خروج بخار آب: از دست رفتن آب از برگ و ایجاد نیروی مکش

خروج بخار آب: موتور نامرئی بالابرندهٔ آب در گیاهان

تعرق چیست و چگونه رخ می‌دهد؟

تعرق فرآیند خروج بخار آب از بخش‌های هوایی گیاه، به ویژه از طریق روزنه‌های ریز روی برگ است. این فرآیند بسیار شبیه به عرق کردن بدن ما در روزهای گرم است. در گیاهان، آب از ریشه جذب شده و از طریق لوله‌های باریکی به نام آوند⁵ چوبی به سمت بالا و سرانجام به برگ‌ها می‌رود. در برگ، بخشی از این آب برای فتوسنتز استفاده می‌شود و مابقی به شکل بخار از روزنه‌ها خارج می‌گردد.

مثال ملموس: یک کیسه پلاستیکی را دور چند برگ یک گیاه گلدانی بپیچید و آن را در آفتاب بگذارید. پس از مدتی قطرات ریز آب را روی دیواره داخلی کیسه مشاهده خواهید کرد. این همان بخار آبی است که از برگ خارج شده و متراکم⁶ شده است.

نیروی مکش چگونه ایجاد می‌شود؟

خروج آب از برگ مانند کشیدن آب از طریق یک نی بلند است. وقتی یک مولکول آب از طریق روزنه تبخیر می‌شود، مولکول‌های آب پشت سر آن را به سمت خود می‌کشد. این کشش به دلیل نیروهای چسبندگی (اتصال مولکول‌های آب به دیواره آوند) و نیروهای پیوستگی⁷ (اتصال مولکول‌های آب به یکدیگر) ایجاد می‌شود. در نتیجه، یک ستون پیوسته از آب از برگ تا ریشه تشکیل می‌شود و با خروج هر مولکول آب از برگ، این ستون به سمت بالا کشیده می‌شود.

نیروهای کمکی: فشار ریشه و مویینگی

اگرچه نیروی مکش ناشی از تعرق عامل اصلی بالاروی آب است، اما دو نیروی دیگر نیز به این فرآیند کمک می‌کنند:

۱. فشار ریشه‌ای: ریشه با پمپاژ فعال یون‌ها به درون خود، به صورت غیرفعال باعث جذب آب از خاک می‌شود. این اتفاق فشار مثبتی در آوندهای ریشه ایجاد می‌کند که آب را به سمت بالا هل می‌دهد. این فشار برای گیاهان کوچک و در زمان‌هایی که تعرق کم است (مثل صبح‌ها) مهم‌تر است.

۲. نیروی مویینگی: این نیرو، توانایی آب برای بالا رفتن در لوله‌های بسیار باریک است. هرچه قطر لوله کمتر باشد، آب ارتفاع بیشتری بالا می‌رود. آوندهای چوبی گیاهان مانند دسته‌ای نی باریک هستند. فرمول ساده نیروی مویینگی به کشش سطحی و قطر لوله بستگی دارد.

اهمیت تعرق و نیروی مکش برای زندگی گیاه و ما

این فرآیند فقط برای بالا بردن آب نیست، بلکه فواید حیاتی دیگری دارد:

• انتقال مواد معدنی: مواد مغذی محلول در آب خاک، همراه با جریان آب به تمام بخش‌های گیاه می‌رسند.
• خنک‌سازی: تبخیر آب از سطح برگ، دقیقاً مانند تعرق بدن، گیاه را خنک می‌کند و از گرمازدگی آن جلوگیری می‌نماید.
• تأمین آب برای فتوسنتز: آب ماده اولیه اصلی برای ساخت قند در فتوسنتز است.

مثال کاربردی: کشاورزان می‌دانند آبیاری گیاهان در عصر یا صبح زود بهتر است. چون در این زمان‌ها تعرق کم‌تر است و آب بیشتری جذب ریشه می‌شود تا در گرمای روز از آن استفاده کند. اگر در وسط روز آبیاری کنیم، بخش زیادی از آب قبل از جذب، تبخیر می‌شود.

پرسش‌های مهم و اشتباهات رایج

پاورقی

¹ تعرق (Transpiration): فرآیند خروج بخار آب از بخش‌های هوایی گیاهان.

² نیروی مکش (Suction Force / Transpirational Pull): کششی که در اثر خروج آب از برگ در ستون آوندی ایجاد می‌شود.

³ روزنه (Stomata): منافذ ریز و قابل کنترل روی سطح برگ که تبادلات گازی و تعرق از طریق آنها انجام می‌شود.

⁴ چسبندگی (Adhesion): نیروی جاذبه بین مولکول‌های غیرهمجنس، مانند مولکول‌های آب و دیواره سلولزی آوند.

⁵ آوند (Vessel): لوله‌های باریک انتقال‌دهنده آب (آوند چوبی) و غذا (آوند آبکش) در گیاهان.

⁶ متراکم شدن (Condensation): تغییر حالت بخار آب به مایع.

⁷ پیوستگی (Cohesion): نیروی جاذبه بین مولکول‌های همجنس، مانند مولکول‌های آب با یکدیگر.