Почему вода испаряется через листья

Испарение воды листьями

Растения постоянно испаряют воду. Делают они это в основном листьями. Вода в листья поступает по стеблям из корней, которые всасывают ее из почвы.

Испарение воды листьями имеет следующее значение:

Благодаря испарению вода из корней поднимается вверх. Можно сказать, листья действуют как насос. Кроме испарения, воду толкает вверх и корневое давление. Вода в листьях не только испаряется, она нужна для многих биохимических процессов в клетках, в том числе для фотосинтеза.

При испарении вместе с водой в стебель и листья поднимаются растворенные минеральные вещества. Эти вещества были поглощены корнями вместе с водой. Далее с током воды они перемещаются вверх и используются в клетках в различных химических реакциях, обеспечивающих жизнедеятельность растения.

В результате испарения происходит охлаждение листьев. Дело в том, что вода обладает большой теплоемкостью (можно сказать, забирает тепло). Когда капельки воды испаряются с поверхности листа, то уносят с собой излишки тепла и, следовательно, предохраняют растение от перегрева. Это особенно важно днем, когда в листьях происходит фотосинтез под палящими лучами Солнца, отчего листья могут сильно нагреваться.

Испарение воды листьями можно увидеть, поставив разные опыты. Например, если одеть на ветку растения стеклянную емкость, то через некоторое время на ее стенках можно увидеть капельки воды. Если же ветку растения поставить в воду, а на воду сверху налить масла (чтобы она не испарялась), то объем воды будет уменьшаться. Это свидетельствует о том, что вода поглощается корнями и далее испаряется листьями.

В листьях водяной пар выходит из клеток в межклетники. Из них через устьица пар испаряется с поверхности листа. Открываясь и закрываясь, устьица регулируют испарение воды листьями. Как известно, у большинства растений устьица находятся на нижней поверхности листа. Следовательно, у большинства растений вода в основном испаряется на нижней поверхности листовой пластинки.

Количество воды, которое испаряют растения, зависит от многих факторов. В любом случае это почти всегда достаточно большое количество в пересчета на массу тела растения. Так, например, капуста испаряет за сутки около одного литра воды. На интенсивность испарения влияют возраст растения (молодые испаряют больше), в тени оно растет или нет (в тени испарение меньше), дует ветер или нет (в ветреную погоду испарение больше), достаточно воды в почве или нет.

При достаточном количестве воды у растения устьица в листьях могут быть открыты и днем, и ночью. У ряда растений устьица открываются только днем. Если же воды в почве недостаточно, то растения закрывают устьица даже днем. Листья некоторых растений могут скручиваться при ярком освещении, в результате испарение также уменьшается.

У растений, произрастающих в теплых влажных местообитаниях (например, тропиках), обычно крупные листовые пластинки. Поэтому такие растения испаряют большие объемы воды. Но поскольку воды в окружающей среде достаточно, это не является проблемой. Другое дело — растения засушливых мест обитания (например, полупустынь и пустынь). У них листья либо мелкие, либо видоизменены в колючки (кактус) или мясистые образования, накапливающие воду про запас (алоэ). В любом случае такие листья испаряют мало воды.

Источник

Биология в лицее

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Испарение воды растениями

Известно, что вода имеет жизненно важное значение для любого организма. Тогда почему растение испаряет воду? Все ли растения имеют одинаковые потребности в воде? Наша цель – выяснить, какие именно функции вода выполняет в растении.

Доказательство испарения воды листьями. Капельки воды, появившиеся на стенках колбы (см. рис.), свидетельствуют только об одном – листья испаряют воду. В результате обмена веществ в клетках основной ткани листа, на поверхности клеток появляется парообразная вода. Затем она проходит в межклетники и испаряется через открытые устьичные щели. Растение может регулировать интенсивность процесса испарения, увеличивая или уменьшая устьичную щель. Замыкающие клетки устьиц обладают способностью закрывать щель при переработке воды в растении. При закрытых устьицах водяной пар накапливается в межклетниках и испарение с поверхности клеток мякоти прекращается. Незначительное количество воды испаряется и через клетки кожицы.

