تعرق در گیاهان چیست؟ – انواع آن و روش های اندازه گیری تعرق

در گیاهان آب و موادی که محلول هستند، به شکل مایع از روزنه های آبی موجود در گیاه خارج می شوند که به این پدیده تعرق گفته می شود. به عبارتی می توان به تبخیر شدن آب از گیاه، تعرق گفت که در کتب علوم پایه پنجم و نهم و همچنین زیست پایه دهم مورد بررسی قرار گرفته است. جذب آب توسط ریشه گیاه و از دست دادن آن توسط اندام های هوایی گیاه انجام می شود که فرایند تعرق مکانیسم این عمل هستند. این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک ما را با تعرق و اهمیت انجام آن در گیاهان آشنا می کند.

تعرق چیست؟

چون گیاهان در ارتباط با آب و دمای محیط بیرون هستند مانند جانداران دیگری چون انسان، دچار تعرق و جابجایی آب در این فرایند محیطی می شوند. روش های مختلفی برای انجام عمل تعرق از سطح گیاه وجود دارد که منجر به از دست دادن آب به شکل بخار آب و یا گاز تعرق است. روزنه های هوایی بخشی از گیاهان هستند که بیشترین مقدار خروج آب را سبب می شوند. اما در برخی از مواقع خروج آب می تواند از سلول های عدسک های ساقه های چوبی و کوتیکول های نازک انجام شود.

زمان انجام تعرق بیشتر در ساعات ظهر و در زمانی است که پتانسیل آب برگ بیشترین مقدار است. در این هنگام آب نیز با سرعت و شدت بیشتری از ریشه به سمت برگ می رود. اما در هنگام شب، روزنه های گیاهی بسته بوده و چون عمل تعرق انجام نمی گیرد، با زیاد بودن رطوبت خاک، جذب آب توسط ریشه انجام و آب زیادی می تواند در خاک برون نشست کند. گیاهان با عمل تعرق به دمای مناسبی می رسند و انجام عمل فتوسنتز و تنفس در آن ها بهتر می شود.

چگونگی انجام تعرق در گیاهان

سلول هایی که در برگ گیاهان وجود دارند دارای واکوئول ها، دیواره سلولی و پروتوپلاسم پر از آب هستند. انتقال آب به برگ از راه آوندهای چوبی رگبرگ ها انجام می شود. سلول های بخار شده، آب دیواره های مرطوب خود را در فضای بین سلول ها پخش می کنند و این عمل می تواند از هر سطح مرطوب گیاه انجام شود. ارتباط بین فضاهای بین سلولی با ساختار بعدی برگ پر شده از بخار آب، برقرار می شود. بخار آب در هوای با میزان بخار آب کم، توسط سلول آخری پخش می شود. با تبخیر سطحی دیواره های موجود در فضاهای بین سلولی و تبخیر بخار آب موجود بین فضاهای بین سلولی، تعرق روزنه ای انجام می شود.

اهمیت تعرق

اولین اهمیتی که تعرق برای یک گیاه دارد، جذب آب است. در ساختار گیاه برای انجام فرایندهایی بیوشیمیایی و ایجاد تورگور برای حفظ حالت ایستاده گیاه، وجود آب ضروری است. اما چون ریشه ها فقط ۵ درصد آب را حفظ می کنند، جذب آب امری حیاتی برای گیاه است. یکی دیگر از مزایای تعرق در گیاهان کنترل دمای آن هاست که تبخیر می تواند به خنک شدن گیاهان کمک کند. از مزیت های دیگر تعرق در گیاهان جذب مواد مغذی از خاک است. چون با تعریق میزان جذب آب توسط ریشه گیاهان زیاد می شود که همراه با آن مواد مغذی که برای رشد گیاهان ضروری هستند، نیز توسط ریشه جذب می شوند.

با انجام عمل تعرق و باز بودن روزنه های گیاه، تبادل گاز بین جو و برگ آن انجام می شود. چون وقتی آب با تعریق خارج می شود، دی اکسید کربن وارد گیاه می شود که گاز مورد نیاز برای انجام عمل فتوسنتز است. میزان آب خروجی در مقایسه با گاز دی اکسید کربن ورودی، بیشتر خواهد بود. در بالا بردن شیره خام توسط گیاه، نیروی مکشی که در هنگام تعریق ایجاد می شود موثر است.

