PLANT TRANSPIRATIE: PROCES, FACTOREN EN BELANG - BIOLOGIE - 2025

De transpiratie van planten en overblijfselen van plantenorganismen is het proces van verlies van water in gasvorm dat optreedt via de huidmondjes, dit zijn gespecialiseerde structuren in de bladmessen.

Transpiratie is gekoppeld aan verschillende fysiologische processen in planten, die continu water opnemen en verliezen. Door dit homeostatische mechanisme vindt de meeste verdamping van water plaats, aangezien de atmosferische kooldioxide die nodig is voor fotosynthetische processen wordt geabsorbeerd.

De huidmondjes van Zebrina spp. (Bron: AioftheStorm via Wikimedia Commons)

Gemiddeld kan een blad tijdens een hete, droge en zonnige dag tot 100% van zijn watergehalte uitwisselen met de omgeving. Evenzo laten de berekeningen van sommige auteurs het toe om te schatten dat tijdens de levensduur van een plant, het door de bladeren een massa kan verliezen die gelijk is aan meer dan 100 keer zijn vers gewicht door de bladeren als gevolg van transpiratie.

Veel plantenfysiologen en ecofysiologen zijn toegewijd aan het "meten" van de transpiratiesnelheid van planten, aangezien dit hen informatie kan geven over hun fysiologische toestand en zelfs over enkele omgevingscondities waaraan planten voortdurend worden blootgesteld.

Waar en waarom treedt transpiratie op?

Transpiratie wordt gedefinieerd als het verlies van water in de vorm van damp en is een proces dat voornamelijk plaatsvindt via de bladeren, hoewel het ook kan gebeuren, maar in veel mindere mate, via kleine 'openingen' (lenticellen) in de bast. van de stengels en takken.

Het treedt op dankzij het bestaan ​​van een dampdrukgradiënt tussen het bladoppervlak en de lucht, dus er wordt afgeleid dat het optreedt als gevolg van een toename van de interne waterdampdruk in de bladeren.

Op deze manier wordt het groter dan die van de damp rond het blad, waardoor het kan diffunderen van de meer geconcentreerde zone naar de minder geconcentreerde zone.

Huidmondjes

Huidmondjes in lelie-epidermis. Viascos

Dit proces is mogelijk vanwege het bestaan ​​van structuren die de continuïteit van het bladoppervlak (epidermis) "onderbreken" en die bekend staan ​​als huidmondjes.

De huidmondjes laten de "gecontroleerde" afgifte van waterdamp uit de bladeren toe, waardoor verdamping door directe diffusie vanuit de epidermale weefsels wordt vermeden, wat passief en zonder enige vorm van controle plaatsvindt.

Een stoma bestaat uit twee "wacht" -cellen, die de vorm hebben van een "worst" of een "nier", die een porievormige structuur vormen, waarvan het sluiten of openen wordt gecontroleerd door verschillende hormonale en omgevingsstimuli:

- Men kan zeggen dat, in donkere omstandigheden, met intern watertekort en bij extreme temperaturen, de huidmondjes gesloten blijven en "proberen" grote waterverliezen door transpiratie te vermijden.

- De aanwezigheid van zonlicht, overvloedige waterbeschikbaarheid (extern en intern) en een "optimale" temperatuur bevorderen de opening van de huidmondjes en verhoogde transpiratiesnelheden.

Wanneer de guar-cellen zich met water vullen, worden ze gezwollen, waardoor de stomatale porie zich opent; Dit is het tegenovergestelde van wat er gebeurt als er niet genoeg water is, namelijk wanneer de huidmondjes gesloten blijven.

Transpiratieproces

Schema van het transpiratieproces in een plant (Bron: Laurel Jules via Wikimedia Commons)

Zodra het concept van huidmondjes is opgehelderd, verloopt het transpiratieproces als volgt:

1- Het water dat in het xyleem van vaatplanten wordt getransporteerd, diffundeert naar de bladweefsels, vooral naar de mesofylcellen.

2- Dit water kan verdampen als gevolg van hoge temperaturen en zonnestraling; De aldus gegenereerde waterdamp blijft in karakteristieke luchtruimten in het mesofyl (het is "geconcentreerd").

3- Deze waterdamp beweegt door diffusie in de lucht wanneer de huidmondjes opengaan, hetzij als reactie op een of ander fytohormoon (een stof die de plantengroei reguleert), een omgevingsconditie, enz.

Het openen van de stoma impliceert een uitwisseling van waterdamp van de plant naar de atmosfeer, maar maakt tegelijkertijd de diffusie van kooldioxide uit de lucht naar de bladweefsels mogelijk, een proces dat voornamelijk optreedt als gevolg van een concentratiegradiënt.

Factoren die transpiratie beïnvloeden

Er zijn meerdere factoren die de transpiratie beïnvloeden, hoewel het belang ervan afhangt van het soort plant dat wordt overwogen.

