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Formas de transpiración y su importancia fisiológica.

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Por lo tanto, una pequeña diferencia en la humedad relativa conduce a una depresión significativa de su potencial hídrico. Entonces, a una humedad relativa del 100%, el potencial hídrico es cero, a una humedad de 99.6 - 0.5 MPa, al 99 y 97%, es -1.36 y -4.0 MPa, respectivamente. La humedad relativa del aire en el verano a menudo no supera el 60%, el potencial de agua al mismo tiempo disminuye a -68 MPa, y durante un viento seco (30% de humedad) la depresión del potencial de agua alcanza los 200 MPa.

Transpiración cuticular. Desde el principio de la existencia de plantas terrestres, surgió un dilema: la asimilación de CO2 de la atmósfera requiere un intercambio intenso de gases, la prevención de una pérdida significativa de agua es posible solo si hay un buen aislamiento del aire ambiente, que tiene valores de potencial de agua extremadamente bajos. El principal problema del intercambio de gases, como lo expresó O. Shtokker (1923), es "maniobrar entre la sed y el hambre".

El mantenimiento de la homeostasis del agua de la hoja se logra mediante la presencia de tejido epidérmico epitelial, que es una capa de células más bien adyacentes, cuyas paredes externas están engrosadas. Fuera de la epidermis se cubre con una cutícula, que incluye cutin - ésteres poliméricos de ácidos oximonocarbonicos que contienen 16-28 átomos de carbono y 2-3 grupos hidroxilo. La cutícula también incluye platos. cera. Los túbulos, llenos de una red suelta de fibrillas de celulosa, salen del plasmalema de las células epidérmicas a la cutícula. Sirven como vías polares para la absorción y excreción de sustancias por la hoja.

Difusión cuticular resistencia en la mayoría de los casos muy grande. Depende del grosor de la cutícula, la ubicación, la densidad y el número de capas de kután y cera. La formación de estructuras aislantes en la superficie de las hojas se ve fuertemente afectada por las características de las especies y la edad de las plantas, así como las condiciones para su crecimiento. Con la sequía atmosférica y del suelo, las hojas adultas suelen tener una cutícula más gruesa y un recubrimiento de cera más grueso.. La protección cuticular contra la transpiración es muy efectiva. En las hojas adultas, la transpiración cuticular representa el 10-20% de la evaporación total del agua. Por ejemplo, en los árboles frutales de pepita, mide 120-160 mg / dm 2 h.

La cutícula tiene una propiedad única debido a las peculiaridades de su composición: cambiar la conductividad hidráulica en función del contenido de agua. Cuando las capas externas de la epidermis se están secando, las capas hidrófobas de la cutícula se acercan.por lo tanto, la resistencia cuticular entre el interet se duplica. A bajas temperaturas, también aumenta. Y viceversa Con el aumento de la hidratación de la epidermis, la cutícula se hincha. Debido a la hidratación de los grupos carboxilo e hidroxi, aflojadoLa resistencia cuticular a la difusión se reduce significativamente. y aumenta la transpiración. Así, la pérdida de agua a través de la cutícula. hoja regulada. Por la noche, por ejemplo, con una hinchazón más fuerte de la cutícula, la transpiración cuticular es más intensa que durante el día. Las hojas humedecidas pueden absorber agua a través de la cutícula.

Transpiracion normal. La principal vía de comunicación de la hoja mesófila con la atmósfera es el estoma. El proceso de transpiración estomática se puede dividir en varias etapas (¡Ver la figura!).

