Transpirace je hlavním mechanismem výdeje vody rostlinou. Z hlediska životní strategie rostlin se jedná o proces, který do značné míry souvisí s nutností přijímat CO2 z atmosféry do intercelulárních prostor fotoasimilačních pletiv. Jelikož voda je velmi často limitujícím faktorem růstu rostlin, ty si v průběhu evoluce musely vyvinout účinné mechanismy optimalizace toku těchto látek. Jedná se zejména o řízenou regulaci otevřenosti/uzavřenosti průduchů, související jak s procesy fotosyntézy, tak s aktuálním stavem nasycenosti rostliny vodou.
Z hlediska cesty, kterou je voda z rostliny transpirována, rozlišujeme transpiraci stomatární (výdej vody štěrbinami průduchů) a kutikulární (výdej přes epidermis a kutikulu). Za podmínek dostatečného osvětlení rostlin (neplatí pro CAM rostliny) a jejich dostatečné saturace vodou intenzita stomatární transpirace obvykle několikanásobně převyšuje intenzitu kutikulární transpirace. Podíl kutikulární transpirace bývá vyšší u mladých listů a u listů rostlin pěstovaných ve stínu.
V rámci cvičení budete stanovovat:
Princip:
Listy rostlin za normálních podmínek (tedy pokud např. nesnižují svůj vodní
systostní deficit) přijímají vodu transportovanou xylémem stejnou rychlostí jako je rychlost vypařování (transpirace) z listu do prostředí. Měřením rychlosti příjmu roztoku
řapíky listů sledované rostliny tedy můžeme odhadnout, jakou rychlostí probíhá její transpirace. Rychlost příjmu vody můžeme sledovat jako změnu objemu v kalibrované pipetě, ke které je odříznutý list po dobu měření připojen pomocí silikonové hadičky. Celý měřící systém se nazývá potometr (viz. obr. 1).
Obr. 1: 1 Potometr pro odříznuté listy. (1) kalibrovaná pipeta, (2) ventil se stříkačkou pro doplňování vody, (3) kohout, (4) měřený list.
Pomůcky a rostlinný materiál:
Čtyři potometry, injekční stříkačky 5 a 20 ml, malý ventilátor, černá tkanina, rostliny pelargónie páskaté (Pelargonim zonale)
Vlastní provedení:
Potometr naplníme pomocí stříkačky vodou filtrovanou přes membránový filtr s póry o velikosti 0,45 µm.
Řapík listu ještě před odříznutím omotáme kouskem parafilmu. List odřízneme a rychle připojíme k hadičce potometru tak, aby v hadičce nebyly žádné vzduchové bubliny. Spojení mezi listem a hadičkou utěsníme další vrstvou parafilmu.
Vytlačením malého množství roztoku ze stříkačky nastavíme meniskus roztoku v pipetě
do pravé části stupnice. Po chvíli ustálení se meniskus začne pohybovat směrem k listu v důsledku zmenšování objemu roztoku v systému.
Rychlost pohybu menisku zaznamenáme jako posun o určitý počet dílků na stupnici za 2 minuty. Odečet provádíme celkem šestkrát a zjištěné rychlosti pohybu přepočítáme podle kalibrace stupnice pipety na rychlost úbytku roztoku v jednotkách objemu.
Transpiraci vyjádříme jako rychlost příjmu vody listem vztaženou na plochu listu. Listovou plochu stanovíme na planimetru po skončení měření. Výslednou rychlost transpirace pro danou rostlinu vypočteme podle vztahu:
vt= (ΔV × ρ) / (A × Δt )
vt – rychlost transpirace [g m-2 h-1]
ΔV – změna objemu vody v pipetě [ml]
ρ – hustota vody [g ml-1]
A – plocha listové čepele [m2]
Δt – časový interval, ve kterém sledujeme úbytek objemu vody v pipetě [h]
Poznámky:
- abychom standardizovali podmínky výparu pro všechny měřené rostliny, necháme kolem rostlin v průběhu měření proudit konstantní rychlostí vzduch (větráček);
- měříme změny objemu kapaliny a objem kapaliny závisí na teplotě
prostředí. Je proto důležité aby při měření byla teplota v místnosti stabilní;
- pokud se meniskus v kapiláře nepohybuje, zkontrolujte těsnost upevnění rostliny a pokud ani to nepomůže, vyměňte list za jiný.
