Transzspiráció: a növények vízvesztesége és szerepe a vízkörforgásban

Transzspiráció: hogyan és miért veszítenek vizet a növények, mely tényezők befolyásolják és milyen kulcsszerepe van a vízkörforgásban.

A transzspiráció a növényekből, különösen a levelekből származó víz elpárolgása. Ez a transzlokáció egyik fajtája és a vízkörforgás része. A növény által elvesztett víz mennyisége függ a növény méretétől, a fényintenzitástól, a hőmérséklettől, a páratartalomtól, a szélsebességtől és a talaj vízellátottságától.

A transzpirációt először Stephen Hales (1677. szeptember 17. - 1761. január 4.) angol lelkész dolgozta ki. Ő bizonyította be, amit ma is hisznek, hogy a vízmolekulák párolgása a levelekből a fő erő, amely a vízoszlopot a gyökerekből felfelé húzza.

Hogyan zajlik a transzspiráció?

A levelek felületén a víz főként a sztómák (pórusok) és a vékony kutikula felületén keresztül távozik. A sztómák zárósejtjei (zárósejtek) szabályozzák a pórusok nyitását, így befolyásolva a párolgás mértékét. Amikor a sztómák nyitva vannak, a levél belsejében magasabb a páratartalom, mint a külső levegőben, ezért vízgőz áramlik ki a koncentrációkülönbség hatására.

A transzspiráció fiziológiai és fizikai háttere

• Kohezió és adhézió: A vízmolekulák egymáshoz tapadva (kohezió) és a xilem falához való tapadással (adhézió) segítik a vízoszlopot a gyökértől a levelekig.
• Transzpirációs áram: A párolgás nyomán kialakuló húzóerő (negative pressure) mozgatja a vizet a gyökerektől a hajtások és levelek felé, egyben oldott tápanyagokat is szállít.
• Páranyomás-különbség (VPD): A levegő telítettségének és a levegő páratartalmának különbsége (vapor pressure deficit) meghatározó a párolgás sebességében.

A transzspirációt befolyásoló főbb tényezők

• Fény: A fény serkenti a sztómák nyitását (főleg kék fényre), így növeli a transzspirációt és a fotoszintézist.
• Hőmérséklet: Melegebb környezetben gyorsabb a párolgás; emellett a levegő magasabb hőmérséklete csökkenti a relatív páratartalmat, növelve a VPD-t.
• Páratartalom: Magasabb külső páratartalom csökkenti a párolgás mértékét, míg száraz levegő fokozza azt.
• Szél: A szél lerövidíti az ún. határréteget a levél felszínén, gyorsítva a gőzeltávozást.
• Talajnedvesség: Ha kevés a víz a talajban, a növény bezárhatja sztómáit, csökkentve a transzspirációt és a növekedést.
• Növényméret és levélfelület: Nagyobb levélfelület és több sztóma általában nagyobb transzspirációt eredményez.

Mérése és egységek

A transzspirációt különböző módszerekkel mérik:

• Porométer: sztóma-vezetőképesség mérésére szolgál.
• Liziméter: talajból és növényből történő vízveszteség mérésére alkalmas talaj-oszlopokkal.
• Sap-flow sensorok: a fatestben haladó nedváramlás mérésére használják.

Gyakori mértékegységek: g H2O m−2 s−1, mmol m−2 s−1 vagy napi mm csapadékkal ekvivalens mm/nap formában is kifejezhetők (evapotranszspiráció részeként).

Ökológiai és agronómiai jelentőség

• Transzspiráció része a regionális és globális vízkörforgásnak, hozzájárul a légkör páratartalmához és a csapadékfolyamatokhoz.
• Segíti a tápanyagok felvitelét és hűti a növényt (evaporatív hűtés), ami különösen fontos meleg környezetben.
• Mezőgazdaságban a vízfelhasználás hatékonysága (water use efficiency, WUE) és az öntözési stratégia (pl. deficit öntözés) közvetlenül kapcsolódik a transzspirációhoz.
• Környezeti változások (hőmérséklet-emelkedés, CO2 koncentráció) módosíthatják a sztómaviselkedést, ezáltal befolyásolva a növények vízhasználatát és a csapadékviszonyokat.

Növényi alkalmazkodások a vízhiányhoz

• Xerofiták: vastag kutikula, kisebb levélfelület, behajtott levelek és kevesebb sztóma csökkentik a vízveszteséget.
• CAM és C4 növények: ezek a fotoszintetikus utak csökkenthetik a nappali sztóma-nyitás szükségességét vagy növelik a vízhasználat hatékonyságát.
• Gyökérrendszer: mélyebb gyökerek vízhozam növelése aszályos időszakokban.

Gyakori tévhitek

• A transzspiráció nem ugyanaz, mint az egyszerű párolgás a talajról: a növények közvetített párolgása speciális élettani szabályozással jár.
• Nem mindig előnyös a maximális transzspiráció: túl nagy vízveszteség aszályhoz és csökkent terméshozamhoz vezethet.

Történeti megjegyzés

Stephen Hales munkája új megvilágításba helyezte a növényi vízszállítást; a mai kohezió–húzó (cohesion–tension) elmélet alapjai részben az ő megfigyeléseiből indultak ki. Hales kísérletei és megfigyelései a növényi fiziológia korai, alapvető eredményei közé tartoznak.

Összefoglalva: a transzspiráció kulcsfontosságú folyamat a növényi életben és a globális vízkörforgásban. Értése és megfelelő kezelése különösen fontos a mezőgazdaságban, a vízgazdálkodásban és a klímaváltozás hatásainak modellezésében.

Keresés betűvel