PLANTE TRANSPIRATION: PROCES, FAKTORER OG BETYDNING - BIOLOGI - 2025

Den transpiration af planter og rester af planteorganismer er processen med tab af vand i gasform som finder sted via stomata, som er specialiserede strukturer placeret i bladplader.

Sved er knyttet til forskellige fysiologiske processer i planter, der kontinuerligt absorberer og mister vand. Gennem denne homeostatiske mekanisme sker det meste af fordampning af vand, da det atmosfæriske kuldioxid, der er nødvendigt til fotosyntetiske processer, absorberes.

Stomata fra Zebrina spp. (Kilde: AioftheStorm via Wikimedia Commons)

I gennemsnit kan et blad udveksle op til 100% af sit vandindhold med miljøet i løbet af en varm, tør og solrig dag. På samme måde gør beregningerne foretaget af nogle forfattere det muligt at estimere, at den i løbet af en plantes levetid kan miste en masse svarende til mere end 100 gange sin friske vægt gennem bladene på grund af sved.

Mange plantefysiologer og økofysiologer er dedikerede til at ”måle” transpirationshastigheden for planter, da dette kan give dem information om deres fysiologiske tilstand og endda nogle af de miljøforhold, som planter kontinuerligt udsættes for.

Hvor og hvorfor forekommer sved?

Sved er defineret som vandtab i form af damp og er en proces, der hovedsageligt forekommer gennem bladene, skønt det også kan forekomme, men i meget mindre grad, gennem små "åbninger" (lenticeller) i barken af stilke og grene.

Det forekommer takket være eksistensen af ​​en damptrykgradient mellem bladoverfladen og luften, så det udledes, at det forekommer på grund af en stigning i det indre vanddamptryk i bladene.

På denne måde bliver den større end dampen, der omgiver bladbladet, hvilket kan få den til at diffundere fra den mere koncentrerede zone til den mindre koncentrerede.

stomata

Stomata i liljeepidermis. Viascos

Denne proces er mulig på grund af eksistensen af ​​strukturer, der "afbryder" kontinuiteten af ​​bladoverfladen (epidermis) og er kendt som stomata.

Stomaten tillader den "kontrollerede" frigivelse af vanddamp fra bladene og undgår fordampning ved direkte diffusion fra epidermalt væv, som forekommer passivt og uden nogen form for kontrol.

En stomi består af to "beskyttelses" celler, der er formet som en "pølse" eller en "nyre", som danner en poreformet struktur, hvis lukning eller åbning styres af forskellige hormonelle og miljømæssige stimuli:

- Det kan siges, at under mørke forhold, med internt vandunderskud og ved ekstreme temperaturer, forbliver stomaten lukket, "forsøger" at undgå store vandtab gennem sved.

- Tilstedeværelsen af ​​sollys, rigelig tilgængelighed af vand (eksternt og internt) og en "optimal" temperatur fremmer stomatal åbning og øgede transpirationshastigheder.

Når guarcellerne fyldes med vand, bliver de turgide, hvilket får stomatal poren til at åbne; Dette er det modsatte af, hvad der sker, når der ikke er nok vand, hvilket er når stomien forbliver lukket.

Respirationsproces

Skema for transpirationsprocessen i en plante (Kilde: Laurel Jules via Wikimedia Commons)

Efter at have afklaret begrebet stomata, forekommer svedeprocessen således som følger:

1- Vandet, der transporteres i xylem af karplanter, diffunderer mod bladvævet, især mod mesophyllcellerne.

2- Nævnte vand kan fordampe som et resultat af høje temperaturer og solbestråling; Den således frembragte vanddamp forbliver i karakteristiske luftrum, der findes i mesophylen (den er ”koncentreret”).

3- Denne vanddamp bevæger sig ved diffusion i luften, når stomien åbner, enten som svar på en eller anden fytohormon (et stof, der regulerer plantevækst), en miljøtilstand osv.

Åbningen af ​​stomien involverer en udveksling af vanddamp fra planten til atmosfæren, men tillader samtidig diffusion af kuldioxid fra luften til bladvævet, en proces, der hovedsageligt opstår på grund af en koncentrationsgradient.

Faktorer, der påvirker sved

Der er flere faktorer, der påvirker transpiration, selvom deres betydning er relativt til den planter, der overvejes.

