Transpirația și gutația la plante

O plantă absoarbe apă prin rădăcini, dar o parte importantă a acesteia părăsește frunzele sub formă de vapori. Procesul se numește transpirație. Cea mai mare parte a vaporilor iese prin stomate, mici deschideri ale epidermei frunzei. Când stomatele sunt deschise, planta primește și dioxidul de carbon necesar fotosintezei. De aceea nu le poate ține permanent închise ca să economisească apă.

Într-o zi caldă, uscată și cu vânt, o plantă poate pierde apă mai repede decât într-o zi răcoroasă și umedă. Dacă rădăcinile nu compensează pierderea, frunzele se pot ofili. Transpirația răcește frunza, la fel cum transpirația răcește pielea omului, și contribuie la deplasarea apei prin vasele lemnoase, de la rădăcină spre frunze. Ea depinde de condițiile din jur (lumină, temperatură, umiditate, vânt) și de plantă (numărul și deschiderea stomatelor, mărimea frunzelor, grosimea învelișului protector).

Gutația arată altfel: la marginea unor frunze apar picături de apă lichidă, adesea dimineața, când solul este umed și transpirația este redusă. Nu orice picătură este gutație; poate fi și rouă depusă din aer. Compară cele două procese întrebându-te în ce stare părăsește apa planta: vapori la transpirație, picături lichide la gutație.

Experiment pe pași: cum arăți transpirația.

1. Alege o plantă în ghiveci, cu frunze sănătoase, bine udată.
2. Învelește o ramură cu frunze într-o pungă transparentă și leag-o strâns la baza ramurii. Lasă planta la lumină, câteva ore.
3. În pungă apar picături de apă. Ele provin din vaporii eliminați de frunze, care s-au răcit pe pereții pungii.
4. Ca martor, leagă o pungă la fel pe un băț fără frunze. Aici nu apar picături, deci apa vine din frunze, nu din aer.
5. Concluzie: frunzele elimină apă sub formă de vapori; procesul este transpirația.
6. Variantă: leagă o a doua pungă, la fel, pe o ramură a unei plante ținute la umbră și într-un loc răcoros. După aceleași ore, în pungă se strânge mai puțină apă, deci transpirația scade când lumina și temperatura scad.

Cea mai mare parte a apei absorbite de o plantă este eliminată prin transpirație: aproximativ 98–99% se pierde, iar numai 1–2% rămâne în plantă și este folosită în fotosinteză și în creștere. Un arbore mare pierde într-o zi de vară sute de litri de apă. Pierderea are trei căi: stomatică (aproximativ 90%), cuticulară (printr-un strat subțire de cuticulă) și lenticelară (prin lenticelele tulpinilor); ultimele două reprezintă împreună restul de aproximativ 10%.

Evaporarea apei din pereții celulelor mezofilului și difuzia vaporilor prin stomate susțin curentul de transpirație. Pierderea de apă creează în frunză o forță de aspirație, care ridică seva brută prin vasele lemnoase, iar coeziunea dintre moleculele de apă menține coloana de apă continuă în vase. Transpirația răcește frunzele prin evaporare și favorizează transportul mineralelor dizolvate în seva brută.

Stomata este alcătuită din două celule de gardă, în formă de fasole, care conțin cloroplaste, și porul dintre ele (ostiola). La majoritatea frunzelor dorsiventrale, ca la fag, stomatele se află pe fața inferioară; la frunzele cu ambele fețe asemănătoare, ca la grâu și la porumb, ele sunt pe ambele fețe, iar la frunzele plutitoare ale nufărului sunt numai pe fața superioară. Ziua, la lumină, celulele de gardă acumulează ioni de potasiu și apă, turgescența lor crește, iar peretele lor interior, mai gros, se curbează și ostiola se deschide. Noaptea sau la lipsa apei, turgescența scade și stomata se închide; hormonul acid abscisic transmite semnalul de secetă. Deschiderea stomatelor permite atât ieșirea vaporilor, cât și intrarea dioxidului de carbon.

Plantele din locuri uscate au adaptări care reduc pierderea de apă: cactusul are frunze transformate în spini și o tulpină cărnoasă în care înmagazinează apă; pinul are frunze reduse la ace, cu cuticulă groasă; oleandrul are stomatele așezate în adâncituri acoperite de peri.

Gutația apare când sistemul radicular absoarbe multă apă, iar transpirația este mică (noaptea, la aer foarte umed). Presiunea radiculară împinge apa în vase, iar ea iese ca picături prin hidatode, structuri situate la marginea frunzelor. Gutația se observă la ovăz, grâu, căpșun și la plantele tinere. Roua provine din condensarea apei atmosferice pe suprafața frunzei și are altă origine.

Exemplu rezolvat 1: cât din apă se pierde? O plantă absoarbe într-o zi 500 mL de apă și folosește 5 mL la fotosinteză și la creștere.

1. Apa folosită: $\frac{5}{500}\cdot 100=1\%$.
2. Apa pierdută prin transpirație: $500-5=495$ mL, adică $100\%-1\%=99\%$.
3. Concluzie: planta pierde prin transpirație aproape toată apa pe care o absoarbe, de aceea are nevoie de o aprovizionare continuă din sol.

Exemplu rezolvat 2: două zile diferite. Aceeași plantă este ținută o zi în aer cald, uscat și cu vânt, apoi o zi în aer răcoros, umed și fără vânt.

1. În prima zi aerul este uscat, deci vaporii ies mai ușor, iar vântul îi îndepărtează de frunză; transpirația este intensă.
2. Dacă solul se usucă, rădăcinile nu mai ajung să compenseze pierderea: stomatele se închid, iar frunzele se ofilesc.
3. În a doua zi aerul este umed și liniștit, vaporii se acumulează lângă frunză, deci transpirația este redusă.
4. Concluzie: transpirația crește cu temperatura, lumina și vântul și scade cu umiditatea aerului.

Greșeli frecvente

• Greșit: Transpirația elimină picături de apă la marginea frunzei.
  Corect: Transpirația elimină apă sub formă de vapori; picăturile eliminate prin hidatode țin de gutație.
• Greșit: Orice picătură observată dimineața pe frunză este gutație.
  Corect: Picătura poate fi rouă depusă din aer; gutația provine din plantă.
• Greșit: Stomatele sunt deschise permanent.
  Corect: Celulele de gardă deschid stomatele ziua, la lumină, și le închid noaptea sau la lipsa apei.

Înainte și după