گیاهان جهت انجام فعالیت های خود علاوه بر نور و co2 و مواد غذایی به مهم ترین ماده به نام آب احتیاج دارند. آب ماده ای است که علاوه بر شرکت در متابولیسم گیاه نقش  عمده ای در انتقال (transfer ) مواد غذایی در شیره خام و هم چنین مواد تولیدی گیاه در شیره پرورده ایفا می کند.
در گیاهان راه های متعددی جهت جذب آب وجود دارد، مانند جذب از طریق اندام هوایی ، ولی عمده ترین و مهم ترین راه جذب از طریق ریشه و خاک می باشد.

- عوامل متعددی در انتقال آب از خاک به ریشه دخالت دارند، که  شامل:
الف: نیروی مکش که توسط برگ هاایجاد می گردد.
ب: فزونی نیروی اسمزی سلول های تارهای کشنده بر نیروی اسمزی محلول خاک.
ج: جذب فعال و یا جذب متابولیسمی آب که آن را جذب غیر اسمزی می نامند.
د: خاصيت مويينگي آوندهاي جوب و پيوستگي و چسبندگي ملكول هاي آب.
گیاهان جهت انجام فعالیت های فیزیولوژیک خود احتیاج فراوان به آب دارند که کم یا زیاد شدن این ماده تاثیر شدیدی بر فرآیند فتوسنتز گیاه دارد. تقریبا حدود 95% حجم واکوئول در سلول را آب تشکیل می دهد و گیاه جهت انجام حداکثر فعالیت خود نیاز به حداکثر آب در واکوئول دارد. واکوئول در سلولهای جوان دارای دیواره قابل ارتجاع می باشد که قادر به جذب آب زیادی هستنداین جذب آب بر دیواره واکوئول فشار وارد می کند که اين فشار، فشار تورژسانس نامیده می شود پس اوج فعالیت متابوليكي  گیاه در حداکثر فشار تورژسانس می باشد که در این حالت فدرت مکش در سلول صفر می باشد زمانی که این فشار کاهش یافت یعنی مقدار آب درون واکوئول کم شد به نسبت فعالیت متابولیکی گیاه کاهش می یابد این حالت کاهش فشار در واکوئول و جمع شدن واکوئول را پژمردگی یا پلاسمولیز می نامند همین پلاسمولیز باعث انتقال آب از سلولهای مجاور به واکوئول گردیده تا كمبود آب در واكوئول جبران شود  و  منجر به حالت مکش در اندام هوایی گیاه خواهد شد که در ادامه اشاره می شود .
زمانی که حالت پژمردگی بوجود آمد اگر آب در اثر شرایط مختلف به واكوئول ها نرسد پژمردگی خفیف و یا شدید ( غیر قابل برگشت و کمبود مرگ آور ) رخ خواهد داد. از جمله عوامل کمبود آب می توان به نبود آب در اطراف ریشه ، سرعت تبخیر و تعرق بالا ( دفع آب بيشتر از جذب آب توسط ريشه) بر اثر گرمای شدید ، و یا شکست آب در آوندهای چوب اشاره کرد که شکست آب در آوندهای چوب موجب مرگ گیاه می شود. در بعضي موارد صداي شكست آب در آوند قابل شنيدن است.
در موارد خفیف پلاسمولیز، که آب در اختیار گیاه قرار نمی گیرد گیاه جهت حفظ رطوبت خود اقدام به بستن روزنه های هوایی و یا در موارد شدید تر لوله کردن برگ ها و یا در مواردی که گیاه نیاز ببیند ( كمبودي كه براثر شرايط معمولي محيط ايجاد مي شود) اقدام به کوچک کردن برگ ها ( برگ هايي شبيه خار ) می نماید و با برطرف شدن کمبود آب گیاه اقدام به باز کردن برگ ها و روزنه ها می نماید.
نحوه بستن روزنه ها و لوله شدن برگ ها از پيچيدگي زيادي برخوردار است كه علاوه بر كمبود آب، جابه جايي يون ها بين واكوئول و محيط بيرون واكوئول نيز از اهميت ويژه اي برخوردار است.