تعرق و عوامل موثر در آن

عوامل محیطی

یکی از عوامل موثر در عمل تعریق گیاهان، میزان رطوبت نسبی جو است که با زیاد بودن مقدار این رطوبت، تعریق کمتر انجام می شود. علت این امر در بالا بودن میزان پتانسیل آب جو است که عمل تعریق کاملا قطع می شود، اگر میزان پتانسیل آب جو به حالت اشباع برسد. دمای محیط عاملی است که در میزان رطوبت نسبی جو موثر است.

اگر دمای محیط افزایش یافته و میزان آن به ۲۵ تا ۳۰ درجه سانتی گراد برسد، مقدار تعریق در گیاهان زیاد می شود. اما دما باز هم زیاد شده و از ۳۰ درجه سانتی گراد بیشتر شود، تعریق را کاهش می دهد. کاهش میزان تعریق در دمای بالاتر از این مقدار، به علت بسته شدن روزنه های گیاهان است که در گیاهانی مانند پنبه، توتون و قهوه اتفاق می افتد.

میزان تعریق در گیاهان، با جریان بادی که هوا را در مجاور بافت گیاهان قرار می دهد، افزایش می یابد. اما اگر میزان شدت بادها زیاد شود، روزنه های گیاهان بسته شده و تعریق کاهش پیدا می کند. بادها همچنین می توانند برگ ها را به جهات مختلف حرکت داده و بخار آب را از آن ها خارج کنند.

روشنایی یکی از عواملی است که تاثیر مثبت بر میزان تعریق دارد. چون در روشنایی روزنه ها باز شده و در تاریکی این روزنه ها بسته می شوند. بیشترین میزان تعریق از راه روزنه ها انجام می شود. اما گیاهانی هستند که در شب روزنه های بازی داشته و در شب روزنه های آن ها بسته می شود، کاکتوس ها نمونه ای از این گیاهان هستند.

عوامل ساختاری

اندام هایی مانند برگ گیاهان و سطح آن ها نقش بسیار مهمی در میزان تعریق دارد. طوری که در فصول پاییز و زمستان مناطق مرطوب که برگ درختان می ریزد و در فصل تابستان مناطق نیمه خشک، کاهش تعرق را خواهیم داشت. خار در گیاهان نیز میزان تعریق را کم می کند. نوع آرایشی که برگ های گیاهان دارد نیز در میزان تعرق گیاهان موثر است. کوتیکول ضخیمی که در نتیجه وجود بافت های نوع نرده ای در برگ گیاهان مناطق خشک، تمایز یافته اند از میزان تعریق گیاهان می کاهد. در برخی از مواقع بافت های خارجی در گیاهان این مناطق، چوبی و یا چوب پنبه ای می شود.

هر چه تعداد روزنه های گیاهان بیشتر باشد، میزان تعریق در آن ها زیاد می شود. همچنین نوع شکل روزنه ها در این عمل موثر هستند. در برخی از مواقع وجود برخی از مواد شیمیایی مانند موم های پلی وینیل و الکل های سنگین نیز می تواند روزنه ها را بسته و باعث کاهش میزان تعریق شوند. این مواد که بازدارنده های تعریق نامیده می شوند، باعث میزان کاهش عمل فتوسنتز، با کم کردن ورود دی اکسید کربن به درون برگ ها می شود.

انواع تعرق در گیاهان

با توجه به جایی که عمل تعریق در گیاهان انجام می شود، می توان آن را به سه دسته تقسیم کرد.

تعریق روزنه ای

این نوع از تعریق از راه روزنه ها انجام می شود که تنفس در گیاهان نیز از همین راه انجام می گیرد. این روش در گیاهان قابل تنظیم و کنترل است. ۹۰ درصد از آبی که از گیاه خارج می شود از این راه انجام می شود.

تعریق لنتیسل

کنترل مسیر لنتیسل که عمل تعریق را انجام می دهد، به وسیله گیاه قابل تنظیم و کنترل نیست. این روش تعریق که شامل ۱۰ درصد از خروج آب از گیاه را شامل می شود، در زمان هایی که روزنه های گیاهان بسته است، مهم می شود.