Per e y t a p - evaporación del agua de la superficie celular hacia los espacios intercelulares. Cada célula del mesófilo, al menos con uno de sus lados, limita con el espacio extracelular. La superficie de todas las paredes celulares en contacto con los espacios intercelulares excede la superficie de la hoja aproximadamente en 10-30 tiempos Cabe señalar que ya en esta etapa la planta es capaz de regular la transpiración. La reducción de la evaporación de agua en el espacio intercelular se logra al menos por dos mecanismos. La primera Debido a los cambios en la capacidad de retención de agua del citoplasma por Aumentar la fijación osmótica y coloidal del agua., su compartimentación en orgánulos celulares individuales y reduce la permeabilidad de la membrana. El segundo El mecanismo se asocia con una disminución de la hidratación de la pared celular. El obtuvo el nombre mecanismo de inicio de secado, o regulación de la raíz de la transpiración.

Con una disminución en el suministro de agua desde la raíz y un aumento en la capacidad de retención de agua. Por lo tanto, con los estomas abiertos, la transpiración disminuye debido a una disminución en la cantidad de vapor de agua en los espacios intercelulares. Es Extraordinario método de regulación de la transpiración., lo que representa un beneficio indudable para las plantas en la hoja ya que permite reducir el consumo de agua sin dañar la asimilación del dióxido de carbono. Algodón Este método de regulación de la transpiración prevalece. En plantas de moderado. Se expresa regulación extraordinaria de la zona. en menor medida: La transpiración se puede reducir en un 30% sin cerrar los estomas. Las posibilidades de regulación extra regulatoria dependen en gran medida de las condiciones de crecimiento y la edad de las plantas. Por ejemplo, la optimización de la nutrición mineral aumenta la capacidad de retención de agua de los tejidos y disminuye con el envejecimiento de las hojas.

En t sobre r sobre th t y p - la liberación de vapor de agua de los espacios intercelulares a través de las grietas estomáticas. El número de estomas y su ubicación varían mucho entre las diferentes especies de plantas. Los xerófitos (plantas de hábitats secos) por unidad de área generalmente tienen menos estomas que los mesófitos. Además, sus estomas a menudo están hundidos en la superficie de la hoja altamente cutinizada, lo que reduce la pérdida de agua. En la mayoría de los cultivos, los estomas se localizan principalmente. desde la parte inferior de la hoja (tab.). Este es uno de los dispositivos para menos agua.

El número de estomas en los cultivos, piezas / cm 2.

Que es la transpiracion

Transpiración - es un proceso fisiológico controlado del movimiento del agua a través de los órganos del organismo, lo que resulta en su pérdida por evaporación.

Por lo tanto, bajo la influencia de los factores atmosféricos, las reservas de agua en los órganos de superficie de la planta se consumen constantemente y, por lo tanto, se deben reponer todo el tiempo debido a nuevos insumos. A medida que el agua se evapora en las células de la planta, surge una cierta fuerza de succión, que "extrae" el agua de las células vecinas y, a lo largo de la cadena, hasta las raíces. Por lo tanto, el "motor" principal del flujo de agua de las raíces a las hojas está ubicado en las partes superiores de las plantas, que, para decirlo simplemente, funcionan como pequeñas bombas. Si profundiza un poco más en el proceso, el intercambio de agua en la vida de las plantas es la siguiente cadena: extraer el agua del suelo por las raíces, elevarla a los órganos de la superficie y evaporarse. Estos tres procesos están en constante interacción. En las células del sistema radicular de la planta, se forma la llamada presión osmótica, bajo la influencia de la cual el agua en el suelo es activamente absorbida por las raíces.

Cuando, como resultado de la aparición de un gran número de hojas y un aumento en la temperatura ambiente, el agua comienza a ser aspirada por la propia atmósfera, existe un déficit de presión en los recipientes de las plantas, que se transmite hacia las raíces y las empuja hacia el nuevo "trabajo". Como puede ver, el sistema de raíces de la planta extrae el agua del suelo bajo la influencia de dos fuerzas: la propia, activa y pasiva, que se transmite desde arriba y que es causada por la transpiración.

¿Qué papel juega la transpiración en la fisiología vegetal?

El proceso de transpiración juega un papel muy importante en la vida de las plantas.