- نحوه انتقال آب از ریشه به برگ ها
1- فشار ریشه ای : 
همان طور که در مقدمه ذکر گردید فشاری که بر اثر جذب فعال آب در ریشه صورت        می گیرد فشار ریشه ای نامیده می شود ( شیب نیروی اسمزی). فشار ریشه ای بدون تردید پدیده ای است فعال و اختصاصات فیزیولوژیک سلول های آندودرمی، عامل اصلی برقراری این فشار محسوب می شود.
در درختان بلند فشار ریشه ای در قیاس با مکش اندام های هوایی از قدرت کمتری برخوردار می باشد و قادر به تامین آب مورد نیاز درختان نمی باشد. در صورتي كه مكش اندام هاي هوايي نباشد اين فشار نمي تواند آب را از تنه گياهان به بالا هدايت نمايد.
خاصيت فشار اسمزي و يا جذب فعال همان طور كه از نامش پيداست در اثر جابه جايي  يون ها در دوطرف ديواره ريشه صورت مي گيرد و اين جابه جايي نياز به انرژي دارد.

2-فشار منفی یا مکش برگی:
 راه اصلی انتقال آب در گیاهان مکشی است که برگ ها ایجاد می نمایند همان طور که ذکر شد زمانی که واکوئول در حالت تورژسانس کامل است مکش صفر می باشد و با خارج شدن سلول از این حالت موجب ایجاد مکش در گیاه می شود و سلول به سلول این حالت تا آوندهای چوب ادامه دارد و آوندهای چوب مانند یک لوله مویین آب را از ریشه به برگ ها منتقل می نماید
علت مکش بوجود آمده در سلول های برگ را می توان تبخیر و تعرق آب از برگ ها دانست که موجب خارج شدن واکوئول از حالت تورژسانس و ایجاد مکش و فشار منفی می شود. در مواردی که گرما به شدت موجب تبخیر و تعرق می شود گیاه در حالت تدافعی قرار    می گیرد و روزنه های خود را بسته در ادامه این حالت برگ ها بصورت لوله ای در می آیند که خود موجبات کاهش فتوسنتز در گیاه می شود. در حالتی که بشود از این امر جلوگیری نمود می تواند در اکثر زمان ها شاهد فتوسنتز و رشد گیاه بود. در گیاهان تا حدودی که دما اجازه دهد گیاه با تبخیر و تعرق، هوای اطراف خود را مرطوب و خنک می کند پس با این شیوه می تواند در صورتی که آب به طور فراوان در اختیار گیاه قرار داشته باشد از پلاسمولیز واکوئول های سلولی روزنه های هوایی جلوگیری کرد و با تبخیر و تعرق فراوان دمای اطراف گیاه را تعدیل نمود، ولی در مواردی نیز کمبود آب در اطراف ریشه موجبات کاهش رشد گیاه را فراهم می نماید و گیاه قادر به انتقال آب به اندام هوایی نیست پس می توان با دراختیار قرار دادن آب به گیاه بدون دخالت ریشه از این معضل جلوگیری نمود و دیگر حالت پژمردگی شدید و يا شکست آب در آوندهای چوب نخواهیم داشت.

3- خاصيت مويينگي آوندهاي چوب 
آوند هاي چوب در گياهان با خاصيت مويينگي خود آب را از ريشه به طرف برگ ها و اندام هوايي منتقل مي نمايد و با حالت پيوستگي مولكول هاي آب، ستوني از آب به صورت پيوسته درون آوند ايجاد مي شود و تنها در صورتي اين ستون شكسته مي شود كه دراثر عواملي، يك حباب هوا در ستون ايجاد شود و ديگر اين ستون قادر به ترميم و انتقال آب نيست.
همين خاصيت انتقال غيرفعال در آوند چوب است كه مي توان گياهان هرز و هر گياه ديگررا با سم سيستميك از بين برد و تا قبل از اينكه سموم از ريشه به اندام هوايي نرسد و بر گياه اثرننمايد اين انتقال متوقف نمي گردد و وقتي به برگ ها رسيد و گياه از بين رفت انتقال متوقف مي گردد.


