植物和植物有机体的蒸腾作用是通过气孔发生的气态水分流失的过程,气孔是位于叶片中的特殊结构。
汗水与植物的各种生理过程有关,植物不断吸收和失去水分。通过这种稳态机制,大部分水的蒸发发生,因为光合作用所需的大气二氧化碳被吸收了。
Zebrina spp的气孔。(来源:AioftheStorm,通过Wikimedia Commons)
在炎热,干燥和晴天,叶子平均可以与环境交换高达100%的水分。同样,一些作者进行的计算可以估算出,在植物的生命周期中,由于汗液,它可能会损失相当于其鲜重100倍的质量。
许多植物生理学家和生态生理学家致力于“测量”植物的蒸腾速率,因为这可以为他们提供有关其生理状态甚至植物不断遭受的某些环境条件的信息。
出汗在哪里以及为什么发生?
汗液被定义为水蒸气形式的水分流失,是一个主要通过叶子发生的过程,尽管它也可以通过树皮中的小“开口”(皮孔)发生,但程度较小。茎和树枝。
由于在叶片表面和空气之间存在蒸气压梯度,因此发生了这种现象,因此可以推论它是由于叶片中内部水蒸气压力的增加而发生的。
这样,它变得比包围叶片的蒸气的蒸气量大,这会使叶片从浓度较高的区域扩散到浓度较低的区域。
气孔
百合表皮气孔。威斯科斯
由于存在“打断”叶片表面(表皮)连续性并被称为气孔的结构,因此该过程是可能的。
气孔可以从叶片中“控制”释放水蒸气,避免了从表皮组织直接扩散而蒸发,而蒸发是被动发生的,没有任何类型的控制。
气孔由两个“守卫”细胞组成,它们的形状像“香肠”或“肾脏”,形成一个孔状结构,其闭合或打开受不同的激素和环境刺激控制:
-可以说,在黑暗条件下,内部水分不足,在极端温度下,气孔保持闭合,“尝试”以避免汗液大量流失水分。
-阳光的存在,充足的水(外部和内部)和“最佳”温度促进了气孔的开放和蒸腾速率的提高。
当瓜耳细胞充满水时,它们变得肿胀,导致气孔开通。这与当水不足时(气孔保持关闭)时发生的情况相反。
出汗过程
植物蒸腾过程的方案(来源:Laurel Jules,来自Wikimedia Commons)
弄清了气孔的概念之后,出汗的过程如下:
1-在维管植物木质部中运输的水向叶组织尤其是向叶肉细胞扩散。
2-由于高温和太阳辐射,水可能蒸发;由此产生的水蒸气保留在叶肉中的特征性空气空间中(被“浓缩”)。
3-当气孔打开时,由于某些植物激素(一种调节植物生长的物质),环境条件等原因,水蒸气通过扩散而扩散到空气中。
气孔的开放意味着水蒸气从植物到大气的交换,但是同时它允许二氧化碳从空气扩散到叶组织,这一过程主要是由于浓度梯度而发生的。
影响出汗的因素
有许多因素影响蒸腾作用,尽管它们的重要性与所考虑的植物类型有关。
风速对蒸腾速率的影响(来源:DGmann)
外在因素
从环境的角度来看,汗液在很大程度上取决于太阳辐射和温度,以及土壤中水的可利用性,空气蒸汽压力的不足,风速等。
风速对蒸腾速率的影响(来源:DGmann)
对于某些植物,外部二氧化碳(CO2)的浓度也是调节汗液(气孔打开)的关键因素。一些文本表明,当内部CO2水平显着降低时,保卫室将允许气孔的开放,以利于所述气体的进入。
温度对蒸腾速率的影响(来源:DGmann)
内部因素
在解剖学上,根据叶片表面的外部特征(以及叶片表面积),蒸腾速率变化很大。在大多数维管植物中,叶子通常被“蜡状层”覆盖,这些蜡状层统称为角质层。
叶面积对蒸腾速率的影响(来源:DGmann,来自Wikimedia Commons)
角质层是高度疏水的结构(排斥水),通过简单地从叶片薄壁组织蒸发到表面防止出汗,从而防止了叶片组织细胞的完全干燥。
水蒸气滞留中是否存在“有效”角质层决定了维管植物的蒸腾速率。此外,根部的吸水能力也可以作为排汗的调节因素。
脱落酸(ABA)是一种与汗液有关的植物激素:它通过抑制水进入气孔保卫细胞所需的某些酶来促进气孔关闭,从而阻止其开放。
通常,它是一种产生的物质,可以“传达”植物根部组织中的水分缺乏。
重要性
热稳态
水是所有生命有机体最重要的自然资源之一,因此植物也不例外。因此,与植物及其周围环境之间的水交换有关的所有过程对其生存至关重要。
从热稳态的观点来看,排汗对于消散太阳辐射产生的热量至关重要。这种耗散的发生是由于以下事实:以水蒸气形式逃逸到大气中的水分子具有大量能量,这破坏了将其“保留”为液体形式的键。
水分子的逸出“留下”了比消散的能量少的大量分子,这促进了剩余的“水体”的冷却,从而促进了整个植物的冷却。
负静水压输送水
当叶片中的蒸腾速率很高时,木质部中的水柱是许多植物维管系统的一部分,它从根部迅速上升,促进了根部对水以及其他化合物和养分的吸收。地板。
因此,水分在蒸腾过程中由于叶片施加的负静水压力而从地面转移到植物内部的大气中,而负静水压力是由于水的内聚特性而产生的,从而在整个过程中保持高张力木质部中水柱的长度。
换句话说,由于叶片和大气之间存在水势梯度,水的蒸发及其通过蒸腾作用的释放提供了水向上运动所需的大部分能量。
光合作用
由于汗液不仅与蒸气形式的水分流失有关,而且还与二氧化碳进入叶面组织有关,因此该过程对于光合作用也至关重要,因为二氧化碳是必不可少的用于合成食品物质。
参考文献
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