BOTANICA SI FIZIOLOGIE - Transpiratia un rau necesar

BOTANICA SI FIZIOLOGIE - Transpiratia un rau necesar

Principalele procese prin care se realizeaza eliminarea apei din plante, sunt transpiratia si gutatia.

Procesul de transpiratie costa in eliminarea apei din plante, sub forma de vapori, prin toate organele plantelor, cu exceptia radacinii.

Cantitatea de apa eliminata de plante este imensa (porumbul absoarbe in timpul sezonului de vegetatie cca 250 litri de apa, din care se elimina prin transpiratie cca 98%). Eliminarea apei din plante este absolut necesara deoarece asigura:

ascensiunea sevei brute prin vasele lemnoase;

evitarea suprasaturarii celulelor cu apa;

evitarea supraincalzirea plantelor (vaporizarea a 1g apa este insotita de absortia a 2,2 Kj energie).

Din aceste motive transpiratia este considerata un rau necesar plantelor.

Transpiratia se realizeaza prin celule specializate: stomate si lenticele, dar si prin invelisurile externe: cuticula, suber etc.

Stomatele au o distributie variata pe suprafata frunzelor, in functie de specie. Din acest punct de vedere se deosebesc frunze cu stomate pe fata superioara, numite epistomatice, pe fata inferioara - hipostomatice si pe ambele fete - amfistomatice.

Numarul de stomate pe unitate de suprafata foliara variaza cu specia intre 14-33 stomate/mm² la grau si 376-720/mm² la varza.

Stomatele reprezinta principala cale de eliminare a apei din plante. Celulele stomatice de tip amarilidaceu au forma reniforma iar cele de tip gramineu, au forma unor haltere.

Stomatele sunt alcatuite din doua celule stomatice care delimiteaza un orificiu numit ostiola si din celule anexe.

Mecanismul de functionare a stomatelor, se bazeaza pe ingrosarea neuniforma a peretilor celulari si modificarea turgescentei, prin functionarea pompelor de ioni. Prin cresterea turgescentei, se determina bombarea peretilor subtiri si elastici ai celulelor stomatice. La stomatele de tip amarilidaceu acestia atrag si peretele intern, ingrosat, determinand deschiderea ostiolei. In cazul stomatelor de tip gramineu, are loc dilatare celor doua extremitati, ceea ce determina indepartarea peretilor mijlocii ingrosati si deschiderea ostiolei.

Modificarea turgescentei celulelor stomatice este determinata in principal de transportul activ al potasiului din celulele anexe, in cele stomatice. Aceasta se realizeaza cu participarea pompei de K ⁺ - H⁺ - antiport, fapt dovedit de scaderea pH-ului apoplasmic, in timpul deschiderii stomatelor, fie este o consecinta a hiperpolarizarii membranei (peste -100 mV), proces ce induce deschiderea canalului actionat voltaic prin care potasiul patrunde conform gradientului electrochimic. Acumularea potasiului in celulele stomatice conduce la cresterea presiunii osmotice, absortia apei din celulele anexe, cresterea presiunii de turgescenta si deschiderea ostiolelor.

Inchiderea stomatelor este determinata de depolarizarea membranei (sub 40 mV), care poate fi produsa de pigmentul flavoproteic care receptioneaza radiatiile albastre din timpul serii, precum si acidul abscisic care se sintetizeaza in conditii de stress.

Umiditatea marita a solului, conduce la cresterea turgescentei celulelor, inclusiv a celor anexa, care exercita o presiune asupra celulelor stomatice, determinand inchiderea pasiva a acestora, iar diminuarea continutului in apa a celulelor stomatice, cauzata de intensificarea transpiratiei in zilele toride de vara, conduce la scaderea turgescentei acestora si ca urmare la inchiderea pasiva a stomatelor.

