Transpirācija — kā augi zaudē ūdeni: mehānisms, faktori un nozīme

Uzziniet, kā transpirācija — ūdens iztvaikošana no lapām — darbojas, kādi faktori to ietekmē un kāda nozīme augiem, lauksaimniecībai un klimatam.

Transpirācija ir ūdens iztvaikošana no augiem, īpaši lapām. Tas ir pārvietošanas veids un daļa no ūdens cikla. Ūdens daudzums, ko zaudē augs, ir atkarīgs no tā lieluma, gaismas intensitātes, temperatūras, mitruma, vēja ātruma un augsnes apgādes ar ūdeni.

Transpirāciju pirmais izstrādāja angļu garīdznieks Stīvens Heilss (Stephen Hales, 1677. gada 17. septembris - 1761. gada 4. janvāris). Viņš pierādīja to, ko joprojām uzskata, ka ūdens molekulu iztvaikošana no lapām ir galvenais spēks, kas virza ūdens kolonnu augšup no tās saknēm.

Kā transpirācija darbojas

Transpirācija sākas, kad ūdens iztvaiko no iekšējām lapu virsmām un tiek izvadīts caur stomātām — mikroskopiskām spraugām lapu epidermā. Stomatu atvēršanās samazina gaisa spiediena starpību starp lapas iekšpusi un apkārtējo vidi, tādējādi radot zemu parciālā ūdens tvaika spiedienu lapas audos. Šis spiediena gradients izraisa ūdens kustību no saknēm caur kātiem un zariem līdz lapām, ko pastiprina ūdens molekulu kohēzija un adhēzija (ko apraksta cohesion–tension teorija).

Transpirācijas veidi

• Stomatālā transpirācija — notiek caur stomātām; parasti veido lielāko daļu no kopējās transpirācijas.
• Kutikulārā transpirācija — ūdens iztvaiko caur vaskaino kutikulu uz lapu virsmas; parasti neliela daļa, bet sausos apstākļos var būt nozīmīga.
• Lenticelārā transpirācija — notiek caur lenticelēm uz stumbriem un saknēm; svarīga koku un dažādu biezāku audu augiem.

Faktori, kas ietekmē transpirāciju

• Gaisma — stimulē stomatu atvēršanos un palielina fotosintēzi, tādējādi palielinot transpirāciju.
• Temperatūra — augstāka temperatūra paātrina ūdens tvaikošanos no lapām.
• Gaisa mitrums — zemāks relatīvais mitrums palielina parciālā spiediena gradientu un transpirāciju.
• Vējš — noņem mitruma slāni pie lapu virsmas, palielinot iztvaikošanas ātrumu.
• Sakņu ūdens pieejamība — pie ierobežota ūdens daudzuma augi var aizvērt stomatas, samazinot transpirāciju.
• Auguma izmērs un lapu laukums — lielākas lapas un vairāk lapu virsmas nozīmē lielāku ūdens zudumu.
• Stomatu blīvums un atvērumu kontrole — sugu un šķirņu atšķirības stomatu skaitā un regulācijā ietekmē transpirācijas līmeni.

Kā transpirāciju mēra

• Potometrs — vienkāršs ierīces tips, ar kuru mēra ūdens patēriņu izolētam stiebram vai augam.
• Porometrs / stomatometrs — mēra stomatu vadītspēju vai lapu gāzu apmaiņu tieši.
• Lizimetrs — lauka mēroga ierīce, kas nosaka ūdens patēriņu augsnē paaugstinātā parcelas masas izmaiņu ceļā.
• Gāzu apmaiņas sistēmas — precīzas ierīces fotosintēzes un transpirācijas mērīšanai kontrolētos apstākļos.

Transpirācijas nozīme

• Viegla šķidruma kolonnas paaugstināšana — transpirācija palīdz pacelt ūdeni no saknēm uz lapām.
• Nutrientu pārvade — ūdens plūsma transportē minerālvielas no augsnes uz augšējiem orgāniem.
• Temperatūras regulācija — iztvaikošana atdzesē lapas, samazinot pārkaršanu (gluži kā svīšana dzīvniekiem).
• Ekoloģiskais ietekmes aspekts — augi ar lielu transpirāciju ietekmē vietējo mikroklimatu un ūdens ciklu.
• Risks — pārāk liela transpirācija sausuma apstākļos var izraisīt ūdens deficītu, stomatu aizvēršanos un kavitāciju xilemas stūros.

Pielāgojumi un stratēģijas sausumam

• Blīva, vaskaina kutikula, kas samazina kutikulāro iztvaikošanu.
• Stomatu atvēršanās tikai naktī (CAM augi) vai ierobežota atvēršanās dienā (daži sukulenti).
• Lapojuma samazināšana, lapu liešana vai to rullēšanās, trihomi (matiņi) — visi šie samazina iztvaikojošo virsmu vai palēnina gaisa plūsmu.
• Fotosintēzes ceļu adaptācijas (C4, CAM) samazina ūdens izmaksas fotosintēzei sausās vidēs.

Praktiskā nozīme lauksaimniecībā un dārzniecībā

Transpirācijas izpratne palīdz optimizēt laistīšanu, izvēlēties sausumizturīgas šķirnes un plānot kultūraugu stādījumus saskaņā ar vietējiem klimatiskajiem apstākļiem. Zaļumnieki izmanto segumu audumus un mulčēšanu, lai pazeminātu augsnes tvaiku zudumus, savukārt selekcionāri meklē šķirnes ar labu ūdens lietderības koeficientu.

Kopsavilkums

Transpirācija ir vitāli svarīgs process augiem: tas nodrošina ūdens un barības vielu kustību, palīdz regulēt lapu temperatūru un ietekmē lokālo klimatu. Tā ir sarežģīta mijiedarbība starp augiem un vidi, ko ietekmē gan fizioloģiskie mehānismi (stomatu darbība, xilemas spiediens), gan vides faktori (gaisma, temperatūra, mitrums, vējš). Sapratne par transpirāciju ir būtiska gan fundamentālai augkopības zinātnei, gan praktiskai lauksaimniecības un resursu pārvaldībai.

Meklēt pēc burta