§ 11-12. Лист испаряет воду и усваивает свет

Определения и обозначения

Испарение воды листьями, или транспирация, — это переход воды из листа в воздух, преимущественно через устьица. Вода сначала поступает к листьям от корня, а затем часть её покидает растение в виде водяного пара. Транспирация помогает воде перемещаться по растению и не даёт ему перегреваться.

Устьице — пора в покровной ткани листа, через которую испаряется вода и происходит газообмен. Газообменом называют поступление и выделение газов растением. Благодаря устьицам лист может получать углекислый газ, но через эти же отверстия теряет воду.

Хлорофилл — зелёный пигмент листа, поглощающий свет. Пигментом называют вещество, которое придаёт тканям окраску. Хлорофилл нужен, чтобы улавливать энергию света, используемую при фотосинтезе; сам он органические вещества не производит.

Фотосинтез — образование органических веществ из воды и углекислого газа с использованием энергии света. Органические вещества служат растению питанием и строительным материалом для роста. Поэтому фотосинтез связывает работу листа с обеспечением всего растения необходимыми веществами.

Как это устроено

Вода из почвы поглощается корнем и по проводящим тканям стебля поднимается к листьям. В листе она попадает к клеткам, расположенным внутри его мякоти. Часть воды проходит из клеток к поверхности и выходит наружу в виде пара через устьица. Такое движение возможно потому, что испарение с поверхности листа создаёт условия для поступления к нему новой воды.

Устьице образовано отверстием в покровной ткани и особыми клетками, которые могут менять его ширину. Когда отверстие открыто, водяной пар выходит наружу, а газы проходят между листом и воздухом. Если растение теряет слишком много воды, устьица могут закрываться, уменьшая испарение. Но вместе с потерей воды сокращается и газообмен: например, листу труднее получать углекислый газ для фотосинтеза.

Испарение помогает воде двигаться от корней вверх: когда вода уходит из листьев, её запас пополняется водой, поступающей по стеблю. Это не единственная причина движения воды, но важная часть общего процесса. Испаряясь, вода забирает тепло с поверхности листа, поэтому лист охлаждается. В жаркую погоду такое охлаждение помогает растению не перегреваться.

В зелёных клетках листа содержится хлорофилл. Он поглощает свет, а не просто отражает его: именно поэтому листья выглядят зелёными, хотя в них могут присутствовать и другие пигменты. Поглощённая энергия света нужна клеткам для фотосинтеза. Без хлорофилла лист не смог бы так эффективно использовать световую энергию для этого процесса.

При фотосинтезе лист использует энергию света, чтобы образовывать органические вещества из воды и углекислого газа. Углекислый газ поступает из воздуха через устьица, а вода приходит от корней. Образованные вещества могут использоваться для роста и жизнедеятельности растения. Поэтому лист важен не только как часть, через которую испаряется вода, но и как место, где создаётся питание растения.

Строение листа и его участие в испарении воды и усвоении света

Чтобы пользоваться таблицей, сначала найдите часть листа, а затем проследите, где она находится и какую работу выполняет. Устьица связаны с движением воды и газов, а хлорофилл и зелёные клетки — с использованием света. Так можно не путать разные процессы, которые происходят в одном листе.

Разбор задач

На листе заметны мелкие поры. Объясните, как они связаны с испарением воды.

1. Определяем, что мелкие поры на поверхности листа — это устьица.
2. Вспоминаем, что через устьица вода выходит из листа в воздух в виде водяного пара.
3. Связываем наблюдение с транспирацией: это испарение воды листьями, происходящее главным образом через устьица.

Ответ: замеченные поры — устьица, через которые лист испаряет воду. Через них также происходит газообмен.

Два одинаковых растения полили, а одно накрыли прозрачным пакетом. На стенках пакета появились капли. Объясните их происхождение.

1. Проверяем, откуда могла взяться вода: растение полили, поэтому вода поступила к корням и затем к листьям.
2. Учитываем, что листья испаряют воду через устьица, а пакет не даёт водяному пару сразу рассеяться в воздухе.
3. Когда водяной пар соприкасается с поверхностью пакета, он охлаждается и превращается в капли воды. Этот переход пара в жидкость называется конденсацией.

Ответ: капли появились из водяного пара, который испарили листья и который сконденсировался на внутренней стороне пакета. Это пример того, как можно заметить транспирацию.

Лист закрыли непрозрачной бумагой, оставив часть поверхности открытой, и поставили растение на свет. Объясните, почему освещённая часть листа может образовывать органические вещества активнее.

1. Сравниваем условия: открытая часть получает свет, а закрытая — почти нет.
2. Учитываем, что хлорофилл поглощает световую энергию, необходимую для фотосинтеза.
3. Делаем вывод: при прочих подходящих условиях освещённая часть может фотосинтезировать активнее. Проверяем оговорку: результат зависит также от наличия воды, углекислого газа и других необходимых условий.

Ответ: открытая часть может активнее образовывать органические вещества, потому что получает свет, энергия которого используется при фотосинтезе. Один только свет не обеспечивает этот процесс, если растению не хватает других условий.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что вода испаряется только с верхней поверхности листа. Так думают, потому что не всегда замечают мелкие устьица и принимают всю поверхность за одинаковую. На деле испарение идёт преимущественно через устьица в покровной ткани, причём их расположение зависит от растения. Проверьте себя: назовите путь, которым вода покидает лист, и не ограничивайте его верхней стороной.

Ошибка — путать испарение воды и фотосинтез. Оба процесса происходят в связи с листом, поэтому их легко объединить в один. Но при транспирации вода переходит из листа в воздух, а при фотосинтезе энергия света используется для образования органических веществ из воды и углекислого газа. Проверьте себя: спросите, что именно выходит из листа или что образуется в нём.

Ошибка — думать, что хлорофилл сам создаёт пищу. Это заблуждение возникает потому, что зелёный пигмент напрямую связывают с питанием растения. Хлорофилл поглощает свет, а энергия света используется клетками при фотосинтезе; органические вещества образуются в результате самого процесса. Чтобы проверить себя, замените фразу «хлорофилл создаёт пищу» на «хлорофилл поглощает свет».

Ошибка — считать, что устьица нужны только для испарения. Часто запоминают их заметную роль в потере воды и забывают о движении газов. Через устьица лист получает углекислый газ и выделяет газы, поэтому они участвуют в газообмене. Проверьте себя: назовите две функции устьиц, а не только одну.

Связь с другими темами

Чтобы понять путь воды к листу, нужно вспомнить, что корень поглощает её из почвы, а стебель проводит к листьям. Тема также связана со строением листа, растительными клетками и газообменом: эти знания помогают объяснить работу устьиц и зелёных клеток. Позже понимание фотосинтеза пригодится при изучении питания растений и круговорота веществ в природе. Так работа одного органа связывает процессы внутри растения с обменом веществ в природе.

Что запомнить

• Лист испаряет воду преимущественно через устьица.
• Устьица участвуют и в испарении, и в газообмене.
• Испарение воды листьями называют транспирацией.
• Транспирация помогает перемещению воды по растению и охлаждает его.
• Хлорофилл поглощает свет и придаёт листьям зелёную окраску.
• Энергия света используется при фотосинтезе.