§ 36. Испарение воды растениями. Листопад

Определения и обозначения

Испарение воды растением (транспирация) — потеря воды в виде водяного пара, преимущественно листьями. Иными словами, вода покидает растение не только каплями, но и превращается в невидимый пар. Это понятие помогает отличать испарение от поглощения воды корнями: процессы связаны, но происходят в разных частях растения.

Устьице — отверстие в кожице листа, через которое происходит газообмен и испаряется вода. Устьица нужны листу, чтобы обмениваться газами с окружающим воздухом. Через них выходит большая часть водяного пара, поэтому состояние устьиц влияет на интенсивность испарения.

Листопад — естественное отделение листьев от растения, обычно происходящее в конце вегетационного периода, то есть времени активного роста. При этом лист отделяется не просто потому, что высох. Понимание листопада объясняет, как растение готовится к холодному или засушливому сезону.

Листовой рубец — след на стебле, остающийся после отделения листа. Он находится там, где лист был прикреплён к стеблю. По рубцу можно увидеть место прежнего прикрепления листа и понять, что отделение уже произошло.

Как это устроено

Вода из почвы поступает в растение через корни, а затем движется вверх по проводящим тканям стебля к листьям. В листьях вода нужна клеткам для жизненных процессов, но часть её превращается в пар и выходит наружу. Потеря воды листьями поддерживает её движение от корней вверх: испаряющаяся вода как бы способствует поступлению новой порции из почвы. Поэтому поглощение корнями и испарение листьями — разные, но связанные процессы.

Больше всего воды выходит через устьица, потому что они открывают путь из внутренних частей листа в воздух. Устьица расположены в кожице, а их отверстия сообщаются с пространствами внутри листа. Небольшая часть воды испаряется прямо через поверхность листа, даже если основной путь проходит через устьица. Такое соотношение объясняет, почему нельзя считать кожицу полностью непроницаемой для водяного пара.

Испарение помогает воде перемещаться от корней к листьям, а растворённые в ней минеральные вещества поступают вместе с потоком воды. Кроме того, при превращении воды в пар лист отдаёт тепло и охлаждается. Это особенно полезно, когда растение освещено солнцем и его поверхность нагревается. Если вода теряется быстрее, чем поступает, растению может не хватать влаги, поэтому испарение должно быть связано с её доступностью.

Скорость испарения зависит от условий воздуха и от того, насколько открыты устьица. В тепле вода обычно быстрее превращается в пар, а сухой воздух способен принять больше водяного пара, поэтому потеря воды усиливается. Движение воздуха уносит влажный слой возле листа и тоже ускоряет испарение; высокая влажность, напротив, замедляет его. На свету устьица у многих растений открываются для газообмена, а при их закрытии выход водяного пара уменьшается.

Перед листопадом растение возвращает из листа в другие части некоторые полезные вещества, поэтому окраска листа может измениться. Затем у основания листа формируется отделительный слой, который ослабляет связь листа со стеблем. Когда этот слой образован, лист отделяется, а на стебле остаётся листовой рубец. Сбрасывая листья, растение уменьшает поверхность, с которой теряется вода, и легче переносит неблагоприятные сезонные условия.

Испарение воды и листопад: особенности и значение

Сначала сравните строки таблицы: каждая показывает один признак сразу для обоих процессов. Затем сопоставьте условия и значение, чтобы не путать испарение воды с листопадом. Один процесс происходит постоянно при участии листьев, а другой особенно заметен при сезонной подготовке растения.

Разбор задач

Задача 1. На листья надели прозрачный пакет и оставили растение на свету. Откуда на стенках пакета появились капли воды? Чтобы ответить, проследим путь воды и выясним, что происходит с паром возле листьев.

1. Растение получает воду из почвы через корни, и она поступает к листьям.
2. Часть воды выходит с листьев в виде пара, главным образом через устьица.
3. В закрытом пакете пар накапливается, соприкасается с его стенками и превращается в капли жидкой воды.

Ответ: капли образовались из водяного пара, который испарился с листьев и сконденсировался на пакете. Свет не создаёт воду, а помогает растению поддерживать активную работу листьев и устьиц.

Задача 2. Сравните два одинаковых растения: одно стоит в тёплом сухом помещении, другое — в прохладном влажном. У какого испарение будет интенсивнее и почему? Сравним температуру и влажность, не забывая, что растения одинаковы.

1. Тепло ускоряет превращение воды в пар, поэтому высокая температура усиливает испарение.
2. Сухой воздух содержит мало водяного пара и способен принять больше влаги от листа.
3. В прохладном влажном помещении испарение замедляется: там ниже температура и воздух уже насыщен влагой сильнее.

Ответ: интенсивнее вода будет испаряться у растения в тёплом сухом помещении. Такой вывод предполагает, что остальные условия, например освещение и доступ воды, одинаковы.

Задача 3. Осенью листья дерева пожелтели и опали. Объясните, как отделяется лист и почему листопад помогает пережить неблагоприятный сезон. В ответе нужно связать изменения листа с его отделением и пользой для всего растения.

1. Перед листопадом растение возвращает из листа часть полезных веществ в другие органы.
2. У основания листа образуется отделительный слой, из-за которого связь со стеблем ослабевает; затем лист отделяется.
3. После отделения остаётся листовой рубец, а уменьшение числа листьев снижает потерю воды в неблагоприятный период.

Ответ: лист отделяется благодаря формированию особого слоя у основания, а не просто высыхает и отпадает. До этого растение возвращает часть веществ, а сбрасывание листьев помогает ему пережить сезон с холодом или недостатком воды.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что вода испаряется только через устьица. Так думают потому, что через устьица выходит основная часть водяного пара, но небольшое количество проходит и через поверхность листа. Проверьте себя: если в объяснении есть слово «только», замените его на «преимущественно» или «в основном». Тогда утверждение будет точнее.

Испарение воды часто путают с поглощением воды корнями, потому что оба процесса связаны с движением воды в растении. Но корни получают воду из почвы, а листья теряют её в виде пара. Чтобы проверить ответ, спросите себя, где вода входит в растение и где покидает его. Если назвать эти процессы разными этапами, путаницы не будет.

Неверно объяснять листопад только высыханием и гибелью листа. Такое объяснение кажется правдоподобным, потому что осенью листья меняют цвет и засыхают, но отделение происходит после образования особого слоя у основания листа. Проверка простая: в ответе должна быть названа причина отделения, а не только внешний вид листа. Этот слой ослабляет связь листа со стеблем.

Ещё одна ошибка — считать, что листопад нужен лишь для удаления ненужных листьев. Листья действительно отделяются, но это помогает растению уменьшить потерю воды и пережить холодный или засушливый период. Чтобы проверить себя, назовите не только то, что происходит с листом, но и пользу для всего растения. Если указана подготовка к неблагоприятным условиям, объяснение полнее.

Связь с другими темами

Чтобы понять движение воды к листьям, нужно знать строение корня и стебля, а также роль проводящих тканей. Знание строения листа помогает разобраться, где находятся устьица и как через них происходит газообмен. Испарение связано с минеральным питанием: растворённые вещества перемещаются вместе с водой. Оно также дополняет изучение фотосинтеза, а листопад помогает понять, как растения приспосабливаются к сезонным изменениям.

Что запомнить

• Вода поступает в растение из почвы через корни.
• Основная часть воды испаряется листьями через устьица.
• Испарение способствует движению воды по растению и охлаждает листья.
• В жарком сухом воздухе испарение обычно усиливается.
• Перед листопадом часть веществ из листа возвращается в растение.
• После отделения листа на стебле остаётся листовой рубец.