Растения встречаются почти во всех экосистемах мира, от пустынь до лесов умеренного пояса и вплоть до морского дна. В результате естественного отбора растения развили поразительное разнообразие приспособлений для решения различных экологических проблем. Одной из ключевых проблем, с которыми сталкиваются растения, является поддержание надлежащей гидратации. Вода является критически важным ресурсом, от которого зависит фотосинтез, структурная поддержка и транспортировка питательных веществ и других важных молекул. Одним из способов, с помощью которого растения могут контролировать свой водный баланс, является регулирование процесса, известного как транспирация, который, по сути, представляет собой испарение воды из надводных частей растения. Эта потеря воды происходит в основном из пор на листьях, называемых устьицами. Но как сюда попадает вода?
Чтобы ответить на этот вопрос, давайте подробнее заглянем под землю. Здесь вода поступает в корни растений путем осмоса, а затем движется вверх к листьям через сосудистую ткань, называемую ксилемой. Этот канал воды известен как транспирационный поток. Поскольку молекулы воды прилипают друг к другу и к стенкам ксилемы, когда она испаряется из устьиц, вода из нижнего потока транспирации тянется вверх, чтобы занять ее место, что приводит к восходящему потоку от корней. Теперь давайте подробнее рассмотрим стому. Каждая устьичная пора граничит с двумя защитными клетками, которые могут расширяться, открывая пору, и сжиматься, чтобы закрыть ее. Растения открывают свои устьица, чтобы впитать углекислый газ для фотосинтеза и высвободить газообразный кислород. Потеря воды в результате транспирации является неизбежным побочным эффектом этого процесса.
Этот компромисс представляет собой особую проблему для растений, живущих в засушливых условиях, и поэтому они разработали стратегии для максимального сокращения потерь воды. Одним из способов сделать это является выращивание листьев с небольшой площадью поверхности, представляющей собой небольшую площадь, на которой может происходить транспирация. Вот почему листья пустынных растений, таких как креозот, относительно малы. Но если пойти еще дальше, растения из засушливой среды также имеют меньше устьиц на единицу площади на листьях, что позволяет им свести к минимуму потерю воды за счет транспирации.
Напротив, растения, населяющие среду с большим количеством воды, такие как дождевые леса, могут позволить себе терять много воды из-за транспирации. У таких растений, как таро, например, часто развиваются листья с большой площадью поверхности, которые увеличивают их способность улавливать свет для фотосинтеза. Эти растения также имеют высокую плотность устьиц по сравнению с растениями из засушливых местообитаний, что позволяет им поддерживать высокие темпы фотосинтеза и поддерживать большие листья и стебли.
В этой лаборатории вы измерите скорость транспирации и изучите частоту появления устьиц листьев у различных видов растений, чтобы выяснить, как растения из разных мест обитания решают проблему регуляции транспирации.
At the end of this lab, students should know...
Транспирация – это процесс растений, при котором они поглощают, распределяют и впоследствии выделяют воду. Испарение – это движение воды в воздух, в то время как гуттация – это выделение капель воды из пор растений. Оба процесса в совокупности составляют транспирацию в растениях.
Водный потенциал стимулирует поглощение воды из корневых волосков, а также транс...
Авторские права © 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.