Испарение растениями воды: Испарение воды листьями (транспирация) — урок. Биология, 6 класс.

Параграф 18. Испарение воды растениями. Листопад.

75. Объясним значение испарения для растений.
1. Терморегуляция. Испаряясь, вода охлаждает листья, стебли и другие части растения, препятствуя их перегреву и увяданию.
2. Питание. Испарение с поверхности листа вызывает непрерывное поступление к нему от корней воды с растворенными минеральными веществами.

76. Распределим разные условия, обозначенные цифрами, которые способствуют увеличению или сокращению испарения.
а) увеличению испарения — 2, 3, 6, 8    
б) сокращению испарения — 1, 4, 5, 7  

77. Объясним, почему жидкость в трубке движется в сторону сосуда.

Объем углекислого газа уменьшается, давление падает. Вода поднимается, так как семена выделяют углекислый газ, а щелочь его поглощает. Из-за щелочной реакции происходит электризация стенок сосуда. И в результате мы наблюдаем капиллярный подъем водяного столба.

78. Выясним значение листопада в жизни растений.
Зимой корни растений не могут высасывать из почвы холодную воду. Чтобы не погибнуть, деревья и кустарники сбрасывают листья. Кроме того, к осени листья растений накапливают ненужные им и вредны вещества. Во время листопада эти вещества вместе с листьями удаляются. 

79. Объясним, почему вблизи подземных теплотрасс листья опадают позже. Напишем к каким негативным последствиям это приводит.
Вблизи теплотрасс температура воздуха и почвы остается более высокой, поэтому растения дольше сохраняют зеленую окраску и не опадают. Это может привести к негативным последствиям, ведь это – вмешательство в законы природы, у растений сбиваются биоритмы.

80. Заполним таблицу.

81. Объясним, почему на защищенных лесополосами полях урожай получают выше, чем на незащищенных.
Посадки регулируют водный режим. Таяние снега на полях, защищенных лесополосами, происходит менее интенсивно. Большая часть влаги уходит с поля не поверхностным стоком и испарением, а успевает пропитывать капилляры почвы, она успевает прогреться. Всходы у выращиваемых культур получаются более дружными благодаря водорегулирующей роли, запасы влаги в период вегетации выше. Ветроломная роль лесозащитных полос заключается в сохранении большего количества снега зимой на полях. Не происходит выдувания. В степных районах, где риски ветровой эрозии достаточно высоки, лесополосы препятствуют разрушению плодородия почвы.

82. Объясним, почему иногда листья опадают в середине лета.
Таким образом растения в жаркое время сбрасывают листья для предотвращения транспирации при недостатке влаги.

83. Объясним, почему зеленые листья сложно оторвать от стебля, а пожелтевшие опадают очень легко.
Осенью в черенке листа листопадных растений (у вечнозеленых — круглый год на старых, износившихся листьях) образуется особая зона – листовой диск. В этом месте под воздействием особых ферментов происходит разрушение и заживление. Лист в этом месте отрывается, а там, где он был на побеге остается «листовой след».

<< Дыхание растений.Передвижение воды и питательных веществ в растении. >>

Ботаники показали, что у растений есть секретный способ борьбы с сухим воздухом — Газета.Ru

Ботаники показали, что у растений есть секретный способ борьбы с сухим воздухом — Газета.Ru | Новости

14 августа 2022, 18:11

close

100%

Исследователи из Австралийского национального университета Канберры, Базельского Университета и Университета Джеймса Кука выяснили, что растения могут оптимизировать испарение воды, не снижая при этом интенсивность фотосинтеза. Статья опубликована в журнале Nature Plants.

Листья растений имеют специальные поры (устьица), через которые происходит поглощение необходимого растениям углекислого газа. Но при этом увеличивается испарение воды, чрезвычайно важной для роста растения. Ученые оценили влияние влажности в помещении на влажность воздушного пространства внутри листа и способность растения фотосинтезировать.