-  خلاصه:
اگر بشود آب را به طور دائم و کامل در اختیار گیاه قرار داد مزیت های ذیل را در بر خواهد داشت:
افزایش راندمان آبی و کاهش تلفات آب در اثر خارج شدن از منطقه ریشه
افزایش تبخیر و تعرق و تعدیل نمودن هوای اطراف گیاهان.
جلوگیری از شکست آب در آوندهای چوب
حالت تورژسانس کامل سلول های برگ و انجام دائمی و کامل فتوسنتز.
ایجاد فضایی مرطوب و مناسب جهت رشد میکروارگانیسم ها در اطراف درختان و خاک منطقه جهت اصلاح و تقویت خاک منطقه.
مبارزه با آفات و بيماري ها به روش سيستميك.
تعرق

خروج آب از قسمتهای هوایی گیاه به صورت بخار آب تعرق نامیده می‌شود. اما تعرق انواع مختلف دارد. برگ اندام اصلی و عمده تعرق است و قسمت اعظم تعرق از میان روزنه‌های آن انجام می‌شود، لذا این نوع تعرق را تعرق روزنه‌ای می‌نامند. مقدار کمی بخار آب از برگها و ساقه‌ها بوسیله تبخیر مستقیم از طریق یاخته‌های اپیدرمی و از میان کوتیکول خیلی نازک آنها خارج می‌شود که این پدیده را تعرق کوتیکولی می‌گویند. مقدار آبی که از طریق روزنه خارج می‌شود، خیلی زیاد است. همچنین خروج بخار آب می‌تواند از طریق عدسکهای ساقه‌های چوبی یا عدسکهای میوه انجام شود که تعرق عدسکی نامیده می‌شود. 

نقش تعرق در جذب آب از ریشه تعرق باعث می‌شود که پتانسیل آب برگ به پتانسیل آب ریشه کاهش یابد. حوالی ظهر اختلاف پتانسیل آب ‌برگ نسبت به ریشه به بیشترین مقدار خود می‌رسد. 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 می‌دهد. یعنی هر چقدر تعرق بالاتر باشد به همان اندازه هم شدت جذب آب نیز بالاتر است. زمانی که تعرق صورت می‌گیرد، 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 می‌شود که باعث انتقال مواد محلول مورد نیاز گیاه همراه با صعود آب می‌شود. هر گاه پتانسیل آب جو افزایش یابد و جو از آب اشباع شود، جذب آب توسط سیستم ریشه‌ای و انتقال شیره خام در آوندهای چوبی به حداقل رسیده و یا متوقف می‌شود. در موقع شب نیز که روزنه‌ها بسته‌اند، تعرق به حداقل می‌رسد و انتقال شیره خام نیز تقریبا متوقف می‌شود. تعرق در واقع باعث ایجاد یک فشار منفی می‌شود که می‌تواند صعود شیره خام را حتی تا ارتفاع بیش از 100 متر در درخت غول موجب شود. 

مکانیسم تعرق در برگها 
واکوئلهای تمام یاخته‌های زنده برگ پر از آب هستند. همچنین پروتوپلاسم و دیواره یاخته نیز از آب اشباع است. آب از راه آوندهای چوبی رگبرگها به برگ می‌رسد. آب دیواره‌های مرطوب یاخته‌های بخار شده به جو درونی فضاهای بین یاخته‌ای وارد می‌شود. این حالت ممکن است از هر سطحی که مرطوب باشد، به جو پیرامون رخ دهد. فضاهای بین یاخته‌ای شبکه ، ارتباطی درونی با ساختار بعدی برگ ایجاد می‌کند که بوسیله بخار آب اشباع می‌شوند و یاخته آخری بخار آب را در هوایی که کمتر اشباع شده ، پخش می‌کند. تعرق روزنه‌ای از طریق تبخیر سطحی دیواره‌های یاخته‌ای که در محدوده فضاهای بین یاخته‌ای قرار دارند و همچنین از بخار آبی که از فضاهای بین یاخته‌ای از طریق روزنه وارد می‌شود، انجام می‌گردد. 