Effect van windsnelheid op transpiratiesnelheid (Bron: DGmann)

Externe factoren

Vanuit milieuoogpunt hangt transpiratie sterk af van zonnestraling en temperatuur, maar ook van de beschikbaarheid van water in de bodem, het tekort aan luchtdampdruk, windsnelheid, etc.

Effect van windsnelheid op transpiratiesnelheid (Bron: DGmann)

Voor sommige planten is de concentratie van externe kooldioxide (CO2) ook een sleutelelement bij het reguleren van transpiratie (opening van de huidmondjes). Sommige teksten geven aan dat wanneer de interne CO2-niveaus aanzienlijk afnemen, de bewakingscellen de opening van de huidmondjes mogelijk maken om het binnendringen van genoemd gas te vergemakkelijken.

Effect van temperatuur op de transpiratiesnelheid (Bron: DGmann)

Interne factoren

In de anatomische context variëren de transpiratiesnelheden sterk, afhankelijk van de uiterlijke kenmerken van het bladoppervlak (evenals het bladoppervlak). Bij de meeste vaatplanten zijn de bladeren meestal bedekt met "wasachtige lagen" die gezamenlijk bekend staan ​​als de cuticula.

Effect van bladoppervlak op transpiratiesnelheid (Bron: DGmann via Wikimedia Commons)

De cuticula is een sterk hydrofobe structuur (die water afstoot), die transpiratie voorkomt door eenvoudige verdamping van het bladparenchym naar het oppervlak en zo de totale uitdroging van de bladweefselcellen voorkomt.

De aanwezigheid of afwezigheid van een "efficiënte" cuticula bij het vasthouden van waterdamp condities de transpiratiesnelheden van een vaatplant. Bovendien kan het wateropnamevermogen van de wortels ook een conditionerende factor zijn voor transpiratie.

Abscisinezuur (ABA) is een fytohormoon dat verband houdt met transpiratie: het bevordert stomatale sluiting door enkele van de enzymen te remmen die nodig zijn om water de wachtcellen van de huidmondjes te laten binnendringen, waardoor ze niet opengaan.

Gewoonlijk is het een stof die wordt geproduceerd om aan de plant te ‘communiceren’ dat er watertekorten zijn in het wortelweefsel.

Belang

Thermische homeostase

Water is een van de belangrijkste natuurlijke hulpbronnen voor alle levende organismen, dus planten zijn geen uitzondering. Daarom zijn alle processen die te maken hebben met de wateruitwisseling tussen een plant en de omgeving eromheen van het grootste belang voor zijn overleving.

Vanuit het oogpunt van thermische homeostase is transpiratie essentieel om de warmte die wordt gegenereerd door zonnestraling af te voeren. Deze dissipatie vindt plaats dankzij het feit dat de watermoleculen die in de vorm van waterdamp in de atmosfeer ontsnappen, een grote hoeveelheid energie hebben, die de bindingen verbreekt die ze in vloeibare vorm "vasthouden".

Het ontsnappen van de watermoleculen "laat" een massa moleculen achter die minder energie heeft dan de moleculen die werden gedissipeerd, wat de afkoeling van het resterende "lichaam" van water en dus van de hele plant bevordert.

Watertransport door negatieve hydrostatische druk

Wanneer de transpiratiesnelheid in de bladeren erg hoog is, stijgt de waterkolom in het xyleem, dat deel uitmaakt van het vasculaire systeem van veel planten, snel uit de wortels, waardoor de wortelopname van water en andere verbindingen en voedingsstoffen in de wortels wordt bevorderd. verdieping.

Water beweegt dus van de grond naar de atmosfeer in de planten dankzij de negatieve hydrostatische druk die door de bladeren wordt uitgeoefend tijdens transpiratie, wat optreedt dankzij de cohesieve eigenschappen van water, dat overal hoge spanningen in stand houdt. lengte van de waterkolom in het xyleem.

Met andere woorden, de verdamping van water en het vrijkomen door transpiratie levert de meeste energie die nodig is voor de opwaartse beweging van water, dankzij het bestaan ​​van een waterpotentiaalgradiënt tussen de bladschijven en de atmosfeer.

Fotosynthese

Aangezien transpiratie niet alleen gaat over het verlies van water in de vorm van damp, maar ook over het binnendringen van kooldioxide in het bladweefsel, is dit proces ook van het grootste belang voor fotosynthese, aangezien CO2 essentieel is. voor de synthese van voedingsstoffen.

Referenties

1. Azcón-Bieto, J., en Talón, M. (2000). Grondbeginselen van plantenfysiologie (nr. 581.1). McGraw-Hill Interamericana.
2. Encyclopaedia Britannica Inc. (2014). Encyclopaedia Britannica. Opgehaald op 5 januari 2020, via www.britannica.com/science/transpiration
3. Taiz, L., en Zeiger, E. (2002). Plantenfysiologie.
4. Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, & Murphy, A. (2015). Plantenfysiologie en ontwikkeling.
5. Turtenwald, K. (2018). Wetenschappelijk. Opgehaald op 8 januari 2020, via www.sciencing.com