Effekt af vindhastighed på transpirationshastighed (Kilde: DGmann)

Eksterne faktorer

Fra et miljømæssigt synspunkt afhænger sved betydeligt af solstråling og temperatur samt af tilgængeligheden af ​​vand i jorden, underskuddet i luftdamptryk, vindhastighed osv.

Effekt af vindhastighed på transpirationshastighed (Kilde: DGmann)

For nogle planter er koncentrationen af ​​ekstern kuldioxid (CO2) også et nøgleelement i reguleringen af ​​sved (stomatal åbning). Nogle tekster indikerer, at når de interne CO2-niveauer falder markant, tillader beskyttelsescellerne åbningen af ​​stomatal pore for at lette indtrængen af ​​nævnte gas.

Effekt af temperatur på transpirationshastigheden (Kilde: DGmann)

Interne faktorer

I den anatomiske sammenhæng varierer transpirationshastighederne meget afhængigt af de ydre egenskaber på bladoverfladen (såvel som bladoverfladearealet). I de fleste karplanter er bladene normalt dækket med "voksagtige lag", som samlet kaldes kutikula.

Effekt af bladområdet på transpirationsfrekvens (Kilde: DGmann via Wikimedia Commons)

Kutikula er en yderst hydrofob struktur (som afviser vand), så den forhindrer sved ved simpel fordampning fra bladparenchymen til overfladen og således forhindrer den totale udtørring af cellerne i bladvævet.

Tilstedeværelsen eller fraværet af en "effektiv" kutikula i vanddampretention forudsætter transpirationshastighederne for en karplante. Endvidere kan røddernes vandabsorptionskapacitet også være en konditionerende faktor for sved.

Abscisic acid (ABA) er en fytohormon relateret til sved: ​​den fremmer stomatal lukning ved at hæmme nogle af de enzymer, der er nødvendige for, at vand kommer ind i beskyttelsescellerne i stomien og forhindrer deres åbning.

Normalt er det et stof, der er produceret for at "kommunikere" til planten, at der er vandmangel fra rodvævene.

Betydning

Termisk homeostase

Vand er en af ​​de vigtigste naturressourcer for alle levende organismer, så planter er ingen undtagelse. Derfor er alle de processer, der har at gøre med vandudvekslingen mellem en plante og det omgivende miljø, yderst vigtige for dens overlevelse.

Fra synspunktet om termisk homeostase er sved væsentlig for at sprede den varme, der genereres af solstråling. Denne spredning sker takket være det faktum, at de vandmolekyler, der slipper ud i atmosfæren i form af vanddamp, har en stor mængde energi, som bryder bindingerne, der "tilbageholder" dem i den flydende form.

Flugt fra vandmolekylerne "efterlader" en masse molekyler, der har mindre energi end dem, der blev spredt, hvilket tilskynder til afkøling af den resterende "krop" af vand og derfor hele planten.

Vandtransport ved negativt hydrostatisk tryk

Når transpirationshastighederne i bladene er meget høje, stiger vandkolonnen i xylem, som er en del af mange planters vaskulære system, hurtigt fra rødderne, hvilket fremmer rodoptagelsen af ​​vand og andre forbindelser og næringsstoffer i etage.

Vand bevæger sig således fra jorden til atmosfæren inde i planterne takket være det negative hydrostatiske tryk, der udøves af bladene under transpiration, hvilket opstår takket være de sammenhængende egenskaber ved vand, som opretholder høje spændinger i hele længden af ​​vandsøjlen i xylemen.

Med andre ord giver fordampningen af ​​vand og dets frigivelse ved transpiration det meste af den energi, der er nødvendig for vandets opadgående bevægelse takket være eksistensen af ​​en vandpotentiale-gradient mellem bladbladene og atmosfæren.

Fotosyntese

Da sved ikke kun drejer sig om tab af vand i form af damp, men også involverer indtrængen af ​​kuldioxid i bladvævet, er denne proces også af største betydning for fotosyntesen, da CO2 er essentielt til syntese af fødevarer.

Referencer

1. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2000). Fundamentals of plant physiology (No. 581.1). McGraw-Hill Interamericana.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2014). Encyclopaedia Britannica. Hentet 5. januar 2020 fra www.britannica.com/science/transpiration
3. Taiz, L., & Zeiger, E. (2002). Plantefysiologi.
4. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, & Murphy, A. (2015). Plantefysiologi og udvikling.
5. Turtenwald, K. (2018). Sciencing. Hentet 8. januar 2020 fra www.sciencing.com