اهمیت تعرق 
نیروی مکشی ایجاب شده در صعود شیره خام کمک می‌نماید.


با تاثیر بر روی فشار انتشار ، بطور غیر مستقیم پدیده انتشار در یاخته‌ها را کمک می‌کند.


در جذب آب و مواد کانی توسط ریشه‌ها موثر است.


در تبخیر آب اضافی کمک می‌کند.


نقش مهمی در انتقال مواد غذایی از قسمتی به قسمت دیگر گیاه دارد.


دمای مناسب جهت برگها را حفظ می‌کند.


با تاثیر بر باز و بسته شدن روزنه‌ها ، بطور غیر مستقیم در فتوسنتز و تنفس اثر می‌کند.


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

عوامل موثر بر تعرق رطوبت نسبی 
هر قدر رطوبت نسبی جو بیشتر با‌شد، میزان تعرق کمتر خواهد بود. زیرا پتانسیل آب جو در این حالت افزایش می‌یابد. اگر رطوبت نسبی جو به حالت اشباع برسد، تعرق متوقف می‌شود. 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 25-30 درجه سانتیگراد باعث افزایش شدت تعرق شده و از این درجه به بعد باعث کاهش تعرق می‌شود. علت این پدیده آن است که افزایش دما تا 30 درجه سانتیگراد در بعضی از گونه‌ها مانند پنبه ، توتون و قهوه باعث باز شدن روزنه‌ها و پس از آن باعث بسته شدن روزنه‌ها می‌شود. در شمعدانی حتی در 35 درجه سانتیگراد نیز روزنه باز باقی مانده ، در نتیجه تعرق ادامه می‌یابد. 

باد و جریان هوا 
باد باعث تجدید هوا در مجاورت بافتها شده و شدت تعرق را افزایش می‌دهد. ولی شدید بودن آن باعث بسته شدن روزنه‌ها و کاهش تعرق می‌شود. از طرف دیگر باد با به حرکت در آوردن برگها ، خروج بخار آب از برگها را آسان می‌کند. 

روشنایی 
در بسیاری از گیاهان شدت تعرق در تاریکی تقریبا صفر است و روشنایی باعث افزایش شدت تعرق می شود. علت آن باز شدن روزنه‌ها در روشنایی است. زیرا نزدیک به 99% تعرق از طریق روزنه‌ها صورت می‌گیرد. در بعضی از گیاهان مانند گیاهان گوشتی (تیره کاکتوس) روزنه‌ها 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 برگها 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 ملاحظه‌ای از شدت تعرق می‌کاهد. همچنین وجود خار یا برگهای بسیار کاهش یافته در گیاهان مناطق خشک موجب کاهش شدت تعرق می‌شود.


آرایش بافتهای برگ :
آرایش بافتهای برگ در تعرق موثرند. بافت نرده‌ای برگ در گیاهان مناطق خشک همیشه فشرده تر از بافت نرده‌ای گیاهان مناطق مرطوب است و کوتیکول آنها ضخیم می‌باشد. حتی گاهی بافتهای بیرونی آنها چوب پنبه‌ای و یا چوبی می‌شود که این امر به مقدار زیاد از میزان تعرق می‌کاهد.


