فرایند جذب و تبخیر آب در ریشه و برگ درختان

آب عمدتاً توسط ریشه درخت به کمک پدیده اسمز به درون درختان منتقل می‌شود و هر ماده مغذی معدنی محلول همراه با آن نیز از طریق بافت چوبی داخلی (با استفاده از مویینگی) به سمت بالا کشیده شده و وارد برگ‌ می‌شود. این مواد مغذی منتقل‌شده بعداً از طریق فرایند فتوسنتز، درخت را تغذیه می‌کنند. فتوسنتز فرآیندی است که انرژی نور، معمولاً نور خورشید را به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کند که بعداً می‌تواند به‌عنوان سوخت برای فعالیت‌های موجودات ازجمله رشد، مورداستفاده قرار گیرد.

درختان به دلیل كاهش فشار هیدرو استاتیک یا فشار آب در قسمت‌های بالایی درخت که با برگ پوشانده شده‌ است و به تاج یا سایبان درخت موسوم است، آب می‌رسانند. این اختلاف فشار هیدرو استاتیکی مانند نیرومحرکه‌ای عمل می‌کند و آب را به سمت برگ‌ها بالا می‌برد. نود درصد از آب درخت سرانجام از روزنه‌های برگ به اتمسفر آزاد می‌شود. در برگ‌ها روزنه هوایی بازی وجود دارند که برای تبادل گاز استفاده می‌شود. این روزنه‌ها بیشتر در سطح زیر برگ گیاهان یافت می‌شوند. هوا نیز از طریق این دهانه‌ها وارد گیاه می‌شود. دی‌اکسید کربن موجود در هوا از طریق این روزنه‌ها در فرایند فتوسنتز استفاده می‌شود و مقداری از اکسیژن تولیدشده، برای تنفس، از طریق فرایند تبخیر مصرف می‌شود. به این هدر رفت مفید آب از گیاهان تعرق گفته می‌شود.

میزان استفاده درختان از آب

یک درخت بالغ ممکن است در یک روز گرم و خشک تا چند هزار لیتر آب را از طریق برگ‌های خود از دست دهد. همین درخت در روزهای مرطوب، سرد و در زمستان تقریباً هیچ آبی از دست نمی‌دهد، بنابراین اتلاف آب مستقیماً با دما و رطوبت مرتبط است؛ به‌عبارت‌دیگر تقریباً تمام آب‌هایی که از طریق ریشه‌های درخت وارد می‌شوند در جو رها می‌شود اما ۱۰ درصد باقی‌مانده آب درخت را زنده و سالم نگه می‌دارد و موجب تداوم رشد می‌شود. تبخیر آب از قسمت‌های بالای درختان به‌ویژه برگ‌ها رخ می‌دهد ولی ساقه‌ها، گل‌ها و ریشه‌ها نیز می‌توانند به اتلاف آب درخت بیفزایند. گونه‌های خاصی از درختان مدیریت میزان اتلاف آب کارآمدتری دارند و به‌طور طبیعی در مناطق خشک تر دیده می‌شوند.

حجم آب مورداستفاده درختان

یک درخت بالغ به‌طور متوسط در شرایط مطلوب می‌تواند از ۴۰ مترمکعب آب جذب‌شده حدود ۴ مترمکعب آن را برای تولید مواد غذایی و افزودن به زیست‌توده خود جذب کند. به این نسبت، نسبت تعرق گفته می‌شود و طبق تعریف نسبت میزان جرم آب جذب‌شده به جرم محصول خشک تولیدشده است.

بسته به بازدهی گیاه و گونه‌های درختی، ممکن است به‌اندازه ۵۰ تا ۳۰۰ لیتر آب برای تولید یک کیلوگرم محصول خشک لازم باشد. یک هکتار از اراضی جنگلی در طی یک‌فصل رشد می‌تواند ۴ تن زیست‌توده اضافه کند و از ۴۰۰۰ تن آب برای این کار استفاده می‌کند.

اسمز و فشار هیدرو استاتیک

هنگامی‌که آب و محلول‌های آب در ترکیب خود تفاوت دارند، ریشه‌ها از «فشار» استفاده می‌کنند. نکته مهم در مورد اسمز این است که آب از سوی محلول با غلظت املاح پایین‌تر (خاک) به سمت محلول با غلظت املاح بالاتر (ریشه) جاری می‌شود. آب تمایل دارد به مناطقی که گرادیان فشار هیدرواستاتیک منفی دارد، منتقل شود. جذب آب توسط ریشه گیاه پتانسیل فشار هیدرواستاتیک منفی بیشتری را در نزدیکی سطح ریشه ایجاد می‌کند. ریشه‌های درخت آب را احساس می‌کنند و به سمت آب (هیدروتروپیسم یا آبگرایی) رشد و حرکت می‌کنند.

تعرق، کنترل‌کننده اصلی ادامه حیات گیاه

تعرق، تبخیر آب درختان به اتمسفر است. تعرق در برگ از طریق منافذی رخ می‌دهد که به استوماتا یا روزنه هوا موسوم است و قسمت اعظم آب جذب‌شده را به‌وسیله آن در اتمسفر آزاد می‌کند. این روزنه‌ها به‌گونه‌ای طراحی‌شده‌اند که می‌توانند گاز دی‌اکسید کربن را تبادل کنند و بدین‌وسیله به فرایند فتوسنتز کمک کنند تا سوخت لازم برای رشد درخت مهیا شود. باید به یاد داشته باشیم که تعرق باعث خنک شدن درختان و تمام ارگانیسم‌های اطراف آن می‌شود. تعرق همچنین با کاهش فشار هیدرواستاتیک (آب) باعث می‌شود که جریان وسیعی از مواد معدنی و آب‌معدنی از ریشه به شاخه‌ها کشیده شود. این افت فشار در اثر تبخیر آب از روزنه‌ها به جو ایجاد می‌شود و این چرخه زندگی به همین صورت ادامه می‌یابد.