Postup:
Měříme rychlost transpirace za normálních podmínek 12 minut. Potom
rostlinu co nejvíce zastíníme pomocí černé tkaniny na laboratorním stojanu.
Tkanina přitom nesmí ležet přímo na listech rostliny a měl by pod ni stále
proudit vzduch z větráku. V průběhu zastiňování a dalších 16 minut po zastínění
stále odečítáme rychlost transpirace.
Úkoly:
1. Po skončení měření vypočtěte rychlost transpirace rostliny v jednotlivých
časových intervalech a hodnoty vyneste do grafu v závislosti na čase. Na časové
ose označte místo, kdy byla rostlina zastíněna.
2. Vypočtěte průměrnou rychlost transpirace rostliny před a po zatemnění.
3. Vypočtěte, o kolik procent se změnila rychlost transpirace po zatemnění ve
srovnání s rychlostí před zatemněním.
4. Pokuste se vysvětlit základní příčiny pozorovaných změn v rychlosti
transpirace.
Princip:
Jedná se o metodu, kdy vážíme buď intaktní rostliny, nebo pouze odstřižené listy
(Ivanovova metoda). V případě Ivanovovy metody se vychází z faktu, že v prvních minutách po
odstřižení transpirují listy normálním způsobem, tak jako na celistvé rostlině. Teprve po delší
době (zhruba desítky minut; silně druhově a ekologicky specifické) dochází k
uzavírání průduchů a rostliny dále transpirují pouze přes kutikulu
(kutikulární transpirace).
U některých rostlin se krátce po odstřižení může vyskytnout přechodné zvýšení
intenzity transpirace. Tento jev nazýváme Ivanovovým skokem.
Rostlinný materiál:
Zea mays, Helianthus annuus - hydroponicky pěstované, cca 14 dní staré rostliny
Ficus elastica, Beta vulgaris, Pelargonium zonale - listy rostlin dobře
saturovaných vodou (plně zalitých)
Vlastní provedení:
Intaktní rostliny: vážíme rostliny umístěné v nádobkách s
živným roztokem, které jsou utěsněny proti vypařování (evaporaci) vody.
Hmotnost zjišťujeme v 5 až 10minutových intervalech, porovnáme rychlost
transpirace rostlin inkubovaných na světle a ve tmě. Listovou plochu
stanovíme planimetricky.
Oddělené listy (Ivanovova metoda): listy uvedených druhů odstřihneme a ihned zvážíme na analytických vahách. Dále vážíme v tříminutových intervalech po dobu jedné hodiny. V průběhu celého
experimentu musí být listy dostatečně osvětleny a musí být zabezpečeno dostatečné
proudění vzduchu po obou stranách listů (ideální jsou stejné světelné, teplotní
i vlhkostní podmínky, za kterých byly rostliny pěstovány). Výsledky vyjádříme ve
stejných jednotkách jako výsledky potometrického stanovení. Listovou plochu
stanovíme opět planimetricky.
Rostlinný materiál:
Zea mays, Helianthus annuus, Ficus elastica, Beta vulgaris, Pelargonium zonale;
k práci použijte přednostně ty druhy, u nichž jste stanovovali intenzitu transpirace
gravimetricky
Vlastní provedení:
Na povrch listu z obou stran naneseme jemnou vrstvičku bezbarvého laku na nehty a necháme dobře zaschnout. Zaschlou plošku přelepíme bezbarvou izolepou, dobře palcem přitlačíme a pinzetou stáhneme. Otisk přilepíme spolu s izolepou na označené podložní sklo, opět dobře přitlačíme. Počet průduchů stanovíme mikroskopicky, zvlášť na adaxiální a zvlášť na abaxiální straně listů každého rostlinného druhu. Musíme přitom dodržet tyto zásady:
Výsledky prezentujeme v tabelární formě, počet průduchů vyjádříme v celých číslech na jednotku listové plochy (cm-2).
Výsledky potometrického stanovení
Výsledky gravimetrických stanovení
Výsledky mikroreliéfové metody