Солнце давит на растения изнутри

Такой, на первый взгляд, частный, физиологический процесс у растений, как транспирация (или испарения воды), на самом деле имеет глобальное значение. Например, то количество воды, которое выделяют растения, входит в энергетический и водный баланс экосистем — это важная часть глобального круговорота воды. Специалисты говорят, что интенсивность транспирации нужно учитывать и при изучении климатических изменений, происходящих на нашей планете, не говоря уже о таких прикладных вопросах, как, например, продуктивность агроценозов.

Особенности жизни устьиц

Детали транспирации интересуют ученых уже много лет. Известно, что интенсивность ее зависит от степени открытости устьиц – отверстий в эпидермисе, через которые и происходит газообмен между атмосферой и тканями листа. Ширину устьичных отверстий регулируют замыкающие клетки — они находятся с двух сторон от самого отверстия. Устьица живут своей особой жизнью – они открываются и закрываются в зависимости от условий среды, в которых находится растение. Чем больше отверстие, тем интенсивнее поглощается углекислый газ, необходимый для фотосинтеза, кислород – для дыхания, и тем интенсивнее идет испарение воды. Но что служит сигналом к изменению степени открытости устьиц — непонятно. Свою гипотезу предлагает группа ученых под руководством доктора Джосефа Берри (Joseph A. Berry) из Института Карнеги (США).

Замыкающие клетки ни при чем

Ученые наблюдали, как действует солнечная радиация на движение устьиц подсолнуха. На основе полученных данных они построили модель, которая учитывала все параметры среды и изменение физиологических процессов в растениях. Вывод, который получил доктор Берри – движение устьиц (или ширина устьичного отверстия) зависит от величины энергии солнечного излучения, проникающего в лист. «Этот вывод вступает в противоречие с современными представлениями о том, как работают устьица и как они контролируют транспирацию. Ведь всегда считалось, что движение устьиц зависит от состояния замыкающих клеток, от их тургора. Наше исследование показывает, что движение устьиц контролируется процессами, происходящими не в эпидермисе, а в более глубоких тканях листа – в мезофилле», — говорит доктор Берри.

По словам ученых, именно от уровня солнечной радиации, поглощенной пигментами и содержащейся в клетках водой, зависит в конечном итоге скорость образования водяного пара внутри листа, его давление и, как следствие, интенсивность транспирации. А уже этот процесс влияет на ширину устьиц.

Более подробно свою гипотезу ученые описывают в статье Control of transpiration by radiation, опубликованной в последнем номере журнала PNAS.