تعرق گیاهان و توضیح چگونگی آن

تعرق گیاهان و توضیح چگونگی آن

تعرق در گیاهان

خروج آب از قسمتهای هوایی گیاه به صورت بخار آب تعرق نامیده می شود. اما تعرق انواع مختلف دارد. برگ اندام اصلی و عمده تعرق است و قسمت اعظم تعرق از میان روزنه های آن انجام می شود، لذا این نوع تعرق را تعرق روزنه ای می نامند. مقدار کمی بخار آب از برگها و ساقه ها بوسیله تبخیر مستقیم از طریق یاخته های اپیدرمی و از میان کوتیکول خیلی نازک آنها خارج می شود که این پدیده را تعرق کوتیکولی می گویند. مقدار آبی که از طریق روزنه خارج می شود، خیلی زیاد است. همچنین خروج بخار آب می تواند از طریق عدسک های ساقه های چوبی یا عدسک های میوه انجام شود که تعرق عدسکی نامیده می شود.

نقش تعرق در جذب آب از ریشه

تعرق باعث می شود که پتانسیل آب برگ به پتانسیل آب ریشه کاهش یابد. حوالی ظهر اختلاف پتانسیل آب برگ نسبت به ریشه به بیشترین مقدار خود می رسد. در این هنگام سرعت و شدت جذب آب توسط ریشه نیز بیشترین مقدار را دارا است. اگر منحنی تعرق و منحنی جذب آب در ساعات مختلف شبانه روز را با هم مقایسه کنیم، خواهیم دید که تغییرات هماهنگی را نشان می دهد. یعنی هر چقدر تعرق بالاتر باشد، به همان اندازه هم شدت جذب آب نیز بالاتر است. زمانی که تعرق صورت می گیرد، پتانسیل آب ریشه منفی تر از خاک است و پتانسیل برگ منفی تر از ریشه و پتانسیل جو منفی تر از برگ است.

در نتیجه جریان آبی از خاک به طرف اتمسفر، از طریق گیاه برقرار می شود که باعث انتقال مواد محلول مورد نیاز گیاه همراه با صعود آب می شود. هر گاه پتانسیل آب جو افزایش یابد و جو از آب اشباع شود، جذب آب توسط سیستم ریشه ای و انتقال شیره خام در آوندهای چوبی به حداقل رسیده و یا متوقف می شود. در موقع شب نیز که روزنه ها بسته اند، تعرق به حداقل می رسد و انتقال شیره خام نیز تقریبا متوقف می شود. تعرق در واقع باعث ایجاد یک فشار منفی می شود، که می تواند صعود شیره خام را حتی تا ارتفاع بیش از ۱۰۰ متر در درخت غول موجب شود.

مکانیسم تعرق در برگ ها

واکوئل های تمام یاخته های زنده برگ پر از آب هستند. همچنین پروتوپلاسم و دیواره یاخته نیز از آب اشباع است. آب از راه آوندهای چوبی رگبرگ ها به برگ می رسد. آب دیواره های مرطوب یاخته های بخار شده به جو درونی فضاهای بین یاخته ای وارد می شود. این حالت ممکن است از هر سطحی که مرطوب باشد، به جو پیرامون رخ دهد. فضاهای بین یاخته ای شبکه، ارتباطی درونی با ساختار بعدی برگ ایجاد می کند که بوسیله بخار آب اشباع می شوند و یاخته آخری بخار آب را در هوایی که کمتر اشباع شده، پخش می کند. تعرق روزنه ای از طریق تبخیر سطحی دیواره های یاخته ای که در محدوده فضاهای بین یاخته ای قرار دارند و همچنین از بخار آبی که از فضاهای بین یاخته ای از طریق روزنه وارد می شود، انجام می گردد.

اهمیت تعرق

۱- نیروی مکشی ایجاب شده در صعود شیره خام کمک می نماید.

۲- با تاثیر بر روی فشار انتشار، بطور غیر مستقیم پدیده انتشار در یاخته ها را کمک می کند.

۳- در جذب آب و مواد کانی توسط ریشه ها موثر است.

۴- در تبخیر آب اضافی کمک می کند.

