Μορφές διαπνοής και φυσιολογική σημασία της

Όλοι γνωρίζουν ότι το νερό διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στη ζωή των φυτών. Η κανονική ανάπτυξη οποιουδήποτε φυτικού οργανισμού είναι δυνατή μόνο όταν όλα τα όργανα και οι ιστοί του είναι καλά κορεσμένοι με υγρασία. Ωστόσο, το σύστημα ανταλλαγής νερού μεταξύ του φυτού και του περιβάλλοντος είναι στην πραγματικότητα περίπλοκο και πολυσυστατικό.

Τι είναι η διαπνοή

Αναπνοή - είναι μια ελεγχόμενη φυσιολογική διαδικασία της κίνησης του νερού μέσω των οργάνων του οργανισμού του φυτού, με αποτέλεσμα την απώλεια του μέσω της εξάτμισης.

Για να καταλάβουμε ποια είναι η διαπνοή σε ένα πρωτόγονο επίπεδο, αρκεί να συνειδητοποιήσουμε ότι το ζωτικό νερό για ένα φυτό, που εξάγεται από το έδαφος από το ριζικό σύστημα, πρέπει να φτάσει με κάποιο τρόπο στα φύλλα, τα στελέχη και τα λουλούδια. Στη διαδικασία αυτής της κίνησης, το μεγαλύτερο μέρος της υγρασίας χάνεται (εξατμίζεται), ειδικά σε έντονο φως, ξηρό αέρα, έντονο άνεμο και υψηλή θερμοκρασία.

Έτσι, υπό την επίδραση ατμοσφαιρικών παραγόντων, τα αποθέματα ύδατος στα υπερκείμενα όργανα του φυτού καταναλώνονται συνεχώς και, ως εκ τούτου, πρέπει να αναπληρώνονται συνεχώς μέσω νέων εισροών. Καθώς το νερό εξατμίζεται στα κύτταρα του φυτού, δημιουργείται μια ορισμένη δύναμη απορρόφησης, η οποία "τραβά" το νερό από τα γειτονικά κύτταρα και κατά μήκος της αλυσίδας μέχρι τις ρίζες. Έτσι, η κύρια "μηχανή" της ροής του νερού από τις ρίζες στα φύλλα βρίσκεται στα ανώτερα τμήματα των φυτών, τα οποία, για να τα θέσουμε απλά, λειτουργούν σαν μικρές αντλίες. Εάν βυθίσετε στη διαδικασία λίγο βαθύτερα, η ανταλλαγή νερού στη ζωή των φυτών είναι η ακόλουθη αλυσίδα: τραβώντας το νερό από το έδαφος από τις ρίζες, ανυψώνοντάς το στα υπερκείμενα όργανα, εξάγοντας. Αυτές οι τρεις διαδικασίες βρίσκονται σε διαρκή αλληλεπίδραση. Στα κύτταρα του ριζικού συστήματος του φυτού, σχηματίζεται η αποκαλούμενη οσμωτική πίεση, υπό την επίδραση της οποίας το νερό στο έδαφος απορροφάται δραστικά από τις ρίζες.

Όταν, ως αποτέλεσμα της εμφάνισης μεγάλου αριθμού φύλλων και αύξησης της θερμοκρασίας περιβάλλοντος, το νερό αρχίζει να απορροφάται από το φυτό από την ίδια την ατμόσφαιρα,στα σκάφη των φυτών υπάρχει μια έλλειψη πίεσης, που μεταδίδεται προς τα κάτω στις ρίζες, και τους πιέζει στη νέα "εργασία". Όπως μπορείτε να δείτε, το ριζικό σύστημα του φυτού τραβά το νερό από το έδαφος υπό την επίδραση δύο δυνάμεων - του δικού του, ενεργού και παθητικού, που μεταδίδεται από πάνω, το οποίο προκαλείται από διαπνοή.

Τι ρόλο διαδραματίζει η διαπνοή στη φυσιολογία των φυτών;

Η διαδικασία της διαπνοής παίζει τεράστιο ρόλο στη φυτική ζωή.

Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να γίνει κατανοητό αυτό είναι διαπνοή που παρέχει φυτά με προστασία υπερθέρμανσης. Εάν σε μια φωτεινή ηλιόλουστη μέρα μετράμε τη θερμοκρασία ενός υγιούς και ξεθωριασμένου φύλλου στο ίδιο εργοστάσιο, η διαφορά μπορεί να φτάσει μέχρι επτά βαθμούς και αν ένα ξεθωριασμένο φύλλο στον ήλιο μπορεί να είναι θερμότερο από τον περιβάλλοντα αέρα, τότε η θερμοκρασία του διαδρόμου είναι συνήθως μερικά βαθμούς χαμηλότερα ! Αυτό υποδηλώνει ότι οι διεργασίες διαπνοής που λαμβάνουν χώρα σε ένα υγιές φύλλο επιτρέπουν στον εαυτό του να κρυώσει, διαφορετικά το φύλλο υπερθερμαίνεται και πεθαίνει.

Επιπλέον, η μετακίνηση του νερού από τις ρίζες στα φύλλα του φυτού, η συνέχεια του οποίου παρέχει τη διαπνοή, καθώς συνδυάζει όλα τα όργανα σε έναν ενιαίο οργανισμό και όσο ισχυρότερη είναι η διαπνοή, τόσο πιο ενεργά αναπτύσσεται το φυτό. Η σημασία της διαπνοής έγκειται στο γεγονός ότι στα φυτά τα κύρια θρεπτικά συστατικά μπορούν να διεισδύσουν στους ιστούς με νερό, επομένως, όσο υψηλότερη είναι η παραγωγικότητα της διαπνοής, τόσο πιο γρήγορα τα επιφανειακά τμήματα των φυτών λαμβάνουν οργανικές ενώσεις που διαλύονται στο νερό.

Τέλος, η διαπνοή είναι μια εκπληκτική δύναμη που μπορεί να προκαλέσει την αύξηση του νερού στο εσωτερικό του φυτού σε όλο το ύψος του, το οποίο έχει μεγάλη σημασία, για παράδειγμα, για ψηλά δέντρα, τα ανώτερα φύλλα του οποίου μπορούν να λάβουν την απαιτούμενη ποσότητα υγρασίας και θρεπτικών συστατικών.

Τύποι διαπνοής

Υπάρχουν δύο τύποι διαπνοής - στοματοειδής και επιδερμικός.Για να καταλάβουμε τι είναι το ένα και το άλλο είδος, θυμόμαστε από τα μαθήματα της βοτανικής τη δομή του φύλλου, αφού αυτό το όργανο του φυτού είναι το κύριο μέρος της διαδικασίας της διαπνοής.

Έτσι Το φύλλο αποτελείται από τα ακόλουθα υφάσματα:

• Το δέρμα (επιδερμίδα) είναι το εξωτερικό κάλυμμα του φύλλου, το οποίο είναι μία σειρά κυττάρων, στενά διασυνδεδεμένα ώστε να εξασφαλίζεται η προστασία των εσωτερικών ιστών από βακτήρια, μηχανική βλάβη και ξήρανση. Στην κορυφή αυτού του στρώματος είναι συχνά ένα επιπλέον προστατευτικό κερί, που ονομάζεται επιδερμίδα.

• ο κύριος ιστός (μεσόφυλλος), ο οποίος βρίσκεται μέσα στα δύο στρώματα της επιδερμίδας (άνω και κάτω).

• φλέβες κατά μήκος των οποίων μεταφέρονται νερό και θρεπτικά συστατικά σε αυτό.

• Τα stomata είναι ειδικά κυτία κλειδώματος και μια οπή μεταξύ τους, κάτω από την οποία υπάρχει μια κοιλότητα αέρα. Τα στοματικά κύτταρα είναι σε θέση να κλείσουν και να ανοίξουν ανάλογα με το αν υπάρχει αρκετό νερό μέσα τους. Μέσω αυτών των κυττάρων διεξάγεται κυρίως η διαδικασία της εξάτμισης του νερού και της ανταλλαγής αερίων.

Stomatal

Πρώτον, το νερό αρχίζει να εξατμίζεται από την επιφάνεια του κύριου ιστού των κυττάρων.Ως αποτέλεσμα, αυτά τα κύτταρα χάνουν την υγρασία, τα υγιή ύδατα στα τριχοειδή αγγεία κάμπτονται προς τα μέσα, η επιφανειακή τάση αυξάνεται και η περαιτέρω διαδικασία εξάτμισης νερού καθίσταται δύσκολη, πράγμα που επιτρέπει στο φυτό να εξοικονομήσει σημαντικά νερό. Στη συνέχεια το εξατμισμένο νερό βγαίνει από τις οδοντικές σχισμές. Όσο τα ανοιχτά στομάχια είναι ανοικτά, το νερό εξατμίζεται από το φύλλο με τον ίδιο ρυθμό όπως και από την επιφάνεια του νερού, δηλαδή η διάχυση μέσα από τα στομάχια είναι πολύ υψηλή.

