiologia.
4. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, ja Murphy, A. (2015). Kasvien fysiologia ja kehitys.
5. Turtenwald, K. (2018). Sciencing. Haettu 8. tammikuuta 2020, osoitteesta www.sciencing.com