۵- نقش مهمی در انتقال مواد غذائی از قسمتی به قسمت دیگر گیاه دارد.

۶- دمای مناسب جهت برگ ها را حفظ می کند.

۷- با تاثیر بر باز و بسته شدن روزنه ها، بطور غیر مستقیم در فتوسنتز و تنفس اثر می کند.

۸- در پراکندگی انرژی اضافی دریافت شده از خورشید توسط گیاهان موثر است.

عوامل موثر بر تعرق

رطوبت نسبی

هر قدر رطوبت نسبی جو بیشتر با شد، میزان تعرق کمتر خواهد بود. زیرا پتانسیل آب جو در این حالت افزایش می یابد. اگر رطوبت نسبی جو به حالت اشباع برسد، تعرق متوقف می شود. رطوبت نسبی جو به شدت از دمای محیط متاثر است.

دما

دما علاوه بر اثری که روی رطوبت نسبی دارد، در شرایط طبیعی افزایش دما تا ۲۵-۳۰ درجه سانتیگراد باعث افزایش شدت تعرق شده و از این درجه به بعد باعث کاهش تعرق می شود. علت این پدیده آن است که افزایش دما تا ۳۰ درجه سانتیگراد در بعضی از گونه ها مانند پنبه، توتون و قهوه باعث باز شدن روزنه ها و پس از آن باعث بسته شدن روزنه ها می شود. در شمعدانی حتی در ۳۵ درجه سانتیگراد نیز روزنه باز باقی مانده، در نتیجه تعرق ادامه می یابد.

باد و جریان هوا

باد باعث تجدید هوا در مجاورت بافتها شده و شدت تعرق را افزایش می دهد. ولی شدید بودن آن باعث بسته شدن روزنه ها و کاهش تعرق می شود. از طرف دیگر باد با به حرکت در آوردن برگ ها، خروج بخار آب از برگ ها را آسان می کند.

روشنایی

در بسیاری از گیاهان شدت تعرق در تاریکی تقریبا صفر است و روشنایی باعث افزایش شدت تعرق می شود. علت آن باز شدن روزنه ها در روشنایی است. زیرا نزدیک به ۹۹% تعرق از طریق روزنه ها صورت می گیرد. در بعضی از گیاهان مانند گیاهان گوشتی (تیره کاکتوس) روزنه ها در روز بسته و در شب بازند. به همین دلیل میزان تعرق این گیاهان در شب بیشتر از روز است.

عوامل ساختاری

سطح اندام هوایی

سطح اندام، بویژه برگ ها در تعرق اهمیت فوق العاده دارد. ریزش برگها هنگام پاییز و زمستان در درختان خزان شونده مناطق معتدل و به هنگام تابستان در گیاهان مناطق نیمه خشک، بطور قابل ملاحظه ای از شدت تعرق می کاهد. همچنین وجود خار یا برگهای بسیار کاهش یافته در گیاهان مناطق خشک موجب کاهش شدت تعرق می شود.

آرایش بافتهای برگ

آرایش بافتهای برگ در تعرق موثرند. بافت نرده ای برگ در گیاهان مناطق خشک همیشه فشرده تر از بافت نرده ای گیاهان مناطق مرطوب است و کوتیکول آنها ضخیم می باشد. حتی گاهی بافتهای بیرونی آنها چوب پنبه ای و یا چوبی می شود که این امر به مقدار زیاد از میزان تعرق می کاهد.

تعداد و وضع روزنه ها

تعداد و وضع روزنه ها از عوامل اصلی تعرق به شمار می آید. همیشه نوعی رابطه مثبت بین تعداد روزنه ها و شدت تعرق وجود دارد. در بعضی گیاهان ساختار تشریحی خاص روزنه ها باعث کاهش شدت تعرق می شود. مانند کریپت روزنه ای در گیاه خرزهره که فرورفتگی های پر از کرک در سطح زیرین برگ هستند و روزنه ها در ته آنها قرار درند.