Водный обмен в растении. Большую часть воды растение получает из почвы с помощью корневых волосков корня. По сосудам корня вода с растворёнными в ней минеральными солями поступает в сосуды древесины стебля. Наконец, она попадает через сосуды жилок листа к каждой клеточке основной ткани. Здесь часть воды используется в процессе фотосинтеза, другая часть – во многих химических процессах преобразования веществ. В результате разложения органических веществ до углекислого газа и воды, она освобождается, выделяется из клетки и испаряется. Заметим, что большинство химических процессов идёт именно в водных растворах, поэтому поступление воды в клетку должно быть постоянным. Почему же клетка выделяет воду? Это помогает притоку новых порций водных растворов минеральных веществ из почвы. Вода затем испарится, а минеральные вещества останутся в растении, образуя так называемое сухое вещество. Они войдут в состав различных соединений организма растения.

Следовательно, водный ток в растении идёт снизу вверх – от корней к листьям. Снизу вода подаётся корнем, вверху листья её испаряют. Таким образом, ток воды с растворёнными веществами становится непрерывным. При нормальном водном обмене в благоприятных условиях растение испаряет до 95 % воды, полученной из почвы. В процессе фотосинтеза на создание органического вещества используется совсем небольшая её часть (из 1 литра – 1,5–2 г).

Условия, влияющие на испарение воды. Известно, что в жаркий день многие растения, особенно с широкими горизонтальными листьями, опускают их (подвядают). К вечеру листья распрямляются. В чём причина этого явления? На солнце, в жаркое время суток испарение превышает поступление воды в клетки листа. Объём вакуоли, а с ней и клетки уменьшается. Лист как бы подвядает. Но стоит понизиться испарению, как содержание воды в клетках восстанавливается. И клетки, и органы возвращают прежнее упругое состояние.

Если температура высокая, солнце яркое, ветрено, а влажность воздуха небольшая – испарение идёт особенно интенсивно. В тихую, пасмурную погоду, при умеренной температуре испарение уменьшается. Практически на интенсивность испарения влияют все условия, в которых произрастает растение: температура, освещённость, сила ветра, влажность воздуха и почвы. Растения, которые произрастают в условиях постоянного недостатка влаги, выработали специальные приспособления для уменьшения испарения. В первую очередь – это небольшие листовые пластинки (вспомним кактусы), а также утолщённые стенки клеток кожицы, восковой налёт, густые волоски, отражающие солнечные лучи.

Механизм испарения листьями. (Анимация)

Достаток или дефицит влаги в клетках влияет на все жизнедеятельные процессы растения.

Сухопутные растения произрастают в местах разной степени обводненности. По способности осуществлять свой водный обмен в разных условиях среды обитания растения разделяются на разные экологические группы. Экологические группы – это группы растений по отношению к какому-либо одному фактору среды, определяющему приспособительные свойства организмов.

Значение испарения воды для растения. Ни одно растение не может жить без воды. Она составляет от 70 до 95% сырой массы тела растения. Все процессы жизнедеятельности организма протекают с использованием воды: прорастание семян, рост и развитие взрослого растения, фотосинтез, образование плодов и семян. Важно, что при испарении поддерживается непрерывный ток воды по растению снизу вверх. Клетки листа, отдавшие воду, начинают активно её поглощать из сосудов жилок. Вместе с водой к клеткам поступают растворённые вещества. Следовательно, питание клетки прямо связано с испарением. При испарении организм растения охлаждается. Если процесс испарения нарушен, растение в потоках яркого солнечного света может пострадать от ожогов.

Интерактивный урок-тренажёр. (Выполните все задания урока)

Листопад – это естественный процесс отделения листа от стебля. Значение листопада заключается в защите растения от излишнего испарения. В результате листопада резко сокращается испаряющая поверхность, а следовательно, и потеря воды растением. Кроме того, в процессе листопада растение освобождается от ненужных организму веществ, накопившихся в процессе длительного периода в листьях.

