Language
Country/Area
No result found
Почему одно дерево испаряет 40 000 галлонов воды каждый год? В чем секрет этого?
В экосистеме круговорот воды играет ключевую роль, и растения являются одними из важных участников этого процесса. Растения переносят воду из корней в листья и выделяют ее в воздух посредством процесса, называемого транспирацией. Согласно научным исследованиям, большое дерево может испарять до 40 000 галлонов воды в год. Это явление удивительно и также побудило людей задуматься о механизме, лежащем в основе этого биологического процесса.
Транспирация — это движение воды через растение и ее испарение из находящихся в воздухе частей, таких как листья, стебли и цветы. Это пассивный процесс, не требующий от растения энергии.
В жизни растений потребление и потеря воды напрямую влияют на их рост и развитие. Вода не только является основным компонентом метаболизма растительных клеток, но и играет важную роль в поддержании давления мутности клетки и транспортировке питательных веществ. Из поглощенной корнями воды только 2–3% используется для роста растений, а остальные 97–99% выводятся через транспирацию. Во время этих процессов испаряемый водяной пар высвобождается из устьиц листьев, которые контролируются замыкающими клетками и открытие и закрытие которых имеют решающее значение для потери воды.
На поток воды в первую очередь влияют несколько факторов, включая водопроводимость почвы и градиент давления в почве. Адгезия и сцепление воды способствуют движению воды вверх от корней к верху, а когда вода на поверхности листа испаряется, образуется тяговая сила, проталкивающая воду по каналам внутрь растения. Это называется внутренним градиент давления. Как только давление водяного пара в окружающей среде станет ниже, чем в листьях, водяной пар будет выходить в воздух, вызывая испарение воды в листьях и увеличивая межклеточное напряжение.
Растения контролируют скорость транспирации, регулируя размер открытия и закрытия своих устьиц. На скорость транспирации также влияют такие факторы окружающей среды, как теплопроводность пограничного слоя, влажность, температура, скорость ветра и освещенность.
По мере смены вегетационного периода листья растений ежедневно испаряют количество воды, в несколько раз превышающее их собственный вес. Например, акр кукурузы может выделять около 3000–4000 галлонов воды в день, а большой дуб может выделять до 40 000 галлонов воды в год. Эти данные позволяют нам осознать, что растения играют незаменимую роль в регулировании окружающей среды и собственном выживании.
Однако растения не полагаются исключительно на транспирацию для транспортировки воды. Им также необходимо постоянно поглощать воду через корни, чтобы обеспечить баланс с транспирацией. Когда растение не может получать достаточное количество воды через корни, возникает явление, называемое кавитацией. Когда ксилема (канал) не может пропускать воду, может произойти конденсация водяного пара, образуя закупорку, которая может поставить под угрозу выживание растения.
Если растение не сможет вовремя устранить эту закупорку, это в конечном итоге приведет к необратимому увяданию. Поэтому растениям необходимо иметь возможность устранять воздушные пробки или создавать новые соединения воздуховодов для поддержания потока воды.
Используя современную науку, исследователи начали применять технологию магнитно-резонансной томографии (МРТ) для наблюдения за внутренним состоянием ксилем растений, что позволяет им не только визуально видеть поток воды в растении, но и наблюдать поток вода в ксилеме. различные состояния.
Влияние транспирации на растения отражается не только в транспортировке воды, но и играет важную роль в процессе ее охлаждения. Благодаря скрытым тепловым свойствам воды, испарение отнимает большое количество тепловой энергии, тем самым поддерживая стабильную температуру внутри растения.
Сильные экологические связи растений также влияют на круговорот воды в окружающей среде, и этот процесс помогает восстановить экологию окружающей среды. Итак, когда мы видим, как большие деревья ежегодно испаряют огромное количество воды, стоит ли нам больше задумываться о важности растений в нашей жизни?