En primer lugar, debe entenderse que Es la transpiración que proporciona a las plantas una protección contra el sobrecalentamiento. Si en un día soleado y brillante medimos la temperatura de una hoja sana y descolorida en la misma planta, la diferencia puede ser de hasta siete grados, y si una hoja descolorida bajo el sol puede ser más caliente que el aire circundante, entonces la temperatura de la hoja transpirante es generalmente varios grados más baja. ! Esto sugiere que los procesos de transpiración que tienen lugar en una hoja sana le permiten enfriarse, de lo contrario, la hoja se sobrecalienta y muere.

Finalmente, la transpiración es una fuerza sorprendente que puede hacer que el agua suba dentro de la planta a lo largo de su altura, lo cual es de gran importancia, por ejemplo, para los árboles altos, cuyas hojas superiores, debido al proceso en cuestión, pueden recibir la cantidad necesaria de humedad y nutrientes.

Tipos de transpiracion

Hay dos tipos de transpiración: estomática y cuticular. Para entender qué es una y las otras especies, recordamos de las lecciones de botánica la estructura de la hoja, ya que este órgano de la planta es el principal en el proceso de transpiración.

Entonces La lámina consta de los siguientes tejidos:

  • La piel (epidermis) es la cubierta externa de la hoja, que es una sola fila de células, estrechamente interconectadas para garantizar la protección de los tejidos internos contra las bacterias, el daño mecánico y el secado. En la parte superior de esta capa hay a menudo una cera protectora adicional, llamada cutícula,
  • el tejido principal (mesófilo), que se encuentra dentro de dos capas de la epidermis (superior e inferior),
  • Venas a lo largo de las cuales el agua se mueve y los nutrientes se disuelven en ella.
  • Los estomas son células de bloqueo especiales y la abertura entre ellas, debajo de la cual hay una cavidad de aire. Las células estomáticas pueden cerrarse y abrirse dependiendo de si hay suficiente agua en ellas. Es a través de estas células que se lleva a cabo principalmente el proceso de evaporación de agua e intercambio de gases.

Primero, el agua comienza a evaporarse de la superficie del tejido principal de las células. Como resultado, estas células pierden humedad, los meniscos de agua en los capilares se doblan hacia adentro, la tensión de la superficie aumenta y el proceso adicional de evaporación del agua se vuelve difícil, lo que permite que la planta ahorre agua de manera significativa. Luego, el agua evaporada sale a través de las grietas estomáticas. Mientras los estomas estén abiertos, el agua se evapora de la hoja al mismo ritmo que la superficie del agua, es decir, la difusión a través de los estomas es muy alta.

El hecho es que con la misma área, el agua se evapora más rápidamente a través de varios orificios pequeños ubicados a cierta distancia que a través de uno grande. Incluso después de que los estomas se cierran a la mitad, la intensidad de la transpiración permanece casi tan alta. Pero cuando los estomas se cierran, la transpiración disminuye varias veces.

La cantidad de estomas y su ubicación en diferentes plantas no es la misma, en algunas especies solo están en el lado interno de la hoja, en otras, tanto de arriba como de abajo, sin embargo, como se puede ver de lo anterior, no tanto el número de estomas afecta la velocidad de evaporación, sino el grado de apertura: Si hay mucha agua en la célula, los estomas se abren, cuando se produce una deficiencia: las células de cierre se enderezan, el ancho del intestino estomático disminuye y el estoma se cierra.

Cuticular

La cutícula, al igual que los estomas, tiene la capacidad de responder al grado de saturación de la hoja con agua. Los pelos en la superficie de la hoja protegen la hoja del aire y los movimientos de la luz solar, lo que reduce la pérdida de agua. Cuando los estomas están cerrados, la transpiración cuticular es particularmente importante. La intensidad de este tipo de transpiración depende del grosor de la cutícula (cuanto más gruesa es la capa, menor es la evaporación). La edad de la planta también es de gran importancia: las hojas de agua sobre las hojas maduras representan solo el 10% de todo el proceso de transpiración, mientras que en las más jóvenes pueden llegar a la mitad. Sin embargo, un aumento en la transpiración cuticular se observa en hojas demasiado viejas, si su capa protectora está dañada por la edad, grietas o grietas.

