TRANSPIRACIJA RASTLIN: POSTOPEK, DEJAVNIKI IN POMEN - BIOLOGIJA - 2025

Transpiracija rastlin in ostanki rastlin organizmov je postopek izgube vode v plinasti obliki, ki poteka preko rež, ki so specializirane strukture, ki se nahajajo v lopatic leaf.

Potenje je povezano z različnimi fiziološkimi procesi v rastlinah, ki nenehno absorbirajo in izgubljajo vodo. S pomočjo tega homeostatskega mehanizma pride do večine izhlapevanja vode, saj se absorbira atmosferski ogljikov dioksid, potreben za fotosintetske procese.

Stomate Zebrina spp. (Vir: AioftheStorm prek Wikimedia Commons)

V povprečju lahko list v vročem, suhem in sončnem dnevu z okolico izmenjuje do 100% vsebnosti vode z okolico. Prav tako izračuni nekaterih avtorjev omogočajo oceno, da lahko v času rastline izgubi maso, ki je enakomerno več kot 100-krat večja od njene sveže teže skozi listje.

Veliko rastlinskih fiziologov in ekofiziologov je namenjenih "merjenju" hitrosti transpiracije rastlin, saj jim to lahko da podatke o njihovem fiziološkem stanju in celo o nekaterih okoljskih pogojih, ki jim rastline nenehno izpostavljajo.

Kje in zakaj se pojavi potenje?

Potenje je opredeljeno kot izguba vode v obliki hlapov in je proces, ki poteka predvsem skozi listje, čeprav se lahko pojavlja, vendar v veliko manjši meri skozi majhne "odprtine" v lubju stebel in vej.

Nastane zaradi obstoja gradienta parnega tlaka med površino listov in zrakom, zato sklepamo, da nastane zaradi povečanja notranjega tlaka vodne pare v listih.

Na ta način postane večji od pare, ki obdaja listno listje, zaradi česar lahko razprši iz bolj koncentrirane cone v manj koncentrirano.

Stomata

Stomati v lipidni povrhnjici. Viascos

Ta postopek je mogoč zaradi obstoja struktur, ki "prekinejo" kontinuiteto listne površine (povrhnjice) in so znane kot stomati.

Stomati omogočajo "nadzorovano" sproščanje vodne pare iz listov, pri čemer se izognejo izhlapevanju z direktno difuzijo iz epidermalnih tkiv, kar se dogaja pasivno in brez kakršne koli vrste nadzora.

Stoma je sestavljena iz dveh "varovalnih" celic, ki sta oblikovani kot "klobasa" ali "ledvica", ki tvorita strukturo v obliki pore, katere zapiranje ali odpiranje nadzirajo različni hormonski in okoljski dražljaji:

- Lahko rečemo, da v temnih razmerah, z notranjim primanjkljajem vode in pri ekstremnih temperaturah, stomaki ostanejo zaprti, "poskušajo" preprečiti velike izgube vode s potenjem.

- Prisotnost sončne svetlobe, obilna razpoložljivost vode (zunanja in notranja) in "optimalna" temperatura spodbujajo odpiranje želodca in povečujejo hitrost transpiracije.

Ko se guarjeve celice napolnijo z vodo, postanejo trde, zaradi česar se odprejo stomatalne pore; To je nasprotno od tistega, kar se zgodi, ko ni dovolj vode, to je, ko stomati ostanejo zaprti.

Postopek potenja

Shema postopka transpiracije v rastlini (Vir: Laurel Jules prek Wikimedia Commons)

Potem ko je razjasnjen koncept želodca, se postopek znojenja odvija na naslednji način:

1 - Voda, ki se prevaža v ksilemu vaskularnih rastlin, se širi proti listnim tkivom, zlasti proti celicam mezofila.

2- Opisana voda lahko izhlapi kot posledica visokih temperatur in sončnega obsevanja; Tako ustvarjena vodna para ostane v značilnih zračnih prostorih, ki jih najdemo v mezofilu ("koncentriran").

3- Ta vodna para se giblje z difuzijo v zrak, ko se želodci odpirajo, bodisi kot odgovor na nekaj fitohormona (snov, ki uravnava rast rastlin), okoljskega stanja itd.

Odpiranje stome pomeni izmenjavo vodne pare iz rastline v ozračje, hkrati pa omogoča difuzijo ogljikovega dioksida iz zraka v listna tkiva, proces, ki se pojavlja predvsem zaradi koncentracijskega gradienta.

Dejavniki, ki vplivajo na potenje

Obstaja več dejavnikov, ki vplivajo na transpiracijo, čeprav je njihov pomen glede na vrsto obravnavane rastline.