مواد شیمیایی باز دارنده تعرق

موادی مانند موم های پلی وینیل و الکل های سنگین که بتوانند از راه تاثیر بر یاخته های روزنه ای موجب بسته شدن روزنه ها شوند و یا مستقیما روزنه ها را مسدود کنند، مواد باز دارنده تعرق نام دارند. مشاهده شده است که هنگام کاهش تعرق، فتوسنتز نیز همزمان با آن کاهش می یابد. زیرا به هر نحو که مانع خروج بخار آب از روزنه ها شویم، ورود CO2 به داخل برگ و در نتیجه فتوسنتز کاهش می یابد.

روشهای اندازه گیری تعرق

روش وزن کردن

در این روش از دست دادن، یا با توزین تمام گیاه و یا شاخه ای از آن اندازه گیری می شود.

جمع کردن و توزین بخار آب حاصل از تعرق

با این روش می توان میزان تعرق به مقدار کم را در گیاهان که در هوای بسته و هوای آزاد رشد می کنند، اندازه گرفت. در روش هوای بسته گیاهی را با گلدان در زیر سرپوش می گذارند که در آن ظرف کوچکی حاوی مقدار کلرید کلسیم با وزن مشخصی قرار دارد. افزایش وزن کلرید کلسیم، مقدار آب خارج شده از گیاه را معلوم می کند. در روش هوای آزاد، گیاه در محفظه ای قرار دارد که هوای مرطوب از آن عبور می کند.

هوای مرطوب پس از ورود به محفظه از یک طرف از داخل ظرفی حاوی کلرید کلسیم بی آب عبور می کند. رطوبت آن بوسیله کلرید کلسیم جذب می گردد و از طرف دیگر از بخش واجد گیاه نیز عبور می کند و سپس وارد ظرف دیگری می شود که محتوی کلرید کلسیم است. با توجه به اینکه وزن کلرید کلسیم قبل از شروع آزمایش تعیین شده است، می توان مقداری از آب خارج شده از گیاه را که بوسیله کلرید کلسیم جذب گردیده، تعیین کرد. ضمنا با عبور دادن هوای آزاد و مرطوب، شرایط طبیعی گیاه نیز رعایت شده است.

روش لیزیمتری

این روش برای اندازه گیری مقدار تعرق یک پوشش گیاهی بکار می رود. برای این منظور پوشش گیاهی را در ظرف هایی به ابعاد دو متر یا بیشتر به نام لیزیمتر که پر از خاک و پوشیده از گیاهند و در داخل زمین جای می گیرند، قرار می دهند و با دستگاه پیزوالکتریک وزن لیزیمتر را تعیین می کنند. اندازه گیری در مورد مجموعه آب خارج شده از گیاه و خاک است و این اتلاف آب را تبخیر – تعریق گویند. در قسمت زیرین لیزیمتر ظرفی برای جمع آوری فاضلاب قرار دارد.

روش حجم سنجی یا پوتومتری (آشام سنجی)

در این روش فرض بر این است که میزان آب جذب شده، تقریبا برابر با میزان تعرق یا آب دفع شده از گیاه است. شاخه پر برگ، گیاهی را در زیر آب قطع کرده و در ظرف پر از آب آشام سنج (پوتومتر) قرار می دهیم. ظرف آشام سنج دارای دو راه خروجی است که یک لوله موئینه مدرج و یک مخزن آب است. پس از اندازه گیری میزان تعرق، تمام دستگاه با شیری که جریان آب را از منبع به ظرف کنترل می کند، از آب پر می شود تا دستگاه کاملا از هوا خالی گردد. پس یک حباب هوا را به درون لوله موئین وارد می کنند. در طی تعرق حباب هوا که در طول لوله موئین حرکت می کند، نشان دهنده جذب آب توسط گیاه است و می توان میزان حرکت آن را اندازه گرفت. روش آشام سنجی برای مطالعه تاثیر عوامل محیطی مثل دما، نور، هوا و غیره بر روی تعرق روش مناسبی است.

روش کلرید کبالت

اساس این روش استفاده از کاغذ آغشته به کلرید کبالت است (تهیه شده با محلول ۳% کلرید کبالت). این کاغذ اگر خشک باشد، آبی رنگ است و وقتی مرطوب گردد، صورتی رنگ می شود. هنگام آزمایش، رنگ کاغذ ابتدا آبی است و به تدریج صورتی رنگ می شود و میزان تغییر رنگ آن معیاری برای اندازه گیری تعرق است.