Интенсивность испарения зависит от температуры, освещённости, влаж ности, силы ветра. У растений выра ботались специальные приспособле ния к излишней потере воды.

Источник

Испарение воды растениями.

Испарение растениями воды или транспирация способствует защите листьев от негативного влияния солнечного света. Благодаря этому процессу их температура снижается на несколько градусов. Это важно, так как перегрев негативно сказывается на фотосинтезе.

Делится на два вида:

Факторы, влияющие на процесс транспирации:

• время суток;
• погодные условия;
• количество устьиц или кутикул;
• площадь листьев.

Поведение растений на протяжении суток позволяет разграничить их на три группы:

1. Первая группа держит устьица закрытыми в темное время суток. С рассветом они раскрываются и, если влаги недостаточно, могут передвигаться на протяжении дня. Такая особенность присуща злаковым.
2. Вторая группа наоборот закрывает устьица днем, а ночью держит открытыми. Такое поведение характерно для таких культур, как горох или свекла.
3. Третья группа всегда держит устьица открытыми ночью, а днем их поведение зависит от достатка влаги. К ней относят капусту, а также другие культуры с толстыми листьями.

С помощью следующих проектов мы более подробно изучим это явление растительного мира.

Проект «Растения выделяют воду?»

Транспирация у растений – это процесс испарения влаги через листья. Фотосинтез – процесс, во время которого растительные организмы поглощают углекислый газ, влагу и свет через хлорофиллы. Затем под воздействием солнечного света и углекислого газа, содержащегося в воздухе, образуются питательные вещества. Также листья производят воду.

На поверхности листьев располагаются маленькие поры, называемые устьицами. Во время транспирации через них выделяется влага. Ее можно собирать, чтобы в дальнейшем употреблять для выживания.

Цель этого опыта – продемонстрировать, что растения выделяют воду.

Что нам понадобится:

• комнатное растение;
• маленький пластиковый пакет;
• нить.

Ход эксперимента:

1. Аккуратно оберните любой лист пластиковым пакетом. Закрепите при помощи ниток, но следите, чтобы он не прилегал к пакету слишком плотно.
2. Почва должна быть влажной. Поместите горшок на подоконник, чтобы на него время от времени попадали солнечные лучи. Подождите час.
3. Через час проверьте пластиковый пакет, в который был завёрнут лист. Запишите результаты.
4. Продолжайте проверять пластиковый пакет каждый час на протяжении 5 часов. Записывайте результаты.
5. По истечении 5 часов соберите воду. Сделайте заключение.

Вывод:

Действительно ли листья выделяют воду, которую затем можно употреблять людям? Каким образом они ее выделяют? Как называется явление, при котором происходит испарение воды с поверхности листьев?

Проект «Что такое транспирация у растений»

Транспирация – это испарение воды листьями. Она, испаряясь, выходит через устьица (маленькие поры на поверхности листьев). Этот процесс важен для выживания любого растительного организма. Его скорость зависит от температуры воздуха и солнечного света. Испарение воды листьями способствует ее движению внутри растения, а также растворению минеральных солей, необходимых для питания и охлаждения.

Большая часть поглощаемой влаги выделяется в процессе транспирации. Сложно разделить процессы испарения и транспирации, поэтому данное явление зачастую называется «эвапотранспирацией». Название сочетает два понятия: первое происходит от латинского слова «evaporatio» (испарение), суть второго описана выше.

Транспирация происходит у всех растений. Ее скорость также зависит от их физических особенностей и условий окружающей среды. Поскольку влага выделяется, главным образом, через листья, то процесс транспирации у растений с крупными листьями выражен ярче, чем у тех, у которых они небольшие.

Такие факторы, как влажность воздуха и температура, также влияют на скорость транспирации. Почва тоже должна быть достаточно влажной. Благодаря этому проекту вы сможете сопоставить то, что видите, с процессом проникновения влаги в ткани растительных организмов и ее выделения путём испарения.