Vpliv hitrosti vetra na hitrost transpiracije (Vir: DGmann)

Zunanji dejavniki

Z okoljskega vidika je potenje močno odvisno od sončnega sevanja in temperature, pa tudi od razpoložljivosti vode v tleh, primanjkljaja zračnega parnega tlaka, hitrosti vetra itd.

Vpliv hitrosti vetra na hitrost transpiracije (Vir: DGmann)

Za nekatere rastline je koncentracija zunanjega ogljikovega dioksida (CO2) tudi ključni element pri uravnavanju potenja (stomatalno odpiranje). Nekatera besedila navajajo, da ko se notranje ravni CO2 znatno zmanjšajo, zaščitne celice omogočajo odpiranje ustne pore, da olajšajo vstop omenjenega plina.

Vpliv temperature na transpiratorno hitrost (Vir: DGmann)

Notranji dejavniki

V anatomskem kontekstu se stopnje transpiracije močno razlikujejo glede na zunanje značilnosti listne površine (kot tudi površino listja). Pri večini žilnih rastlin so listi običajno pokriti z "voskaskimi plastmi", ki jih skupaj poznamo kot kutikulo.

Vpliv površine listov na hitrost transpiracije (Vir: DGmann prek Wikimedia Commons)

Kutikula je zelo hidrofobna struktura (ki odbija vodo), ki preprečuje potenje s preprostim izhlapevanjem iz parenhima listov na površino in tako prepreči popolno izsušitev celic listnega tkiva.

Prisotnost ali odsotnost "učinkovite" kutikule v zadrževanju vodne pare pogojuje transpiratorne hitrosti vaskularne rastline. Poleg tega je sposobnost korenine za absorpcijo vode lahko tudi pogojni dejavnik za potenje.

Abscisična kislina (ABA) je fitohormon, povezan s potenjem: spodbuja zaprtje želodca z zaviranjem nekaterih encimov, potrebnih za vstop vode v zaščitne celice želodca in preprečuje njihovo odpiranje.

Običajno gre za snov, proizvedeno, da "sporoči" rastlini, da prihaja do pomanjkanja vode iz koreninskih tkiv.

Pomen

Toplotna homeostaza

Voda je eden najpomembnejših naravnih virov za vse žive organizme, zato rastline niso izjema. Zato so vsi procesi, povezani z izmenjavo vode med rastlino in okoljem, ki jo obdaja, izrednega pomena za njeno preživetje.

Z vidika toplotne homeostaze je potenje nujno za odvajanje toplote, ki jo ustvarja sončno sevanje. Do tega razkroja pride zaradi dejstva, da imajo molekule vode, ki pobegnejo v atmosfero v obliki vodne pare, veliko energije, kar pretrga vezi, ki jih "zadržijo" v tekoči obliki.

Izpuščanje molekul vode "za seboj" pušča množico molekul, ki imajo manj energije od razpršenih, kar spodbuja hlajenje preostalega "telesa" vode in s tem celotne rastline.

Vodni transport z negativnim hidrostatskim tlakom

Ko je stopnja transpiracije v listih zelo visoka, se vodni stolpec v ksilemu, ki je del vaskularnega sistema številnih rastlin, hitro dvigne iz korenin, kar spodbuja koreninsko absorpcijo vode in drugih spojin in hranil v nadstropje.

Tako se voda premakne s tal v atmosfero znotraj rastlin zahvaljujoč negativnemu hidrostatskemu tlaku, ki ga imajo listi med transpiracijo, kar se pojavi zaradi kohezivnih lastnosti vode, ki vzdržujejo visoke napetosti v celotni rastlini dolžina vodnega stolpca v ksilemu.

Z drugimi besedami, izhlapevanje vode in njeno sproščanje s transpiracijo zagotavljata večino energije, potrebne za gibanje vode navzgor, zahvaljujoč obstoju gradienta vodnega potenciala med listnimi listi in atmosfero.

Fotosinteza

Ker pri potenju ne gre samo za izgubo vode v obliki hlapov, ampak vključuje tudi vstop ogljikovega dioksida v listna tkiva, je ta postopek izrednega pomena tudi za fotosintezo, saj je CO2 nujen za sintezo živilskih snovi.

Reference

1. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2000). Osnove fiziologije rastlin (št. 581.1). McGraw-Hill Interamericana.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2014). Enciklopedija Britannica. Pridobljeno 5. januarja 2020 z www.britannica.com/science/transpiration
3. Taiz, L., in Zeiger, E. (2002). Fiziologija rastlin.
4. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, Murphy, A. (2015). Fiziologija in razvoj rastlin.
5. Turtenwald, K. (2018). Sciaching. Pridobljeno 8. januarja 2020 z mesta www.sciencing.com