Factores que afectan el proceso de transpiración.

Como se mencionó anteriormente, la intensidad de la transpiración está determinada principalmente por el grado de saturación de las células de la hoja de la planta con agua. A su vez, esta condición se ve afectada principalmente por las condiciones externas: la humedad, la temperatura y la cantidad de luz.

Está claro que con el aire seco los procesos de evaporación se producen con mayor intensidad. Pero la humedad del suelo afecta la transpiración de manera opuesta: cuanto más seca está la tierra, menos agua ingresa a la planta, mayor es su déficit y, en consecuencia, menos transpiración.

Con el aumento de la temperatura, la transpiración también aumenta. Sin embargo, tal vez el factor principal que afecta a la transpiración es todavía la luz. Cuando la hoja absorbe la luz solar, la temperatura de la hoja aumenta y, en consecuencia, los estomas se abren y la tasa de transpiración aumenta.

Según la influencia de la luz en los movimientos de los estomas, hay incluso tres grupos principales de plantas según el curso diario de la transpiración. En el primer grupo, los estomas se cierran por la noche, por la mañana se abren y se mueven durante las horas del día, dependiendo de la presencia o ausencia del déficit hídrico. En el segundo grupo, el estado nocturno de los estomas es un "cambio" del día (si estuvieron abiertos durante el día, se cerraron por la noche y viceversa). En el tercer grupo, durante el día, el estado de los estomas depende de la saturación de la hoja con agua, pero por la noche siempre están abiertos. Como ejemplos de los representantes del primer grupo, se pueden citar algunas plantas de cereal; al segundo grupo se incluyen las plantas de hojas finas, por ejemplo, guisantes, remolachas y trébol; al tercer grupo, la col y otros representantes del mundo de las plantas con hojas gruesas.

Pero en general, hay que decir que Por la noche, la transpiración es siempre menos intensa que durante el día, porque a esta hora del día la temperatura es más baja, no hay luz y, por el contrario, aumenta la humedad. Durante las horas del día, la transpiración suele ser más productiva al mediodía, y con una disminución de la actividad solar, este proceso se ralentiza.

La relación de la intensidad de transpiración de una unidad de área de superficie de una lámina por unidad de tiempo a la evaporación de un área similar de superficie de agua libre se llama transpiración relativa.

¿Cómo es el ajuste del balance de agua?

La planta absorbe la mayor parte del agua del suelo a través del sistema radicular.

Además de las raíces, algunas plantas tienen la capacidad de absorber el agua y los órganos del suelo (por ejemplo, los musgos y los líquenes absorben la humedad en toda su superficie).

El agua que ingresa a la planta se distribuye por todos sus órganos, se mueve de una célula a otra y se utiliza para los procesos necesarios para la vida de la planta. Se gasta una pequeña cantidad de humedad en la fotosíntesis, pero la mayor parte es necesaria para mantener la plenitud de los tejidos (el llamado turgor), así como para compensar las pérdidas por transpiración (evaporación), sin las cuales la actividad vital de la planta es imposible. La humedad se evapora en cualquier contacto con el aire, por lo que este proceso ocurre en todas las partes de la planta.

Si la cantidad de agua que absorbe la planta se coordina armoniosamente con su gasto en todos estos objetivos, el balance hídrico de la planta se resuelve correctamente y el cuerpo se desarrolla normalmente. Las violaciones de este equilibrio pueden ser situacionales o prolongadas. En el proceso de evolución, muchas plantas terrestres han aprendido a lidiar con las fluctuaciones a corto plazo en el balance hídrico, pero las interrupciones a largo plazo en el suministro de agua y los procesos de evaporación, en general, conducen a la muerte de cualquier planta.

Transpiración - ¿Qué es?

