Испарение воды растениями. Листопад

Определения и обозначения

Транспирация — испарение воды растением, главным образом через устьица листьев. Она отличается от простого испарения тем, что растение может регулировать её с помощью устьиц. Благодаря этому потеря воды зависит не только от тепла и сухости воздуха, но и от состояния самого растения.

Устьица — небольшие отверстия в покровной ткани листа, через которые выходит водяной пар и происходит газообмен. Устьичную щель окружают замыкающие клетки, способные менять её ширину. Это позволяет растению управлять испарением, хотя одновременно меняется и поступление газов.

Листопад — периодическое отделение листьев от растения. Он помогает пережить неблагоприятные условия, когда листья теряют много воды, а корни не могут восполнять её с прежней скоростью. Сбрасывая листья, растение уменьшает площадь, с которой испаряется вода.

Отделительный слой — слой клеток у основания листа, в котором перед листопадом ослабевает связь листа с побегом. В результате лист отделяется не случайно, а после определённых изменений в тканях. До его опадания растение успевает вернуть из листа часть нужных веществ.

Как это устроено

Вода попадает в растение из почвы через корни. Затем она движется вверх по проводящим тканям стебля и жилкам листа — словно по системе тонких трубок. Такой путь нужен, чтобы вода достигла клеток листа, где она участвует в жизненных процессах и может испаряться. Если вода не будет поступать к листьям, её запас там быстро уменьшится.

Внутри листа вода испаряется с поверхности клеток, которые соприкасаются с воздушными полостями. Оттуда водяной пар выходит наружу преимущественно через устьица, а в меньшей степени — через покровы листа. Устьица служат основным выходом, потому что их щели сообщаются с внутренними воздушными полостями. Поэтому основная доля испарения приходится на них, хотя покровы тоже не полностью задерживают воду.

Испарение создаёт условия для движения воды от корней к листьям: когда вода уходит из листа в виде пара, её запас пополняется водой, поступающей снизу. Так поддерживается непрерывное движение по проводящим тканям. Кроме того, при испарении лист охлаждается, потому что часть тепла расходуется на переход воды в пар. Это помогает растению не перегреваться в тёплую погоду.

Шириной устьичной щели управляют замыкающие клетки. Когда они меняют форму, устьице раскрывается шире или сужается, поэтому водяной пар выходит быстрее или медленнее. В жаркий сухой день уменьшение щели помогает сократить потерю воды. Однако полностью закрытые устьица затрудняют газообмен: в лист поступает меньше углекислого газа, необходимого для фотосинтеза.

Перед листопадом у основания листа формируется отделительный слой. Из-за изменений в его клетках связь листа с побегом ослабевает, и лист постепенно отделяется. До этого растение возвращает из листа часть веществ, которые может использовать дальше. Когда лист опадает, уменьшается поверхность испарения; это полезно в сезон, когда условия для поглощения воды и роста становятся неблагоприятными.

Испарение воды и листопад у растений

Сначала найдите в таблице процесс, а затем сравните место и способ его протекания. Последний столбец показывает, какую пользу процесс приносит растению. Так можно увидеть связь между испарением, его регулированием и сезонным сбрасыванием листьев.

Разбор задач

Задача 1

У растения испарение воды происходит главным образом через листья. Назовите структуры, через которые выходит большая часть водяного пара. Нужно определить основной путь выхода воды, а не перечислять все возможные пути. Для этого вспомним, какие отверстия есть в покровной ткани листа.

1. Уточним, что вода испаряется внутри листа с поверхности клеток и превращается в водяной пар.
2. Вспомним, что в покровной ткани расположены устьица, сообщающиеся с внутренними воздушными полостями листа.
3. Сравним пути выхода: большая часть пара проходит через устьица, а меньшая — через покровы листа.

Ответ: большая часть водяного пара выходит через устьица листьев.

Задача 2

В жаркий сухой день растение теряет много воды. Объясните, как изменение устьичных щелей может уменьшить эту потерю и к чему это приведёт. Важно связать ширину щели не только с испарением, но и с газообменом. Поэтому в ответе нужно назвать и пользу, и возможное последствие сужения устьиц.

1. При высокой потере воды замыкающие клетки могут сузить устьичную щель.
2. Через более узкую щель водяному пару труднее выходить, поэтому испарение уменьшается.
3. Одновременно через устьица хуже поступает углекислый газ, и газообмен ограничивается.

Ответ: сужение устьичных щелей уменьшает потерю воды, но затрудняет поступление углекислого газа и другие процессы газообмена.

Задача 3

Осенью листья дерева опадают. Объясните последовательность изменений у основания листа и назовите пользу листопада для растения. В условии важно не ограничиваться самим фактом опадания: нужно указать, что происходит до него. Затем следует связать сбрасывание листьев с неблагоприятными сезонными условиями.

1. У основания листа формируется отделительный слой, в клетках которого меняются связи между листом и побегом.
2. Связь ослабевает, поэтому лист отделяется; перед этим растение возвращает часть веществ из листа.
3. После опадания листьев испаряющая поверхность становится меньше, и растение теряет меньше воды в неблагоприятный сезон.

Ответ: сначала образуется отделительный слой и ослабевает связь листа с побегом, затем лист опадает. Листопад помогает растению пережить неблагоприятные условия и сохранить часть веществ.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что вся вода испаряется только через устьица. Так думают, потому что устьица — главный, но не единственный путь выхода водяного пара. Некоторое количество воды проходит через покровы листа. Проверь себя: в объяснении должно быть слово «преимущественно», а не «только».

Ошибка: путать испарение воды с её поглощением. Это происходит, когда забывают, что вода перемещается по растению и процессы идут в разных местах. Поглощают воду корни, а испаряется она в основном в листьях. Проверь себя вопросом: где вода входит в растение и где превращается в пар?

Ошибка: думать, что устьица всегда открыты одинаково. Устьица могут менять ширину щелей благодаря замыкающим клеткам, поэтому потеря воды меняется. Проверь себя: если в ответе устьица названы постоянно открытыми, объяснение неполное. Нужно учесть, что сужение щелей сокращает испарение, но влияет на газообмен.

Ошибка: считать, что лист просто отрывается от побега. Такое представление упускает изменения, которые происходят у основания листа перед его опаданием. Там формируется отделительный слой, и связь с побегом ослабевает. Проверь себя: перед описанием опадания назови этот слой и объясни его роль.

Связь с другими темами

Чтобы понять движение воды, нужно знать строение корня и листа, а также роль проводящих тканей. Транспирация связана с фотосинтезом и газообменом: через устьица растение получает углекислый газ, но одновременно теряет воду. Поэтому устьица помогают решать две задачи, которые могут вступать в противоречие. Эти знания пригодятся при изучении приспособлений к засухе и сезонных изменений в жизни растений.

Что запомнить

• Транспирация — испарение воды растением.
• Большая часть воды испаряется через устьица листьев.
• Испарение способствует движению воды от корней к листьям и охлаждает растение.
• Устьица регулируют интенсивность потери воды.
• Перед листопадом у основания листа образуется отделительный слой.
• Листопад помогает растению пережить неблагоприятный сезон.