تعریق کوتیکولار

در این روش، خروج آب از راه کوتیکول ها انجام می شود. در این مسیر، گیاهان تسلطی نداشته و توسط آن ها قابل کنترل نمی باشد. حداکثر میزان خروج آب از این راه ۱۰ درصد است. گیاهان بیابانی بیشتر دارای کوتیکول های ضخیم هستند که با برخی مواد بازدارنده نیز پوشانده می شوند و میزان خروج بخار آب از آن ها کم می شود. در این نوع از گیاهان میزان تعریق کوتیکول از ۱ درصد آبی که از راه روزنه خروج کرده، تجاوز نمی کند.

روش های اندازه گیری تعرق

وزن کردن

اگر کل گیاه و یا شاخه ای از آن اندازه گیری شود، می توان به میزان تعریق در آن ها پی برد.

وزن کردن آب جمع آوری شده از تعریق

با استفاده از این روش می توان مقدار تعریق در گیاهان را تعیین کرد. این روش شامل هر دو نوع گیاهانی که در فضای بسته و یا محیطی باز رشد کردند، نیز می شود. در فضای بسته گیاهی را در گلدان داخل محفظه ای می گذارند که سرپوش دارد. داخل این محفظه ظرفی حاوی ماده نمگیر مانند کلرید کلسیم قرار می دهند. مقدار تعریقی که از گیاه انجام شده را می توان با افزایش وزن کلرید کلسیم موجود در محفظه به دست آورد.

اما اگر فضا باز باشد، هوای مرطوب را از محفظه ای که حاوی هوای مرطوب است، عبور می دهند. هوای مرطوب بعد از ورود به محفظه، از روی کلرید کلسیم عبور داده می شود. جذب رطوبت هوا توسط این ماده انجام شده و از بخشی دیگر از روی گیاه عبور می کند. بعد از عبور وارد ظرفی دیگر که کلرید کلسیم را دارد، می شود. با تعیین میزان وزن کلرید کلسیمی که آب جذب کرده، می توان به مقدار تعرق گیاه پی برد.

روش لیزیمتری

وقتی می خواهند میزان تعریق را در پوشش های گیاهی به دست آورند، از روش لیزیمتری استفاده می کنند. ظرف هایی با ابعاد دو متر داخل زمین قرار می گیرند. داخل ظرف را از خاک پر کرده و پوشش گیاهی روی آن قرار می گیرد. وزن این ظرف که به لیزیمتر معروف است، توسط دستگاه پیزوالکتریک تعیین می شود. وزنی که اندازه گیری می شود مربوط به تعریق پوشش گیاهی است. فاضلاب این ظرف نیز در پایین لیزیمتر به وسیله ظرفی دیگر جمع می شود.

حجم سنجی (پوتومتری)

روش پوموتری بر پایه فرض برابر بودن میزان آب جذب شده و آب دفع شده خواهد بود. در ظرفی پرآب که پوتومتر نام دارد، یکی از شاخه های یک گیاه را که پر برگ باشد جدا و در این ظرف قرار می دهند. دو راه به شکل لوله موئین و یک مخزن آب به عنوان خروجر های این ظرف هستند. وقتی میزان تعریق را اندازه گرفتند، ظرف را برای خالی کردن آن از هوا، از آب پر می کنند. با وارد کردن حباب هوا در داخل لوله موئین، حرکت این حباب نشان دهنده میزان جذب آب توسط گیاهان است. حرکت این حباب نیز اندازه گیری می شود. در این روش می توان تاثیر عواملی محیطی که بر میزان تعرق اثرگذار هستند (دما، نور، با و …) را تعیین کرد.

استفاده از کلرید کبالت

کاغذی که آغشته به کلرید کبالت است و رنگ آن در دو حالت خشک و مرطوب متفاوت است، تعیین کننده میزان تعریق است. وقتی کاغذ کلرید کبالتی، خشک است دارای رنگ آبی بوده ولی با جذب رطوبتی که از راه تعریق حاصل می شود به رنگ صورتی در می آید. میزان این تغییر رنگ، معیاری برای تعیین میزان تعریق است.