Si hablamos de este concepto con más detalle, entonces la transpiración no es otra cosa que Evaporación a la atmósfera de humedad de las hojas y tallos de plantas vivas. Este fenómeno ayuda al agua que el sistema radicular aspira, a veces desde capas bastante profundas de suelo (en los desiertos, las raíces pueden alcanzar hasta veinte metros de profundidad), escalar los tallos o troncos a las hojas, flores, frutas, y aporta los minerales necesarios a todas las partes del organismo. artículos Y una nueva porción de agua con nutrientes es "succionada" debido a la transpiración en las plantas: el lugar se libera por evaporación de la humedad utilizada a través de pequeños poros en las hojas ubicadas en la parte posterior. La intensidad del movimiento del agua depende de factores externos: la hora del día, la temperatura y la humedad. En otras palabras, la planta transpira cuando la humedad del aire en su interior es más alta que la humedad de la atmósfera circundante. Está comprobado que el diez por ciento de toda la humedad que se evapora en la superficie de la Tierra se atribuye precisamente al mundo vegetal de nuestro planeta.

Importancia biológica de la transpiración.

Parafraseando una expresión conocida, se puede decir: si un fenómeno existe, significa que es necesario para algo. Esto es cierto con respecto a la transpiración. Para las plantas, es vital, y es erróneo considerarlo fatal para el mundo de la flora.

  1. El proceso de transpiración proporciona un movimiento constante de agua "desde la punta hasta la parte superior", a través de las raíces, tallos y hojas.
  2. Así es posible regular los regímenes de temperatura y agua. В самое жаркое время летнего дня листья обычно прохладнее окружающей атмосферы на три — восемь градусов.
  3. Испарение помогает разгрузить растение от излишка влаги внутри и дать место новой партии воды, полной питательными микроэлементами.
  4. La transpiración evita el sobrecalentamiento y las quemaduras de las hojas a altas temperaturas o la luz solar directa.

Pero si el agua deja más de lo que la planta logra "beber" del suelo por sus raíces, está en peligro:

  • déficit de humedad
  • atrofia
  • reduciendo la intensidad de la fotosíntesis,
  • Trastornos metabólicos dentro del organismo vegetal.

El resultado puede ser no solo marchitarse, sino incluso morir. Y, sin embargo, si las condiciones no son extremas, la planta puede regular independientemente el nivel de evaporación. Si no hay suficiente agua en la superficie desde donde se evapora, la transpiración disminuye.

Procesos de movimiento del agua.

Como ya hemos descubierto, la transpiración es un proceso fisiológico natural en el reino vegetal. Su cuerpo principal es la hoja. Dado que las hojas de las plantas son muchas, forman un área lo suficientemente grande para la evaporación. Como resultado, el potencial de agua disminuye y esta es una señal para que las células de la hoja absorban el agua de las venas del xilema. De acuerdo con el principio de la caída del dominó, se provoca el movimiento del agua desde las raíces a lo largo del xilema hasta las hojas. Formó algo parecido al motor de la parte superior. Y cuanto más activa sea la transpiración, más poderoso será el “motor” superior y más fuerte será la fuerza de succión del “motor” del inferior: el sistema de raíces.

Desde el tallo, el agua se mueve hacia la hoja, pasando a través de las venas a través del pecíolo. En el camino, las venas "suben", el número de elementos conductores se vuelve más pequeño. Las venas se transforman en traqueidas individuales, que forman una red muy densa. Retrase la humedad en una lámina de epidermis de una sola capa con una cutícula en su superficie. El agua convertida en vapor se escapa a través de los estomas, numerosas aberturas especiales del tamaño de micras que la planta puede expandir o contraer según las condiciones externas.

Mecanismo e intensidad de la transpiración.