Fotosinteza determina inchiderea si deschiderea stomatelor in mod indirect, prin cantitatea de dioxid de carbon din tesuturi. Acumularea dioxidului de carbon in timpul serii, cand nu mai este utilizat in procesul de fotosinteza, determina inchiderea stomatelor, iar scaderea concentratiei acestuia dimineata, cand este utilizat in fotosinteza, induce deschiderea stomatelor.

La plantele de tip fotosintetic CAM, stomatele se deschid in timpul noptii. Dioxidul de carbon este fixat de acidul fosfoenolpiruvic, ceea ce determina scaderea concentratiei interne a acestui component gazos, si deschiderea stomatelor pe timpul noptii. Ziua, acidul malic este descompus in acid piruvic si dioxid de carbon, care prin acumulare, determina cresterea concentratiei interne si inchiderea stomatelor.

Eliminarea apei prin stomate este corelata cu ritmul de aprovizionare cu apa a acestora si cu gradul lor de deschidere.

Apa provenita din vasele lemnoase, este transportata pe cale apoplasmica, iar procesul de vaporizare se desfasoara la nivelul camerei substomatice. Transportul apei sub forma de vapori, prin spatiile lacunare, are o pondere mai redusa.

Se admite in general, ca aerul din camera substomatica este saturat in vapori de apa, in timp ce aerul din mediul ambiant are umiditate relativ mai redusa (4060%). Ca urmare, vaporii de apa difuzeaza din camera substomatica, in mediul ambiant.

Transpiratia cuticulara are o pondere redusadin cauza permeabilitatii scazute a componentelor de natura lipidica, a cuticulei. Acest tip de transpiratie reprezinta in cazul plantelor mezofile intre 10-25% din transpiratia totala. In cazul plantelor cu cuticula foarte groasa, asa cum este iedera, transpiratia cuticulara nu mai are loc.

Dupa Larcher (1971) transpiratia cuticulara variaza in functie de specie intre 3-300 mg H₂O/dm²/h, in timp ce transpiratia stomatica variaza intre 400-4000 mg H₂Odm²/h.

Transpiratia lenticelara se evidentiaza la tulpini, fructe si tuberculi care prezinta din loc in loc, lenticele, rupturi ale epidermei sau peridermei. Eliminarea apei pe aceasta cale este foarte redusa.

Procesul de transpiratie prezinta variatii diurne si sezoniere.

Variatiile diurne se manifesta printr-o transpiratie redusa in timpul noptii, cand stomatele sunt inchise si umiditatea relativa a aerului este mai mare. In aceasta perioada se desfasoara numai transpiratia cuticulara si lenticelara. Intensitatea transpiratiei creste odata cu ivirea zorilor, cand are loc deschiderea stomatelor si prezinta o valoare maxima si in timpul amiezii cand temperatura este mai ridicata, iar umiditatea relativa a aerului este mai scazuta.

Dupa acest maximum, se produce diminuarea intensitatii procesului de transpiratie care inregistreaza valoarea minima odata cu caderea noptii. In verile secetoase, foarte calduroase si cu umiditate relativa a aerului mai scazuta, se produce inchiderea hidroactiva a stomatelor, in orele de amiaza.

Variatia sezoniera se manifesta printr-o transpiratie redusa in timpul iernii, atat la plantele cu frunze cazatoare, cat si la cele sempervirescente. In timpul primaverii, cand suprafata foliara este inca redusa, procesul de transpiratie prezinta valori mici. Vara, cand temperatura aerului este mai ridicata iar umidiattea relativa scazuta, procesul de transpiratie prezinta un maximum.

Toamna, se constata o noua diminuare a intensitatii procesului de transpiratie datorita temperaturii mai scazute si umiditatii relative a aerului ridicata. Intensitatea procesului de transpiratie poate fi analizata cu ajutorul unor indicatori fiziologici. Acestia sunt: transpiratia absoluta, transpiratia relativa, coeficientul economic al transpiratiei si productivitatea transpiratiei.

Transpiratia absoluta reprezinta cantitatea de apa eliminata in procesul de transpiratie de intregul organ sau organism, exprimata in grame.

