transpiracja
Transpiracja — Transpiracja, parowanie roślin – fizjologiczny proces parowania wody z nadziemnych części roślin, głównie powierzchni liści, z których para wodna uchodzi poprzez aparaty szparkowe (transpiracja szparkowa) bądź kutykulę (transpiracja kutykularna). Transpiracja umożliwia transport wody i soli mineralnych z korzeni do liści (transport ksylemowy) oraz chroni roślinę przed przegrzaniem obniżając temperaturę jej organów.
Proces transpiracji
Transpiracja (fr. transpiration – pocenie się, parowanie) jest procesem czynnego parowania wody z nadziemnych części roślin przez aparaty szparkowe (transpiracja szparkowa) bądź kutykulę pokrywającą zewnętrzną warstwę komórek skórki (epidermy) (transpiracja kutykularna). U roślin zdrewniałych (np. drzew i krzewów) wyróżnia się ponadto transpirację przetchlinkową, zachodzącą przez stale otwarte twory w tkance okrywającej łodygi i korzenie – przetchlinki.
Transpiracja odgrywa bardzo ważną rolę w transporcie ksylemowym (dalekim transporcie wody). Proces ten, polegający na przenoszeniu wody i soli mineralnych z korzeni do liści, umożliwia zaopatrzenie organów roślinnych w składniki niezbędne do ich prawidłowego funkcjonowania.
Transpiracja jest odpowiedzialna za regulację temperatury roślin. Cząsteczki pary wodnej opuszczając roślinę przez aparaty szparkowe lub kutykulę unoszą ze sobą ciepło pochłonięte podczas procesu przechodzenia wody ze stanu ciekłego w stan gazowy. Zapobiega to przegrzewaniu się organów roślinnych (liści) wystawionych na bezpośrednie działanie promieni słonecznych.
Transpiracja kutykularna
Transpiracja kutykularna polega na parowaniu wody z zewnętrznej powierzchni liścia – skórki (epidermy) pokrytej kutykulą – trudno przepuszczalną dla wody i gazów warstwą ochronną, złożoną z kutyny i wosków. Kutykula zapobiega nadmiernemu parowaniu oraz utracie wody przez tkanki.
Transpiracja kutykularna stanowi przeważnie niewielki procent ogólnej transpiracji i zależna jest w dużym stopniu od siedliska występowania rośliny. Gatunki porastające środowiska wilgotne (higrofity, hydrofity) cechują się cienką i delikatną kutykulą i stosunkowo dużym udziałem transpiracji kutykularnej w ogólnym parowaniu, która w niektórych przypadkach może przewyższać transpirację szparkową. Rośliny występujące w suchych i gorących siedliskach (sukulenty, suchorośla) cechują się grubą warstwą kutykuli, w związku z czym transpiracja kutykularna stanowi znikomy procent ogólnego parowania bądź w ogóle nie występuje u tych gatunków.
Transpiracja szparkowa
Transpiracja szparkowa odbywa się przez aparaty szparkowe składające się z otworów (szparek) otoczonych dwoma komórkami przyszparkowymi, które zlokalizowane są w skórce (epidermie) liścia. Proces transpiracji rozpoczyna się od parowania wody z powierzchni komórek miękiszu asymilacyjnego (gąbczastego i palisadowego); powstała w wyniku tego procesu para wodna z przestworów międzykomórkowych dostaje się do komory powietrznej i następnie dyfunduje na zewnątrz poprzez szparki.
Transpiracja szparkowa stanowi ok. 75-90% transpiracji ogólnej. Intensywność tego typu transpiracji regulowana jest ruchami aparatów szparkowych. Otwieranie się szparek spowodowane jest wzrostem turgoru (uwodnienia) w komórkach przyszparkowych oraz wnikaniem do ich wnętrza jonów potasu (K⁺) i jonów chlorkowych (Cl⁻). Spadek turgoru (utrata wody z komórek przyszparkowych) wywołany jest wydostawaniem się jonów K⁺ i Cl⁻ na zewnątrz, co w konsekwencji prowadzi do zamknięcia się szparki.
Otwieranie się szparek stymulowane jest u większości roślin przez obecność światła, dodatni bilans wodny oraz niskie stężenie dwutlenku węglabilansu wodnego oraz wysokiego stężenia CO₂ lub kwasu abscysynowego.
Natężenie transpiracji
Natężenie (intensywność) transpiracji definiuje się jako ilość wyparowanej wody (g) na jednostkę powierzchni liścia (dm²) w jednostce czasu (h). Wielkość ta przyjmuje wartości od 0,1 do 3,0 [g/dm²·h]. Kukurydza w ciągu jednego sezonu wegetacyjnego może wyparować do ok. 180 kg wody, drzewo – wielokrotnie więcej (np. drzewa o powierzchni liści 0,5 ha mogą wyparować ok. 250 kg wody w ciągu godziny).
Natężenie transpiracji zależy od następujących czynników:
- gatunku i wieku rośliny (wielkość powierzchni parującej, ilość aparatów szparkowych, grubość kutykuli, wielkość systemu korzeniowego
- wilgotności powietrza (wysoka wilgotność obniża transpirację, gdyż powietrze jest nasycone parą wodną);
- temperatury powietrza (wysoka temperatura zwiększa transpirację – otwieranie się szparek, spadek wilgotności powietrza);
- wiatru (zwiększa transpirację – usuwanie wilgotnego powietrza z bezpośredniego sąsiedztwa liści);
- natężenia światła (zwiększa transpirację – otwieranie się szparek i nagrzewanie się liści);
- zawartości wody w glebie (niedostatek wody w glebie obniża transpirację – mała zawartość wody w liściach skutkuje zamykaniem się aparatów szparkowych);
- rytmu dobowego (transpiracja w upalne dni zachodzi najintensywniej w godzinach południowych, a najsłabiej w godzinach nocnych).
Przystosowania roślin chroniące przed nadmierną transpiracją
Rośliny wykształciły różnorodne przystosowania chroniące ich organizmy przed nadmierną utratą wody w procesie transpiracji.
Zalicza się do nich:
- wytwarzanie grubej warstwy kutykuli pokrytej hydrofobową kutyną odporną na czynniki atmosferyczne;
- pokrycie skórki liścia włoskami lub warstwą wosków;
- powstawanie komór nad- i podszparkowych;
- redukcja blaszek liściowych; wytwarzanie gałęziaków (przekształconych łodyg) oraz liściaków (przekształconych ogonków liściowych) pełniących funkcje asymilacyjne.
