Thoát hơi nước ở thực vật là quá trình quan trọng nhất trong sinh lý của thế giới thực vật.
Thoát hơi nước ở thực vật là một quá trình trao đổi nước tự nhiên giữa thế giới thực vật và không khí trong khí quyển. Nghiên cứu của các nhà khoa học đã chỉ ra rằng lượng ẩm bay hơi hàng ngày vượt quá đáng kể lượng nước chứa trong cây. Hiện tượng này có tầm quan trọng hàng đầu trong cuộc sống của bất kỳ sinh vật thực vật nào phát triển trong điều kiện nhà kính hoặc trên bãi đất trống. Từ ấn phẩm này, bạn sẽ tìm hiểu quá trình thoát hơi nước ở thực vật là gì, làm quen với các giống và phương pháp điều chỉnh quá trình này.
Cơ chế thoát hơi nước
Thoát hơi nước là quá trình di chuyển chất lỏng qua cơ thể thực vật và làm bốc hơi nó từ phần mặt đất của cây. Lá, thân, hoa, quả và hệ thống rễ của sinh vật thực vật tham gia vào quá trình thoát hơi nước.
Tại sao cây cần thoát hơi nước? Thoát hơi nước cho phép cây nhận các chất dinh dưỡng và các nguyên tố vi lượng hòa tan trong nước từ đất.
Cơ chế hoạt động như sau:
- Được giải phóng khỏi độ ẩm dư thừa, áp suất âm được tạo ra trong các mô thực vật mang nước.
- Chân không "kéo" hơi ẩm từ các tế bào lân cận của xylem, và do đó, dọc theo một chuỗi, trực tiếp đến các tế bào hút của hệ thống rễ.
Thông qua quá trình bay hơi, thực vật điều chỉnh nhiệt độ một cách tự nhiên, bảo vệ chúng khỏi quá nóng. Nó đã được chứng minh rằng nhiệt độ của tấm thoát hơi nước thấp hơn so với độ ẩm không bay hơi. Sự khác biệt lên tới 7 ° C.
Thực vật có hai kiểu trao đổi ẩm:
- qua khí khổng;
- qua lớp biểu bì.
Để hiểu nguyên lý hoạt động của hiện tượng này, cần nhớ lại cấu trúc của tấm từ khóa học sinh học ở trường.
Lá cây bao gồm:
- Các tế bào biểu bì tạo thành lớp bảo vệ chính.
- Lớp biểu bì là một lớp bảo vệ (bên ngoài) như sáp.
- Mesophyll hay "cùi" là mô chính nằm giữa các lớp ngoài của biểu bì.
- Các đường gân là “động mạch vận chuyển” của lá, cùng với đó, độ ẩm bão hòa với các chất dinh dưỡng sẽ di chuyển.
- Các miệng là các lỗ trên biểu bì kiểm soát sự trao đổi khí của cây.
Với sự thoát hơi nước ở khí khổng, quá trình thoát hơi nước xảy ra theo hai giai đoạn:
- Sự chuyển ẩm từ pha lỏng sang pha hơi. Nước lỏng được tìm thấy trong màng tế bào. Hơi nước được hình thành trong gian bào.
- Giải phóng hơi ẩm vào khí quyển qua miệng của biểu bì.
Với sự trao đổi độ ẩm khí khổng, cây có thể điều chỉnh mức độ thoát hơi nước. Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét cơ chế của quá trình này.
Sự thoát hơi nước ở các lá mầm điều chỉnh sự thoát hơi nước từ bề mặt lá khi miệng lá khép lại. Tốc độ bay hơi của chất lỏng phụ thuộc vào độ dày của lớp biểu bì và tuổi của cây.
Cần biết rằng mức độ thoát hơi nước ở miệng bằng 80 đến 90% lượng thoát hơi nước của toàn bộ lá. Đó là lý do tại sao cơ chế này là cơ quan điều chỉnh chính của tốc độ bay hơi ở thực vật.
Lá là cơ quan thoát hơi nước
Chúng tôi đã phân tích thoát hơi nước là gì. Bây giờ cần phải hiểu lá đóng vai trò gì trong cơ chế này.
Do diện tích thoát hơi nước lớn nên lá là nơi khuếch tán chính của cây. Quá trình thoát hơi nước bắt đầu từ dưới cùng của lá qua các miệng hở, qua đó oxy và carbon dioxide được trao đổi giữa cây và không khí xung quanh.