Логично было предположить, что при понижении влажности устьица закроются, чтобы уменьшить испарение. Это, в свою очередь, привело бы к падению интенсивности фотосинтеза. Оказалось же, что фотосинтез не прекращался и даже не замедлялся, когда относительная влажность внутри листьев снижалась. Это означает, что скорость потери воды листьями оставалась постоянной при любых условиях, то есть растениям не приходилось закрывать свои устьица.

Авторы работы считают, что растения могут контролировать испарение воды с помощью особых белков — аквапоринов в мембранах клеток внутри листа. Если ученым удастся понять механизм этого, они смогут разработать более устойчивые к засухе культурные растения.

80% веса растений составляет вода, для поддержания жизни им требуется около четырех граммов воды на каждый грамм сухой массы. А для роста на один грамм сухой массы — около 300 граммов воды.

Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Новости

Дзен

Telegram

Яков Пеер

Гамбургер по-русски

О новом российском фастфуде

08:33

Владимир Трегубов

Кто вы, мистер Маск?

О бизнес-пути создателя Tesla

26.11.2022, 08:50

Мария Дегтерева

Абракадабра

О новой деловой лексике в русском языке

25.11.2022, 10:40

Дмитрий Самойлов

Священный мундиаль

О важности чемпионата мира по футболу в Катаре

24.11.2022, 08:01

Павел Вешаев

Резать нельзя оставить

О том, как предпринимателю лучше поступить с расходами бизнеса

23. 11.2022, 11:31

Найдена ошибка?

Закрыть

Спасибо за ваше сообщение, мы скоро все поправим.

Продолжить чтение

Как большие деревья, такие как секвойи, пропускают воду от корней к листьям?

На прошлой неделе мы представили общий план того, как деревья поднимают воду. Дональд Дж. Мерхаут из Monrovia Nursery Company со штаб-квартирой в Азусе, Калифорния, предоставил более подробный ответ:

«Вода часто является наиболее ограничивающим фактором для роста растений. Поэтому растения разработали эффективную систему для поглощения, перемещения , хранят и используют воду. Чтобы понять транспорт воды в растениях, сначала нужно понять устройство растений. Растения содержат обширную сеть каналов, которая состоит из тканей ксилемы и флоэмы. Этот путь транспорта воды и питательных веществ можно сравнить с сосудистая система, транспортирующая кровь по телу человека.Как и сосудистая система человека, ткани ксилемы и флоэмы простираются по всему растению. Эти проводящие ткани начинаются в корнях и пересекают стволы деревьев, разветвляясь на ветви и затем разветвляется еще дальше на каждый лист.

«Ткань флоэмы состоит из живых удлиненных клеток, соединенных друг с другом. Ткань флоэмы отвечает за транспортировку питательных веществ и сахаров (углеводов), которые вырабатываются листьями, в области растения, которые метаболически активны (требующие сахара для энергии и роста). Ксилема также состоит из удлиненных клеток. После образования клеток они умирают. Но клеточные стенки остаются неповрежденными и служат отличным трубопроводом для транспортировки воды от корней к листьям. одно дерево будет иметь много тканей или элементов ксилемы, проходящих через дерево.Каждый типичный сосуд ксилемы может иметь диаметр всего несколько микрон.

«Физиология поглощения и транспорта воды также не столь сложна. Основной движущей силой поглощения и транспорта воды в растение является транспирация воды из листьев. Транспирация — это процесс испарения воды через специальные отверстия в листьях, называемые устьицах. Испарение создает отрицательное давление водяного пара в окружающих клетках листа. Как только это происходит, вода втягивается в лист из сосудистой ткани, ксилемы, чтобы заменить воду, которая испарилась из листа. воды, или напряжение, возникающее в ксилеме листа, будет распространяться вниз через остальную часть ксилемного столба дерева и в ксилему корней благодаря когезионным силам, удерживающим вместе молекулы воды вдоль сторон трубок ксилемы (помните, что ксилема представляет собой непрерывный столб воды, который простирается от листа до корней). увеличение поглощения воды из почвы.