Этот опыт по биологии поможет вам определить, сколько влаги способно поглотиться и выделиться через испарение воды листьями за определённый промежуток времени. Две трубки для тестирования или два продолговатых трубчатых контейнера на три четверти заполняются водой. В одну из них помещается стебель. Нужно следить за уровнем воды, делая записи. Измерять ее уровень нужно через определённый промежуток времени. На основе полученных результатов подготовьте таблицы и графики. Этот проект поможет подтвердить или опровергнуть идею о том, что растения выделяют влагу во время процесса под названием «транспирация», вследствие которого происходит испарение.

Что нам понадобится:

• 2 тестовые трубки;
• пустая металлическая банка;
• пластиковый пакет;
• вода;
• ручка;
• линейка;
• изолента;
• секундомер или часы;
• свежая ветка или небольшие веточки с листьями (не меньше 5 на каждой из них).

За исключение ветки и тестовых трубок, все материалы для данного проекта можно приобрести в магазинах или по интернету. 2 тестовые трубки можно взять на время в лаборатории школы или приобрести в магазине. Большинство детских наборов юного химика включает инструменты, которые пригодны для этого проекта.

Ход эксперимента:

1. Заполните две трубки водой приблизительно на три четверти. Поставьте их в пустую металлическую банку.
2. Для того чтобы контролировать испарение, накройте одну тестовую трубку чистым целлофаном. Закрепите его при помощи изоленты.
3. Проткните стеблем целлофан. Он должен находиться в прямом положении. Отверстие запечатайте при помощи изоленты.
4. Линейкой измерьте количество воды в каждой трубке. Убедитесь, что верно измерили ее уровень. Держите ее прямо и проведите измерение от верхней границы до дна. Запишите полученные данные в таблицу.

Время	Тест с веткой (A)	Тест без ветки (B)
Начало
Через 15 мин.
Через 30 мин.
Через 45 мин.
Через 60 мин.

1. Подождите 15 минут. Измерьте уровень воды в каждой трубке ещё раз. Запишите полученные данные в таблицу.
2. Повторите шаг 4 ещё три раза. Каждый раз записывайте полученные результаты.
3. Подождите 24 часа. Измерьте уровень воды в каждой трубке. Запишите результаты.
4. Используя полученные данные, составьте гистограмму (в виде столбцов) или линейную диаграмму. На оси X обозначьте скорость транспирации (в минутах), а на оси Y – уровень воды (высота в мм).
5. Подсчитайте скорость, выполняя следующие операции:

Тест с веткой:

Начальный уровень – Уровень через 24 часа = Разница уровня (A)

Тест без ветки:

Начальный уровень – Уровень через 24 часа = Разница (B)

Разница уровня воды благодаря транспирации:

Разница A — Разница B = Потеря воды через транспирацию

	Начальное значение	Значение через 24 часа	Количество потерянной воды
Тест с веткой
Тест без ветки

1. Чтобы подсчитать скорость транспирации и испарения в час, используйте следующие формулы: Количество потерянной воды ÷ 24 часа = ________ испарения воды/час.

Вывод:

Вследствие чего уровень воды в трубке со стеблем уменьшается? Происходит ли то же самое в трубке, заполненной водой, но без растения? Какова скорость транспирации по вашим подсчётам? Используя графики, сравните ее скорость со скоростью испарения. Что служило контрольной точкой для данного исследования?

Проект: «Транспирационный эксперимент»

Растения потеют? Не совсем, но они теряют воду. Подсчитайте недостающую массу с помощью этого эксперимента, узнав, как растения испаряют воду через транспирацию.

Как вы думаете, сколько воды растение может потерять в результате транспирации?

Что нам понадобится:

• три небольших тонколистных растения;
• три небольших широколистных растения;
• маленькая лейка;
• линейка;
• 6 пластиковых пакетов, достаточно больших, чтобы полностью покрыть горшок с растением;
• малярный скотч.