تعداد و وضع روزنه‌ها :
تعداد و وضع روزنه‌ها از عوامل اصلی تعرق به شمار می‌آید. همیشه نوعی رابطه مثبت بین تعداد روزنه‌ها و شدت تعرق وجود دارد. در بعضی گیاهان ساختار تشریحی خاص روزنه‌ها باعث کاهش شدت تعرق می‌شود. مانند کریپت روزنه‌ای در گیاه خرزهره که فرورفتگی‌های پر از کرک در سطح زیرین برگ هستند و روزنه‌ها در ته آنها قرار درند. 
مواد شیمیایی باز دارنده تعرق 
موادی مانند مومهای پلی وینیل و الکلهای سنگین که بتوانند از راه تاثیر بر یاخته‌های روزنه‌ای موجب بسته شدن روزنه‌ها شوند و یا مستقیما روزنه‌ها را مسدود کنند، مواد باز دارنده تعرق نام دارند. مشاهده شده است که هنگام کاهش تعرق ، فتوسنتز نیز همزمان با آن کاهش می‌یابد. زیرا به هر نحو که مانع خروج بخار آب از روزنه‌ها شویم، ورود CO2 به داخل برگ و در نتیجه فتوسنتز کاهش می‌یابد. 

روشهای اندازه گیری تعرق 
روش وزن کردن 
در این روش از دست دادن ، یا با توزین تمام گیاه و یا شاخه‌ای از آن اندازه گیری می‌شود.

جمع کردن و توزین بخار آب حاصل از تعرق 
با این روش می‌توان میزان تعرق به مقدار کم را در گیاهان که در هوای بسته و هوای آزاد رشد می‌کنند، اندازه گرفت. در روش هوای بسته گیاهی را با گلدان در زیر سرپوش می‌گذارند که در آن ظرف کوچکی حاوی مقدار کلرید کلسیم (CaCL2) با وزن مشخصی قرار دارد. افزایش وزن کلرید کلسیم ، مقدار آب خارج شده از گیاه را معلوم می‌کند. در روش هوای آزاد ، گیاه در محفظه‌ای قرار دارد که هوای مرطوب از آن عبور می‌کند. 
هوای مرطوب پس از ورود به محفظه از یک طرف از داخل ظرفی حاوی کلرید کلسیم بی آب عبور می‌کند. رطوبت آن بوسیله کلرید کلسیم جذب می‌گردد و از طرف دیگر از بخش واجد گیاه نیز عبور می‌کند و سپس وارد ظرف دیگری می‌شود که محتوی کلرید کلسیم است. با توجه به اینکه وزن کلرید کلسیم قبل از شروع آزمایش تعیین شده است، می‌توان 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 می‌رود. برای این منظور پوشش گیاهی را در ظرفهایی به ابعاد دو متر یا بیشتر به نام لیزیمتر که پر از خاک و پوشیده از گیاه‌اند و در داخل زمین جای می‌گیرند، قرار می‌دهند و با دستگاه پیزوالکتریک وزن لیزیمتر را تعیین می‌کنند. 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 می‌دهیم. ظرف آشام سنج دارای دو راه خروجی است که یک لوله مویینه 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 می‌کند، از آب پر می‌شود تا دستگاه کاملا از هوا خالی گردد. پس یک حباب هوا را به درون لوله موئین وارد می‌کنند. در طی تعرق حباب هوا که در طول لوله مویین حرکت می‌کند، نشان دهنده جذب آب توسط گیاه است و می‌توان 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 (CoCL2) است (تهیه شده با محلول 3% کلرید کبالت). این کاغذ اگر خشک باشد، آبی رنگ است و وقتی مرطوب گردد، صورتی رنگ می‌شود. هنگام آزمایش ، رنگ کاغذ ابتدا آبی است و به تدریج صورتی رنگ می‌شود و میزان تغییر رنگ آن معیاری برای اندازه گیری تعرق است. 


 


 



موضوعات مرتبط: فیزیک2

تاريخ : چهارشنبه دهم اسفند ۱۳۹۰ | 14:49 | نویسنده : گلزار آذران |
.: Weblog Themes By VatanSkin :.