«Теперь, если транспирация из листа уменьшится, как это обычно происходит ночью или в пасмурную погоду, падение давления воды в листе будет не таким большим, и поэтому потребность в воде будет меньше (меньше напряжение) помещенного на ксилему. Потеря воды листом (отрицательное давление воды или вакуум) сравнима с помещением всасывания на конец соломинки. Если созданное таким образом вакуум или всасывание достаточно велико, вода будет подниматься вверх через соломинку . Если бы у вас была соломинка очень большого диаметра, вам потребовалось бы большее всасывание, чтобы поднять воду. Точно так же, если бы у вас была очень узкая соломинка, потребовалось бы меньшее всасывание. Такая корреляция возникает в результате когезионной природы воды вдоль стороны соломинки (стороны ксилемы).Из-за узкого диаметра трубки ксилемы степень натяжения воды (вакуум), необходимая для проталкивания воды через ксилему, может быть легко достигнута за счет нормальной скорости транспирации, которая часто имеет место. в листьях».

Алан Дикман — руководитель учебной программы факультета биологии Орегонского университета в Юджине. Он предлагает следующий ответ на этот часто задаваемый вопрос:

«Оказавшись внутри клеток корня, вода попадает в систему взаимосвязанных клеток, составляющих древесину дерева и простирающихся от корней через стебель и ветви в листья. Научное название древесной ткани — ксилема; состоит из нескольких различных типов клеток. Клетки, которые проводят воду (вместе с растворенными минеральными питательными веществами), длинные и узкие, и перестают быть живыми, когда они выполняют функцию переноса воды. Некоторые из них имеют открытые отверстия наверху и внизу и сложены более или менее подобно бетонным канализационным трубам. Другие клетки сужаются на концах и не имеют полных отверстий. Однако у всех есть ямки в стенках ячеек, через которые может проходить вода. Вода перемещается из одной ячейки в другую, когда есть давление разница между ними.

«Поскольку эти клетки мертвы, они не могут активно участвовать в перекачивании воды. Может показаться возможным, что живые клетки в корнях могут создавать высокое давление в клетках корней, и в ограниченной степени этот процесс действительно происходит. Но общий опыт говорит нам что вода в древесине находится не под положительным давлением, а под отрицательным или всасывающим. Чтобы убедиться в этом, представьте себе, что происходит, когда рубят дерево или когда в стволе просверливают отверстие. если бы давление в штоке было положительным, можно было бы ожидать выхода струи воды, что случается редко.

«На самом деле всасывание, существующее внутри водопроводящих клеток, возникает в результате испарения молекул воды с листьев. Каждая молекула воды имеет как положительно, так и отрицательно электрически заряженные части. В результате молекулы воды имеют тенденцию прилипать друг к другу; благодаря этой адгезии вода образует округлые капли на гладкой поверхности, а не растекается в совершенно плоскую пленку.Когда одна молекула воды испаряется через пору листа, она оказывает небольшое притяжение на соседние молекулы воды, уменьшая давление в листе. проводящие воду клетки листа и выводящие воду из соседних клеток.Эта цепочка молекул воды простирается от листьев до корней и даже уходит от корней в почву.Таким образом, простой ответ на вопрос о том, что продвигает воду от корней к листьям в том, что это делает солнечная энергия: солнечное тепло заставляет воду испаряться, приводя в движение водную цепь».

Обновлено 8 февраля 1999 г.

Хэм Кейлор-Фолкнер — профессор лесного хозяйства Колледжа сэра Сэндфорда Флеминга в Линдси, Онтарио. Вот его объяснение:

Чтобы превратиться в высокие, самоподдерживающиеся наземные растения, деревья должны были развить способность транспортировать воду из запаса в почве к кроне — расстояние по вертикали, которое в некоторых случаях составляет 100 метров и более ( высота 30-этажного дома). Чтобы понять это эволюционное достижение, необходимо знать структуру древесины, некоторые биологические процессы, происходящие внутри деревьев, и физические свойства воды.