Ход эксперимента:

1. Возьмите шесть маленьких растений, три с широкими листьями и три с узкими листьями. Используйте малярный скотч и ручку, чтобы написать на каждом растении его номер.
2. Поливайте растения, пока вода не будет выливаться из нижней части горшка. Если растения очень сухие или сухая почва, то их тщательно полейте и подождите несколько минут. Затем полейте их снова. Когда вода впитается и горшок наполнится водой, а почва будет мягкая как губка — самое время взвесить растения. Нарисуйте таблицу, которая показывает, сколько весит каждое растение до и после эксперимента.

Название растения	Вес До	Вес После
№ 1 (Тонкий лист)

1. Создайте гипотезу, обратившись к этим вопросам:

• Если вы поливаете растения, а затем ставите их на солнце, что будет с водой?
• Изменится ли что-нибудь, если вы обернете пластиковым пакетом вокруг основания растения?
• Как добавление пакета изменит ваш эксперимент?

1. Поставьте растения на теплое солнце на час, надев на них пакеты, затем снимите их и снова взвесьте каждое растение. Запишите вес в таблицу. Вес отличается? Остался тем же? Почему вы думаете, что это так? Разные растения потеряли разное количество веса или потеряли примерно одинаковое количество? Почему?
   
2. Высушите изнутри каждый пластиковый пакет. Повторно запечатайте их на растениях, верните растения в солнечное место и продолжайте измерять и взвешивать в течение нескольких часов, не добавляя больше воды. Что происходит?

Вывод:

Во время эксперимента по транспирации растения будут терять воду, даже если они находятся в пакетах. Растения с широкими листьями потеряют немного больше воды, чем растения с тонкими листьями, но в зависимости от размера растения это может быть очень сложно измерить.

Почему?

Так как же вода выходит из растений?

В жаркий день, вы можете немного вспотеть. Растения также «потеют». Подобно тому, как мы теряем воду через нашу кожу, растения теряют воду через свои листья.

Хотя вы, возможно, не сможете их увидеть , на листьях растений есть маленькие поры или отверстия. Взгляните на обратную сторону листа под микроскопом, и вы сможете увидеть эти отверстия, которые называются устьицами. Вот, где растения могут терять воду в результате транспирации.

Несмотря на то, что это невидимый процесс, потеря воды из растений в результате транспирации является важной частью круговорота воды, потому что она добавляет много воды в наш воздух. Всего за один год каждый лист на земле может отдать воды весом намного больше своего собственного. Фактически, большой дуб может давать воздуху больше 150000 литров воды в год!

Вы, вероятно, поливаете растения в своем доме, чтобы они оставались здоровыми — и, если растениям нужна вода, то почему они ее теряют? Транспирация происходит отчасти потому, что растения должны дышать. Растения должны поглощать углекислый газ, и для этого им нужно открыть свои устьица. Когда это происходит — выходит вода. Вы, вероятно, испытывали это и во время своего собственного дыхания: в холодный день вы даже можете видеть воду от своего дыхания, которая создает облачка в воздухе.

Транспирация также помогает растениям, охлаждая их, подобно тому, как пот помогает нам регулировать температуру нашего тела. Транспирация также играет большую роль, помогая воде перемещаться вокруг растения, изменяя давление воды в клетках растения. Это помогает минералам и питательным веществам подниматься вверх от корней растения.

Дальнейшее исследование:

Что будет с растением, если вы обмажете вазелином его листья? Как насчет оливкового масла? Попробуйте смазывать различными веществами листья и взвешивать растение, затем повторите эксперимент. Что будет происходить в теплой комнате? Транспирация будет выражена больше или меньше?

Заключение

Теперь вы знаете, как и для чего происходит испарение воды растениями. Это явление в биологии имеет большую важность для всего растительного мира, поэтому до сих пор изучается учеными из разных стран. Вы можете изучить его более детально, придумав и проведя собственные опыты.

Источник