Το γεγονός είναι ότι με την ίδια περιοχή, το νερό εξατμίζεται ταχύτερα μέσω αρκετών μικρών οπών που βρίσκονται σε κάποια απόσταση από μία μεγάλη. Ακόμη και όταν τα στομάχια είναι κλειστά στο μισό, η ένταση της διαπνοής παραμένει σχεδόν τόσο υψηλή. Αλλά όταν τα stomata κλείσουν, η διαπνοή μειώνεται αρκετές φορές.

Ο αριθμός των stomata και η θέση τους σε διαφορετικά φυτά δεν είναι τα ίδια, σε ορισμένα είδη είναι μόνο στην εσωτερική πλευρά του φύλλου, σε άλλα - τόσο από πάνω όσο και από κάτω, ωστόσο, όπως φαίνεται από τα παραπάνω, όχι τόσο ο αριθμός των stomata επηρεάζει τον ρυθμό εξάτμισης, αλλά ο βαθμός ανοίγματος τους: εάν υπάρχει πολύ νερό στο κελί, τα στομάχια είναι ανοικτά, όταν παρουσιάζεται έλλειμμα - γίνεται ευθυγράμμιση των φρουρητικών κυττάρων, το πλάτος του στοματικού εντέρου μειώνεται και τα στομάτα κοντά.

Κουκουπιώδης

Η επιδερμίδα, καθώς και τα στομάχια, έχουν την ικανότητα να ανταποκρίνονται στον βαθμό κορεσμού του φύλλου με νερό. Οι τρίχες που βρίσκονται στην επιφάνεια του φύλλου προστατεύουν το φύλλο από τις κινήσεις του αέρα και του ηλιακού φωτός, γεγονός που μειώνει την απώλεια νερού. Όταν τα στομάχια είναι κλειστά, η επιδερμική διαπνοή είναι ιδιαίτερα σημαντική. Η ένταση αυτού του τύπου διαπνοής εξαρτάται από το πάχος της επιδερμίδας (το παχύτερο είναι το στρώμα, τόσο λιγότερη εξάτμιση). Η ηλικία του φυτού έχει επίσης μεγάλη σημασία - τα φύλλα του νερού στα ώριμα φύλλα αποτελούν μόνο το 10% της συνολικής διαδικασίας διαπνοής, ενώ στους νέους μπορούν να φτάσουν τα μισά. Ωστόσο, παρατηρείται αύξηση της επιδερμικής εφίδρωσης σε πολύ παλιά φύλλα, εάν η προστατευτική τους στιβάδα υποστεί βλάβη λόγω ηλικίας, ρωγμών ή ρωγμών.

Περιγραφή της διαδικασίας διαπνοής

Η διαδικασία της διαπνοής επηρεάζεται σημαντικά από διάφορους σημαντικούς παράγοντες.

Παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία της διαπνοής

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η ένταση της διαπνοής προσδιορίζεται κυρίως από τον βαθμό κορεσμού των κυττάρων φύλλων φυτού με νερό. Με τη σειρά του, η κατάσταση αυτή επηρεάζεται κυρίως από εξωτερικές συνθήκες - υγρασία αέρα, θερμοκρασία και ποσότητα φωτός.

Είναι σαφές ότι με τον ξηρό αέρα οι διεργασίες εξάτμισης εμφανίζονται πιο έντονα. Αλλά η υγρασία του εδάφους επηρεάζει τη διαπνοή με τον αντίθετο τρόπο: το ξηραντήριο της γης, όσο λιγότερο νερό εισέρχεται στο εργοστάσιο, τόσο μεγαλύτερο είναι το έλλειμμα και, κατά συνέπεια, λιγότερη εφίδρωση.

Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η διαπνοή επίσης αυξάνεται. Ωστόσο, ίσως ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει τη διαπνοή είναι ακόμα ελαφρύς. Όταν η πλάκα απορροφά το ηλιακό φως, η θερμοκρασία του φύλλου αυξάνεται και, κατά συνέπεια, τα στομάχια ανοιχτά και ο ρυθμός της εφίδρωσης αυξάνεται.

