Процесс транспирации
Транспирация происходит в основном через маленькие отверстия на листьях, называемые устьицами. Устьица регулируют потерю воды, перекачивая воду через мелкие трубочки ксилемы и высвобождая её в виде водяного пара. Этот поток транспирации обеспечивает воду для фотосинтеза и производства углеводов. Он также помогает поддерживать тургор — жесткость клеток и тканей растения. Кроме того, транспирация переносит питательные вещества по растению.

Транспирации является пассивным процессом, то есть растение не тратит на него энергию. Вместо этого движущей силой для движения воды вверх по растению является разница в водном потенциале между корнями и атмосферой, что объясняется теорией когезии-натяжения. Поскольку вода испаряется через листья, водный потенциал в листьях ниже, чем в стебле, а тот, в свою очередь, ниже, чем в корнях, создавая отрицательный водный потенциал. Это можно представить как всасывание. Поскольку вода естественным образом движется от областей с более высоким водным потенциалом к областям с более низким водным потенциалом, растения тянут воду вверх от корней к листьям. Молекулы воды также прилипают к стенкам ксилемы и друг к другу, образуя непрерывную колонну поднимающейся воды. Так как транспирация зависит от разницы в водном потенциале, испарение из листьев играет наибольшую роль в определении темпов транспирации.

Усвоение воды: Если транспирация слишком медленная, усвоение воды уменьшается. Однако если транспирация слишком быстрая, и потеря воды через листья начинает превышать то, что могут предоставить корни, растения закрывают устьица, чтобы ограничить дальнейшую потерю воды, что также снижает ее усвоение.

Усвоение питательных веществ: Поскольку питательные вещества растворяются в воде, их усвоение зависит от усвоения воды. Если усвоение воды снижается из-за слишком медленной транспирации, это может привести к дефициту питательных веществ. Быстрая транспирация наоборот может перевести к передозировке питательными веществами.

Поглощение углекислого газа (CO₂): Важный компонент фотосинтеза, CO₂ поглощается через устьица. Если устьица закрываются из-за водного стресса, поглощение CO₂ и скорость фотосинтеза снижаются.

Температура растения: Транспирация рассеивает тепло и снижает температуру поверхности листьев, поэтому способность растения выживать в условиях жары и засухи также зависит от темпов транспирации.

Тургорное давление: Давление, которое создаёт плазматическая
мембрана, упираясь в клеточную стенку, сохраняет растения прямыми и поддерживает их форму и структуру. Оно также поддерживает расширение клеток для верхушечного роста и открытие устьиц для поглощения CO2 во время фотосинтеза. Когда растения теряют тургор, они становятся вялыми и увядают.

Удаление избытка воды: Транспирация позволяет растению выделять лишнюю воду, которая не нужна. Большая часть воды, которую растение поглощает, выделяется через испарение.

Как окружающая среда влияет на транспирацию
На скорость транспирации влияет несколько факторов окружающей среды, включая относительную влажность (RH), дефицит парциального давления (дефицит давления водяного пара VPD) и температуру воздуха на уровне или выше полога растения.
С увеличением влажности транспирация снижается. Поскольку транспирация выделяет влагу в воздух, она увеличивает влажность. Когда влажность становится слишком высокой, транспирация замедляется, так как воздух уже насыщен влагой, что затрудняет испарение воды. Высокая влажность также может способствовать росту плесени и грибков. Напротив, если влажность слишком низкая, может возникнуть чрезмерная транспирация, что приведёт к водному стрессу и дисбалансу питательных веществ.
Температура также влияет на транспирацию. Повышение температуры увеличивает скорость транспирации, пока не наступит плато. Перегрев в помещении может привести к тому, что растения потеряют больше воды, чем смогут поглотить, что приведет к увяданию и стрессу, в то время как низкие температуры могут замедлить транспирацию слишком сильно.
Исследования также показывают, что увеличение фотосинтетически активной радиации (уровня PPFD) и скорости воздушного потока способствует транспирации.

Поскольку окружающая среда сильно влияет на транспирацию растений, необходимо изменять условия, чтобы контролировать ее скорость в зависимости от стадий развития растений.

Рассада и молодые растения
Быстрая транспирация может быть вредна для рассады и молодых растений, поскольку их корневая система еще не до конца развита и может с трудом обеспечивать достаточное количество воды, чтобы компенсировать быструю потерю воды через листья. Если корни не могут достаточно быстро поглощать воду, растение испытывает водный стресс. Это может привести к увяданию и, в тяжелых случаях, к гибели растения.

Чтобы предотвратить дальнейшую потерю воды, во время водного стресса растения закрывают свои стоматы. Это позволяет сохранить воду, но при этом снижается поглощение углекислого газа (CO₂), который необходим для фотосинтеза. Снижение фотосинтеза может замедлить рост и развитие.

Именно поэтому для рассады и молодых растений рекомендуется повышенная влажность и использование парников-пропагаторов.

Взрослые цветущие растения
Быстрая транспирация может быть полезна для крупных цветущих растений, поскольку эти растения обычно имеют хорошо развитую корневую систему и находятся на стадии, когда им требуется значительное количество воды и питательных веществ для поддержания цветения и роста.

Транспирация создает сильное натяжение в ксилеме, которое помогает перемещать воду и растворенные питательные вещества от корней к листьям и цветам. Крупным цветущим растениям требуется больше питательных веществ, таких как калий и фосфор, для развития цветов и метаболических процессов, и быстрая транспирация поддерживает эту потребность.

Благодаря транспирации устьица остаются открытыми, что позволяет растению получать больше углекислого газа (CO₂), который является важнейшим компонентом фотосинтеза. Во время цветения усиленный фотосинтез необходим для обеспечения энергией и сахарами, необходимыми для роста и развития.

Быстрая транспирация эффективнее рассеивает тепло, охлаждая растение. Это особенно важно для крупных цветущих растений, которые имеют большую площадь поверхности и больше подвержены воздействию тепла. Поддержание оптимальной температуры листьев предотвращает тепловой стресс и обеспечивает эффективное протекание метаболических процессов.

Крупные цветущие растения часто потребляют больше воды, чем им необходимо для метаболических функций. Транспирация помогает вывести излишки воды, предотвращая такие проблемы, как заболачивание или снижение доступности кислорода в корневой зоне.

Транспирация способствует перемещению гормонов, таких как цитокинины, от корней к побегам. Эти гормоны имеют решающее значение для цветения и других процессов развития.

Микроклимат: Регулирование температуры, влажности и воздушного потока помогает поддерживать оптимальные темпы транспирации.

Орошение: Необходимо избегать как пересушки, так и переувлажнения субстрата.

Освещение: Интенсивность света должна соответствовать возможностям растения по поглощению воды.