Вода и другие материалы, необходимые для биологической активности деревьев, переносятся по стволу и ветвям в тонких полых трубках в ксилеме или древесной ткани. Эти трубки называются сосудистыми элементами в лиственных или лиственных деревьях (те, которые теряют листья осенью), и трахеидами в хвойных или хвойных деревьях (те, которые сохраняют большую часть своей последней листвы в течение зимы). Элементы сосудов соединяются встык через перфорационные пластины, образуя трубки (называемые сосудами), длина которых варьируется от нескольких сантиметров до многих метров в зависимости от вида. Их диаметр колеблется от 20 до 800 микрон. Вдоль стенок этих сосудов есть очень маленькие отверстия, называемые ямками, которые позволяют перемещать материалы между соседними сосудами.

Трахеиды у хвойных деревьев намного меньше, редко превышая пять миллиметров в длину и 30 микрон в диаметре. У них нет перфорированных концов, поэтому они не соединяются встык с другими трахеидами. В результате ямки у хвойных, также встречающиеся по длине трахеид, приобретают более важную роль. Это единственный способ, с помощью которого вода может перемещаться от одной трахеиды к другой, когда она движется вверх по дереву.

Для перемещения воды через эти элементы от корней к кроне должен образоваться непрерывный столб. Считается, что эта колонна возникает, когда дерево является только что проросшим саженцем, и поддерживается на протяжении всей жизни дерева двумя силами: одна выталкивает воду от корней, а другая подтягивает воду к кроне. Толчок осуществляется двумя действиями, а именно капиллярным действием (стремление воды подниматься в тонкой трубке, потому что она обычно течет по стенкам трубки) и корневым давлением. Капиллярное действие является второстепенным компонентом толчка. Давление корней обеспечивает большую часть силы, толкающей воду, по крайней мере, на небольшой путь вверх по дереву. Корневое давление создается за счет движения воды из своего резервуара в почве в ткани корня путем осмоса (диффузии по градиенту концентрации). Этого действия достаточно, чтобы преодолеть гидростатическую силу водяного столба и осмотический градиент в случаях, когда уровень воды в почве низкий.

Капиллярное действие и корневое давление могут поддерживать столб воды высотой от двух до трех метров, но более высокие деревья — фактически все деревья в зрелом возрасте — очевидно, требуют большей силы. У некоторых старых экземпляров, включая некоторые виды, такие как Sequoia , Pseudotsuga menziesii и многие виды из влажных тропических лесов, крона достигает 100 и более метров над землей! В этом случае дополнительной силой, которая тянет столб воды вверх по сосудам или трахеидам, является эвапотранспирация, потеря воды листьями через отверстия, называемые устьицами, и последующее испарение этой воды. Поскольку вода теряется из клеток листа в результате транспирации, устанавливается градиент, при котором движение воды из клетки увеличивает ее осмотическую концентрацию и, следовательно, давление всасывания. Это давление позволяет этим клеткам высасывать воду из соседних клеток, которые, в свою очередь, берут воду из соседних клеток и так далее — от листьев к веткам, к ветвям, к стеблям и вниз к корням — поддерживая постоянное притяжение.

Для поддержания непрерывного столба молекулы воды также должны иметь сильное сродство друг к другу. Эта идея называется теорией когезии. Действительно, вода обладает огромной когезионной силой. Теоретически это сцепление оценивается в 15 000 атмосфер (атм). Однако экспериментально оказалось, что оно намного меньше и составляет всего 25–30 атм. При атмосферном давлении на уровне земли девяти атм более чем достаточно, чтобы «повесить» водяной столб в узкой трубке (трахеидах или сосудах) с верхушки стометрового дерева. Но требуется большая сила, чтобы преодолеть сопротивление течению и сопротивление поглощению корнями. Тем не менее, многие исследователи продемонстрировали, что силы сцепления воды более чем достаточно для этого, особенно когда этому способствует капиллярное действие внутри трахеид и сосудов.

В заключение, деревья попали в круговорот, в котором вода циркулирует из почвы в облака и обратно. Они способны удерживать воду в жидкой фазе на всю свою высоту, поддерживая столб воды в небольших полых трубках, используя корневое давление, капиллярное действие и силу сцепления воды.