Με βάση την επίδραση του φωτός στην κίνηση των στοματών, διακρίνονται ακόμη και τρεις κύριες ομάδες φυτών σύμφωνα με την καθημερινή πορεία της διαπνοής. Στην πρώτη ομάδα, τα stomata είναι κλειστά τη νύχτα, το πρωί ανοίγουν και κινούνται κατά τη διάρκεια της ημέρας, ανάλογα με την παρουσία ή την απουσία ελλείμματος νερού. Στη δεύτερη ομάδα, η νυχτερινή κατάσταση των stomata είναι μια "αλλαγή" της ημέρας (αν ήταν ανοικτές κατά τη διάρκεια της ημέρας, κοντά στη νύχτα και αντίστροφα).Στην τρίτη ομάδα, κατά τη διάρκεια της ημέρας η κατάσταση των stomata εξαρτάται από τον κορεσμό του φύλλου με νερό, αλλά τη νύχτα είναι πάντα ανοιχτά. Ως παραδείγματα της πρώτης ομάδας μπορεί να οδηγήσει σε κάποια δημητριακά, το δεύτερο είναι ωραία πλατύφυλλα φυτά, όπως τα μπιζέλια, τα τεύτλα, τριφύλλι, τρίτο - λάχανο και άλλους εκπροσώπους του κόσμου φυτό με παχιά φύλλα.

Αλλά γενικά πρέπει να το πούμε τη νύχτα, η διαπνοή είναι πάντα λιγότερο έντονη από ό, τι κατά τη διάρκεια της ημέρας, επειδή αυτή τη στιγμή της ημέρας η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη, δεν υπάρχει φως και η υγρασία, αντίθετα, αυξάνεται. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η διαπνοή είναι συνήθως πιο παραγωγική τη μεσημέρι, και με μείωση της ηλιακής δραστηριότητας, η διαδικασία αυτή επιβραδύνεται.

Ο λόγος της έντασης της διαπνοής από μια μονάδα επιφάνειας ενός φύλλου ανά μονάδα χρόνου μέχρι την εξάτμιση μιας παρόμοιας περιοχής ελεύθερης επιφάνειας νερού ονομάζεται σχετική διαπνοή.

Πώς γίνεται η ρύθμιση της ισορροπίας του νερού

Το φυτό απορροφά το μεγαλύτερο μέρος του νερού από το έδαφος μέσω του ριζικού συστήματος.

Οι ρίζες των φυτών είναι ευαίσθητες στην ποσότητα υγρασίας στο έδαφος και είναι σε θέση να αλλάξουν την κατεύθυνση της ανάπτυξης προς την κατεύθυνση της αύξησης της υγρασίας.

Εκτός από τις ρίζες, ορισμένα φυτά έχουν την ικανότητα να απορροφούν νερό και αλεσμένα όργανα (για παράδειγμα, τα βρύα και οι λειχήνες απορροφούν υγρασία σε όλη την επιφάνεια).

Το νερό που εισέρχεται στο φυτό κατανέμεται σε όλα τα όργανα του, μετακινείται από κύτταρο σε κύτταρο και χρησιμοποιείται για τις διαδικασίες που είναι απαραίτητες για τη ζωή του φυτού. Μια μικρή ποσότητα υγρασίας δαπανάται για τη φωτοσύνθεση, αλλά το μεγαλύτερο μέρος του είναι απαραίτητο να διατηρηθεί η πληρότητα του ιστού (το λεγόμενο περιδέραιο), καθώς και να αντισταθμιστούν οι απώλειες από τη διαπνοή (εξάτμιση), χωρίς τις οποίες δεν είναι δυνατή η ζωτική δραστηριότητα ενός φυτού. Η υγρασία εξατμίζεται σε κάθε επαφή με τον αέρα, έτσι αυτή η διαδικασία συμβαίνει σε όλα τα μέρη της εγκατάστασης.

Εάν η ποσότητα του νερού που απορροφάται από το φυτό συντονίζεται αρμονικά με τις δαπάνες του για όλους αυτούς τους στόχους, η ισορροπία του νερού του φυτού ρυθμίζεται σωστά και το σώμα αναπτύσσεται κανονικά. Οι παραβιάσεις αυτής της ισορροπίας μπορεί να είναι καταστάσεις ή παρατεταμένες. Με βραχυπρόθεσμες διακυμάνσεις της ισορροπίας του νερού, πολλές επίγειεςτα φυτά στη διαδικασία της εξέλιξης έχουν μάθει να αντιμετωπίζουν, αλλά οι μακροπρόθεσμες διακοπές στις διαδικασίες παροχής νερού και εξάτμισης, κατά κανόνα, οδηγούν στο θάνατο κάθε φυτού.