Cơ chế mở khí khổng như sau:
- Các ô bảo vệ được đặt xung quanh lỗ thoát nước.
- Với sự gia tăng thể tích, chúng kéo căng các lỗ trên biểu bì, làm tăng độ mở của khí khổng.
Quá trình ngược lại xảy ra với sự giảm thể tích của các tế bào bảo vệ, các bức tường của chúng không còn ảnh hưởng đến các khoảng trống của khí khổng.
Cường độ thoát hơi nước
Tốc độ thoát hơi nước là lượng ẩm bay hơi với dm2 thực vật trên một đơn vị thời gian. Thông số này được quy định bởi độ mở của các lỗ khí khổng, do đó, phụ thuộc vào lượng ánh sáng chiếu vào cây. Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét ánh sáng ảnh hưởng như thế nào đến cường độ thoát hơi nước.
Sự biến dạng của tế bào biểu bì xảy ra dưới ảnh hưởng của quá trình quang hợp, trong đó tinh bột được chuyển hóa thành đường.
- Thực vật bắt đầu quá trình quang hợp dưới ánh sáng. Áp suất trong các tế bào bảo vệ tăng lên, làm cho nó có thể hút nước từ các tế bào lân cận của biểu bì. Thể tích tế bào tăng lên, khí khổng mở ra.
- Vào buổi tối và ban đêm, đường được chuyển hóa thành tinh bột, trong đó các tế bào biểu bì “bơm” độ ẩm từ các tế bào bảo vệ của cây. Thể tích của chúng giảm dần, khí khổng đóng lại.
Ngoài ánh sáng, cường độ thoát hơi nước còn chịu ảnh hưởng của gió và các đặc điểm vật lý của không khí:
- Độ ẩm của không khí càng thấp thì nước bay hơi càng nhanh và do đó tốc độ trao đổi ẩm càng lớn.
- Khi nhiệt độ tăng, tính đàn hồi của hơi nước tăng lên, làm giảm đặc tính độ ẩm của môi trường và tăng thể tích nước bay hơi.
- Dưới tác động của gió, tốc độ bay hơi nước tăng lên đáng kể, do đó làm tăng tốc độ chuyển không khí ẩm từ bề mặt lá, làm tăng trao đổi nước.
Để xác định thông số này, không nên quên mức độ ẩm của đất. Nếu không đủ, tức là cây thiếu nó. Giảm lượng ẩm trong cơ thể thực vật tự động thay đổi tốc độ bay hơi.
Sự thay đổi trong ngày của sự thoát hơi nước
Trong ngày, mức độ thoát hơi nước của cây thay đổi:
- Vào ban đêm, quá trình trao đổi nước giữa cây và không khí xung quanh thực tế dừng lại. Điều này là do sự vắng mặt của mặt trời, sự đóng lại của các lỗ của biểu bì, giảm nhiệt độ của không khí và tăng độ ẩm của nó.
- Vào lúc bình minh, các miệng mở. Mức độ bộc lộ của chúng tăng lên khi có sự thay đổi về độ chiếu sáng, các chỉ số khí hậu và vật lý của các khối khí.
- Cường độ thoát hơi nước tối đa ở thực vật quan sát được vào buổi trưa, đến 12-13 giờ. Quá trình này chịu ảnh hưởng của cường độ ánh sáng mặt trời.
- Với độ ẩm không đủ vào ban ngày, cường độ thay nước có thể giảm. Cơ chế này cho phép cây giảm đáng kể sự mất độ ẩm bằng cách tự bảo vệ khỏi bị héo.
- Với sự giảm độ cách nhiệt của mặt trời vào các giờ buổi tối, cường độ thoát hơi nước lại tăng lên.
Quá trình trao đổi ẩm hàng ngày cũng phụ thuộc vào loại cây và tuổi cây, vùng sinh trưởng và cách bố trí của lá.
Có cây xương rồng, sự gia tăng mức độ thoát hơi nước chỉ xảy ra vào ban đêm, khi miệng hoàn toàn mở. Ở thực vật, các tán lá quay về phía chân trời, quá trình này bắt đầu ngay lập tức với những tia nắng đầu tiên.