Las plantas absorben solo una pequeña parte del volumen total de agua que se extrae del suelo: 0.2 por ciento, a veces un poco más. Todo lo demás se evapora en el aire. El mecanismo del extremo superior del motor es bastante simple. Se basa en el hecho de que generalmente no hay suficiente vapor de agua en la atmósfera, lo que significa que su potencial hídrico se puede caracterizar como negativo. Por ejemplo, a una humedad relativa del 90 por ciento, la presión atmosférica es de 140 bar. Y en la abrumadora mayoría de los representantes del reino de la flora, la presión dentro de la hoja varía entre 1 y 30 barras. Una brecha tan grande y proporciona transpiración. La deficiencia de agua, al bajar las células de las hojas a lo largo de los tallos, inevitablemente llega a las raíces. Esto obliga al motor inferior a "correr", aspirando agua del suelo. Y la evaporación de la superficie de las hojas lo eleva, junto con todas las sales minerales, hacia la parte superior.

Hay varios factores que influyen en la intensidad de la transpiración.

  1. Plantas "rellenas" con agua. Cuando alcanza un nivel crítico, los estomas se estrechan.
  2. Saturación del aire con dióxido de carbono. La mayoría de las plantas responden a la concentración excesiva por cierre de estomas.
  3. Iluminación Generalmente cuando hay luz, los estomas están abiertos. Está oscureciendo, se están cerrando.
  4. Temperatura del aire Cruzando sobre 35-40 ° С, provoca el cierre del estoma.
  5. La temperatura superficial de la propia lámina. Calentado por cada 10 ° C, la lámina cede el doble de humedad.
  6. Humedad y velocidad del viento. Cuanto más seca es la atmósfera, mayor es la transpiración.

La evaporación del agua por las plantas se realiza en tres fases:

  1. Avance desde las venas hasta las capas superiores de la mesofila.
  2. Evaporación de las paredes celulares hacia los espacios intercelulares y vacíos alrededor de los estomas, seguida de una salida al exterior.
  3. La última etapa se divide en:
  • transpiración a través de los estomas - boca,
  • evaporación a la atmósfera directamente a través de las células de la epidermis - transpiración cuticular.

Se puede dividir en dos etapas.

  1. La transición del agua desde el estado de goteo (de esta forma reside en las membranas celulares) a gaseosa en los espacios intercelulares. En este momento, la planta es capaz de regular el poder de la transpiración. Si carece de agua, existe una fuerte tensión en la raíz y en los vasos del tallo que retrasa el movimiento del agua hacia las células de la hoja. Y la evaporación se está desacelerando.
  2. La liberación de vapor a la superficie a través de los estomas. Tan pronto como el vapor de agua abandona los vacíos intercelulares, se vuelven a llenar moviendo las células de la vaina. La palanca principal para coordinar la transpiración es el grado de apertura del estoma.

Durante el día, las plantas "respiran" con diferente fuerza.

  1. Si es claro y no muy seco en el exterior, hacen la primera "respiración" profunda al amanecer, cuando los estomas se abren al máximo. Por la tarde, gradualmente se estrechan y se cierran cuando el sol se pone.
  2. En tiempo seco, esto ocurre mucho antes, a las diez u once de la mañana. Tan pronto como en la noche el calor cede, abren de nuevo hasta el atardecer.
  3. Cuando el cielo está cubierto de nubes, los estomas suelen estar abiertos hasta la noche, pero no muy anchos.

Las variaciones diarias en la pérdida de agua son comparables a los movimientos estomáticos. La transpiración está ligeramente por delante de la entrada de humedad, que no puede pasar a través de las células de la planta al mismo ritmo. Por lo tanto, durante el día hay un cierto déficit. Pero por la noche, cuando los estomas se cierran y "duermen", se llena. Pero en muchos sentidos, la situación depende de la región donde vive la planta y su tipo. Así, en cactus y euforbios los estomas se abren exclusivamente por la noche.

En un clima templado, se utilizan aproximadamente 300 gramos de agua para acumular un gramo de materia seca. En general, esta cifra puede variar de 125 a 1000 gramos.

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