Transpiracija: vandens garavimas augaluose — apibrėžimas ir reikšmė

Sužinokite, kaip transpiracija — augalų vandens garavimas — veikia vandens ciklą, augalų sveikatą ir dirvos drėgmę; priežastys, reikšmė ir veiksniai vienoje vietoje.

Transpiracija - tai vandens garavimas iš augalų, ypač lapų. Tai viena iš vandens pernašos rūšių ir vandens ciklo dalis. Augalo prarandamo vandens kiekis priklauso nuo jo dydžio, šviesos intensyvumo, temperatūros, drėgmės, vėjo greičio ir dirvožemio aprūpinimo vandeniu.

Pirmasis transpiraciją nustatė anglų dvasininkas Stephenas Halesas (1677 m. rugsėjo 17 d. - 1761 m. sausio 4 d.). Jis įrodė tai, kuo iki šiol manoma, kad vandens molekulių garavimas iš lapų yra pagrindinė jėga, traukianti vandens stulpelį aukštyn nuo jo ištakų šaknyse.

Kas vyksta vykstant transpiracijai

Transpiracija vyksta, kai vanduo iš augalų audinių išgaruoja į atmosferą. Daugiausia vandens išgaruoja per mažus porėtas darinukus – stomatas, esančius lapų epidermyje. Vanduo, garuodamas iš lapų paviršiaus ir tarpuose tarp palisadinio ir spongiozinių audinių, sukuria trauką, kuri per ksilemą iškelia vandenį ir ištirpusias maisto medžiagas iš šaknų į stiebą ir lapus.

Transpiracijos tipai

• Stomatalinė transpiracija – vyksta per stomatas; sudaro didžiąją dalį augalų vandens nuostolių.
• Kutikulinė transpiracija – per vaškinį kutikulės sluoksnį; paprastai mažesnė nei stomatalinė, bet svarbi sausų sąlygų metu.
• Lenticelinė transpiracija – per lenticeles ant stiebų ar žievės; svarbi tam tikroms rūšims, ypač žiemą arba kai lapai nukritę.

Reguliacija ir mechanizmai

Stomatų atsidarymas ir užsidarymas reguliuojamas specialiųjų ląstelių – vartelių ląstelių (guard cells). Šias ląsteles veikia:

• šviesa (ypač mėlyna šviesa skatina atsidarymą);
• anglies dioksido koncentracija lapų viduje (aukštas CO2 skatina užsidarymą);
• dirvožemio drėgmė ir vandens stresas (vandens stygius dažniau verčia stomatas užsiverti);
• hormonai, ypač abscizinė rūgštis (ABA), kuri siunčia signalą uždaryti stomatus sausros metu.

Veiksniai, lemiantys transpiracijos greitį

• Temperatūra: aukštesnė temperatūra didina garavimą.
• Vandens garų slėgio gradientas (oro santykinė drėgmė): sausesnis oras didina transpiraciją.
• Vėjo greitis: vėjas pašalina drėgną oro sluoksnį prie lapo paviršiaus ir padidina nuostolius.
• Šviesa: skatina stomatų atsidarymą ir fotosintezę, todėl didina transpiraciją.
• Augalo anatomija ir fiziologija: lapo dydis, storis, kutikulės storis, stomatų tankis.

Reikšmė augalui ir aplinkai

• Vandens ir mineralų transportas: transpiracija sukuria trauką, kuri padeda pakelti vandenį su ištirpusiomis mineralinėmis medžiagomis iš šaknų į lapus.
• Aušinimas: garavimas šalina šilumą, padeda reguliuoti lapų temperatūrą ir apsaugo nuo perkaitimo.
• Fotosintezės sąlygos: stomatų atsidarymas leidžia įeiti CO2, reikalingam fotosintezei; tačiau kartu tai lemia vandens netekimą, todėl augalas turi balansuoti.
• Ekologinė reikšmė: augalų transpiracija prisideda prie vietinių drėgmės sąlygų, mikroklimato formavimo ir netgi didesnių atmosferos ciklų (pvz., miško poveikis krituliams).

Moksliniai atradimai ir istorinė pastaba

Stephenas Halesas pirmasis kiekybiškai tyrinėjo vandens pertekliaus judėjimą augaluose ir parodė, kad lapų garavimas gali sukelti vandens kėlimą per stiebus. Vėliau teoriją apie kohezijos-įtempimo mechanizmą (cohesion-tension theory), paaiškinančią, kaip vanduo be pumpavimo gali kilti aukštyn medelyne, išplėtojo mokslininkai kaip Henry Dixon ir John Joly XIX a. pabaigoje.

Kaip matuojama transpiracija

• Potometrai: paprasti laboratoriniai įrankiai, matuojantys augalo suvartoto vandens kiekį per tam tikrą laiką.
• Lizimetrai: matuoja vandens išgaravimą ir augalų poreikį lauke ar lauko sąlygomis.
• Srauto matuokliai (sap flow sensors): matuoja sapo tekėjimo greitį stiebe.
• Porometrai ir gleitimo matuokliai: matuoja stomatų laidumą ir transpiracijos greitį mažesniu mastu.

Transpiracijos greitis dažnai išreiškiamas kaip vandens tūris per vienetą laiko (mm per dieną arba mmol H2O m^-2 s^-1 stomatinių laidumų kontekste).

Adaptacijos ir taikymas ūkininkavime

Augalai prisitaikė prie skirtingų sąlygų sumažindami transpiraciją: storos kutikulės, mažesnis lapų paviršius, susisukę ar dygliuoti lapai, gilios šaknys arba CAM fotosintezės ciklas dykumų augaluose. Žemės ūkyje transpiracijos supratimas svarbus laistymo planavimui, veislių atrankai sausrai atsparioms kultūroms ir vandens resursų valdymui.

Trumpai: transpiracija yra gyvybiškai svarbus procesas augalų fiziologijoje ir ekologijoje — ji palaiko vandens ir maistinių medžiagų judėjimą, reguliuoja temperatūrą ir jungiasi su fotosinteze, tuo pačiu reikalaujant tinkamo balanso tarp vandens taupymo ir augimo.

Paieška pagal raidę