Марк Витош, ассистент программы в расширенном лесном хозяйстве в Университете штата Айова, добавляет следующую информацию:

В деревьях происходит множество различных процессов, которые позволяют им расти. Одним из них является движение воды и питательных веществ от корней к листьям в кроне или верхним ветвям. Вода является строительным материалом живых клеток; это питательный и очищающий агент, а также транспортная среда, которая позволяет распределять питательные вещества и соединения углерода (пищу) по всему дереву. Прибрежное красное дерево, или Sequoia sempervirens , может достигать высоты более 300 футов (или примерно 91 метра), что является большим расстоянием для перемещения воды, питательных веществ и соединений углерода. Чтобы понять, как вода движется по дереву, мы должны сначала описать ее путь.

Вода и минеральные питательные вещества — так называемый сокодвижение — перемещаются от корней к верхушке дерева в слое древесины, находящейся под корой. Эта заболонь состоит из проводящей ткани, называемой ксилемой (состоящей из маленьких трубчатых клеток). Существуют большие различия между лиственными (дуб, ясень, клен) и хвойными (секвойя, сосна, ель, пихта) породами в строении ксилемы. В лиственных породах вода движется по дереву в клетках ксилемы, называемых сосудами, которые выстроены в линию конец к концу и имеют большие отверстия на концах. Напротив, ксилема хвойных состоит из закрытых клеток, называемых трахеидами. Эти клетки также выстроены встык, но часть примыкающих к ним стенок имеет отверстия, играющие роль сита. По этой причине вода движется быстрее по более крупным сосудам лиственных пород, чем по более мелким трахеидам хвойных.

Сосудистые и трахеидные клетки позволяют воде и питательным веществам перемещаться вверх по дереву, в то время как специализированные лучевые клетки пропускают воду и пищу горизонтально по ксилеме. Все клетки ксилемы, несущие воду, мертвы, поэтому действуют как труба. Ткань ксилемы находится во всех годичных кольцах (древесине) дерева. Не все виды деревьев имеют одинаковое количество годичных колец, участвующих в движении воды и минеральных веществ. Например, хвойные деревья и некоторые лиственные породы могут иметь несколько годичных колец, которые являются активными проводниками, тогда как у других видов, таких как дубы, функционирует только годичный годичный годичный год.

Эта уникальная ситуация возникает из-за того, что ткань ксилемы дуба имеет очень крупные сосуды; они могут быстро переносить много воды, но также могут быть легко разрушены из-за замерзания и воздушных карманов. Удивительно, как 200-летний живой дуб может выжить и расти, используя только поддержку очень тонкого слоя ткани под корой. Остальные 199 колец роста в основном неактивны. Однако у прибрежного красного дерева ксилема в основном состоит из трахеид, которые медленно перемещают воду к вершине дерева.

Теперь, когда мы описали путь, по которому вода проходит через ксилему, мы можем поговорить о задействованном механизме. Вода обладает двумя характеристиками, которые делают ее уникальной жидкостью. Во-первых, вода прилипает ко многим поверхностям, с которыми соприкасается. Во-вторых, молекулы воды также могут слипаться или держаться друг за друга. Эти две особенности позволяют воде, как резиновой ленте, тянуться вверх по маленьким капиллярным трубкам, таким как клетки ксилемы.

У воды есть энергия для выполнения работы: она переносит химические вещества в растворе, прилипает к поверхностям и делает живые клетки набухшими, заполняя их. Эта энергия называется потенциальной энергией. В состоянии покоя чистая вода обладает 100 % своей потенциальной энергии, которая по соглашению равна нулю. Когда вода начинает двигаться, ее потенциальная энергия для дополнительной работы уменьшается и становится отрицательной. Вода перемещается из областей с наименьшей отрицательной потенциальной энергией в области, где потенциальная энергия более отрицательна. Например, самый отрицательный водный потенциал в дереве обычно находится на границе лист-атмосфера; наименьший отрицательный водный потенциал обнаруживается в почве, где вода поступает в корни дерева. По мере того как вы продвигаетесь вверх по дереву, водный потенциал становится более отрицательным, и эти различия создают притяжение или напряжение, которое поднимает воду вверх по дереву.