Transpiratia relativa reprezinta raportul dintre cantitatea de apa eliminata prin transpiratie si aceea evaporata de pe suprafata egala de apa, in acelasi timp si variaza intre 0,1 si 0,5, iar la plantele cu consum mare de apa pote sa ajunga la 1.

Coeficientul de transpiratie reprezinta cantitatea de apa eliminata in procesul de transpiratie, in perioada in care se biosintetizeaza un gram de substanta uscata.

Acest indicator este    util pentru zonarea culturilor si pentru stabilirea normei de irigare. In functie de specie, pentru biosinteza unui gram de substanta uscata, se elimina prin transpiratie 150-900 g apa.

Productivitatea transpiratiei reprezinta valoarea inversa a coeficientului economic al transpiratiei si anume, cantitatea de substanta uscata sintetizata,exprimata in grame, corespunzatoare la 1.000 g apa eliminata prin transpiratie.

Bilantul de apa al plantelor reprezinta raportul dintre cantitatea de apa absorbita de catre plante si cantitatea de apa eliminate de acestea. In functie de conditiile de mediu, se pot distinge 3 situatii:

cantitatea de apa absorbita este egala cu cea eliminata, situatie ce se intalneste in conditii normale de temperatura si umiditate;

absortia apei este mai intensa decat transpiratia, in conditii de exces de umiditate. Acumularea apei in tesuturi, in aceste conditii poate sa fie daunatoare schimbului de gaze dintre plante si mediu. Aceste efecte daunatoare pot fi evitate de unele specii de plante (cerealele) prin eliminarea apei sub forma de picaturi (gutatie).

absortia este mai redusa decat transpiratia in conditii de seceta. In acest caz, in prima etapa, plantele manifesta ofilirea temporala, care consta in vestejirea reversibila a frunzelor. Acest tip de ofilire se manifesta in zilele excesiv de calduroase, desi in sol exista apa suficienta, cand transpiratia depaseste cantitativ absortia. Turgescenta se reface insa, seara si in cursul noptii.

In solurile reci, sau in cazul irigarii cu apa rece, in zilele calduroase de vara, se manifesta secata fiziologica. In aceste conditii, absortia apei de catre radacina este inhibata, in timp ce eliminarea apei prin transpiratie decurge in mod normal. Ca urmare, apare un deficit de saturatie in apa a celulelor care se manifesta prin ofilirea temporala a plantelor.

Factorii care influenteaza intensitatea procesului de transpiratie.

1. Factori interni:

Numarul de stomate pe unitatea de suprafata foliara este corelat cu intensitatea procesului de transpiratie. Cu cat numarul de stomate este mai mare, pana la o anumita limita, cu atat eliminare apei prin transpiratie este mai intensa.

Grosimea cuticulei are importanta in transpiratia cuticulara.

Gradul de deschidere a stomatelor influenteaza direct intensitatea procesului de transpiratie.

Pozitia stomatelor fata de epiderma influenteaza procesul de transpiratie in doua moduri:

plantele care au stomatele deasupra epidermei - au intensitatea procesului de transpiratie mai mare;

plantele care au stomatele situate sub nivelul epidermei - au o valoare mai mica a intensitatii procesului de transpiratie.

2. Factori externi:

Lumina influenteaza direct intensitatea procesului de transpiratie prin efectul sau caloric.

Temperatura aerului actioneaza, in corelatie cu umiditatea relativa.

Umiditatea solului este un factor important ce influenteaza procesul de transpiratie a plantelor, si are o actiune indirecta.

Umiditatea aerului este un factor important, cu actiune directa, asupra procesului de transpiratie.

Concentratia solutiei solului influenteaza presiunea osmotica din celule si procesul de transpiratie.

Presiunea atmosferica scazuta, stimuleaza procesul de transpiratie, in timp ce presiunea ridicata reduce acest proces.

Curentii de aer respectiv vantul, indeparteaza din apropierea stomatelor, vaporii de apa eliminati prin transpiratie, intensificand procesul de transpiratie.