Ключевым фактором, способствующим притяжению воды вверх по дереву, является потеря воды из листьев в результате процесса, называемого транспирацией. Во время транспирации водяной пар выделяется из листьев через небольшие поры или отверстия, называемые устьицами. Устьица присутствуют в листе, так что углекислый газ, который листья используют для производства пищи посредством фотосинтеза, может проникать. Потеря воды во время транспирации создает более отрицательный водный потенциал в листе, который, в свою очередь, тянет больше воды вверх по дереву. В общем, потеря воды листом — это двигатель, который тянет воду и питательные вещества вверх по дереву.

Как вода может выдержать напряжение, необходимое для того, чтобы поднять дерево? Хитрость заключается, как мы упоминали ранее, в способности молекул воды так сильно прилипать друг к другу и к другим поверхностям. Учитывая эту силу, потеря воды верхушкой дерева из-за транспирации обеспечивает движущую силу, которая тянет воду и минеральные питательные вещества вверх по стволам таких могучих деревьев, как секвойи.

Исходный ответ, опубликованный 1 февраля 1999 г.

NWS JetStream — учебный урок: предоставь это мне0001

Обзор

Существует два способа перемещения воды из земли в атмосферу в рамках гидрологического цикла. Транспирация – это в основном испарение воды с листьев растений. Исследования показали, что транспирация составляет около 10% влаги в атмосфере, а океаны, моря и другие водоемы (озера, реки, ручьи) обеспечивают почти все оставшееся количество.

Учащийся будет наблюдать эффект транспирации, когда вода перемещается из земли в атмосферу.

Процедура

1. Наденьте большой полиэтиленовый пакет на живую ветку дерева или большой куст. (Конечность не должна касаться земли.)
2. Завяжите открытый конец мешка вокруг дерева или куста. Убедитесь, что нет утечек воздуха.
3. На закрытом конце мешка привяжите к мешку камень, чтобы мешок утяжелился и образовал точку сбора воды.
4. Через заранее определенное время по вашему выбору (минимум через 2 часа после «упаковки» ветки) проткните дырку в мешке, соберите и отмерьте воду. Затем снимите мешок и камень с ветки.

Обсуждение

Транспирация растений обычно является невидимым процессом, так как вода, выходящая из листьев, быстро испаряется. Температура внутри мешка будет повышаться при нагревании от солнца. Однако водяной пар снова конденсируется в воду, когда он вступает в контакт с поверхностью мешка.

В течение вегетационного периода лист испаряет во много раз больше воды, чем его собственный вес. Акр кукурузы выделяет около 3 000–4 000 галлонов (11 400–15 100 литров) воды каждый день, а большой дуб может выделять 40 000 галлонов (151 000 литров) в год.

Количество воды, выделяемой растениями, сильно различается в зависимости от географического положения и времени. Интенсивность транспирации определяется рядом факторов:

• Интенсивность транспирации увеличивается с повышением температуры, особенно в течение вегетационного периода.
• По мере повышения относительной влажности воздуха, окружающего растение, интенсивность транспирации снижается. Вода легче испаряется в более сухой воздух, чем в более насыщенный воздух.
• Увеличенное движение воздуха вокруг растения приведет к более высокой скорости транспирации. Если нет ветра, воздух вокруг листа неподвижен, а испарение повышает влажность вокруг каждого листа. Ветер перемещает насыщенный воздух близко к листу, заменяя его менее насыщенным воздухом.
• Растения испаряют воду с разной скоростью. Некоторые растения, произрастающие в засушливых регионах (например, кактусы и суккуленты), испаряют меньше воды, чем другие растения, что является мерой экономии воды.

Несмотря на то, что испаряемая вода может иметь горький или резкий вкус (в зависимости от выбранного типа дерева или куста), она безопасна для питья и может обеспечить столь необходимую питьевую воду в ситуациях выживания.

Создание нации, готовой к погодным условиям

Поддерживайте водный баланс, даже если вы не чувствуете жажды. Даже при умеренно напряженной деятельности на свежем воздухе скорость, с которой ваше тело может поглощать жидкости, меньше, чем скорость потери воды из-за потоотделения.