Какова функция устьиц растений?
Устьица – это крошечные отверстия или поры в тканях растений, которые обеспечивают газообмен. Устьицы обычно находятся в листьях растений, но их также можно найти в некоторых стеблях. Специализированные клетки, известные как замыкающие клетки, окружают устьица и открывают и закрывают поры устьиц. Устьица позволяет растению поглощать углекислый газ, необходимый для фотосинтеза. Они также помогают уменьшить потерю воды, закрываясь в жаркую или сухую погоду. Устьица похожи на крошечные рты, которые открываются и закрываются, помогая дышать.
Растения, которые живут на суше, обычно имеют тысячи устьиц на поверхности листьев. Большинство устьиц расположено на нижней стороне листьев растений, что снижает их подверженность воздействию тепла и воздушного потока. У водных растений устьица расположены на верхней поверхности листьев. Стома (в единственном числе для устьиц) окружена двумя типами специализированных растительных клеток, которые отличаются от эпидермальных клеток других растений. Эти клетки называются замыкающими клетками и вспомогательными клетками.
Защитные клетки представляют собой большие клетки в форме полумесяца, две из которых окружают стому и соединены с обоими концами. Эти клетки увеличиваются и сокращаются, открывая и закрывая поры устьиц. Защитные клетки также содержат хлоропласты, светозахватывающие органеллы растений.
Дочерние клетки, также называемые вспомогательными клетками, окружают и поддерживают замыкающие клетки. Они действуют как буфер между замыкающими клетками и клетками эпидермиса, защищая клетки эпидермиса от роста замыкающих клеток. Дочерние клетки разных типов растений существуют в различных формах и размерах. Они также расположены по-разному относительно их расположения вокруг защитных ячеек.
Типы устьиц
Устьицы можно сгруппировать в разные типы в зависимости от количества и характеристик окружающих вспомогательных клеток. Примеры различных типов устьиц включают:
- Аномоцитарные устьицы: содержат клетки неправильной формы, похожие на клетки эпидермиса, которые окружают каждую стому.
- Анизоцитарные клетки. Устьица: особенности включают неравное количество вспомогательных клеток (три), окружающих каждую стому. Две из этих клеток значительно больше, чем третья.
- Диацитарные устья: устьица окружены двумя вспомогательными клетками, перпендикулярными каждой стоме.
- Парацитарные устья: две вспомогательные клетки расположены параллельно замыкающим клеткам и устьичной поре.
- Зерновые устья: замыкающие клетки узкие в середине и более широкие на концах. Вспомогательные ячейки параллельны защитным ячейкам.
Две основные функции устьиц
Двумя основными функциями устьиц являются для поглощения углекислого газа и ограничения потери воды из-за испарения. У многих растений устьица днем остаются открытыми, а ночью закрытыми. Устьица открыты в течение дня, потому что именно в это время обычно происходит фотосинтез.. При фотосинтезе растения используют углекислый газ, воду и солнечный свет для производства глюкозы, воды и кислорода. Глюкоза используется в качестве источника пищи, а кислород и водяной пар уходят через открытые устьицы в окружающую среду. Углекислый газ, необходимый для фотосинтеза, поступает из открытых устьиц растений. Ночью, когда солнечный свет больше не доступен и фотосинтез не происходит, устьица закрываются. Это закрытие предотвращает утечку воды через открытые поры.
Как они открываются и закрываются?
Открытие и закрытие устьиц регулируется такими факторами, как свет, уровень углекислого газа в растениях и изменения условий окружающей среды. Влажность – это пример условий окружающей среды, которые регулируют открытие или закрытие устьиц. При оптимальных условиях влажности устьица открыты. Если уровень влажности в воздухе вокруг листьев растений снизится из-за повышения температуры или ветреных условий, больше водяного пара будет распространяться от растения в воздух. В таких условиях растения должны закрывать устьица, чтобы предотвратить лишнюю потерю воды.
Устьицы открываются и закрываются в результате диффузии. В жарких и сухих условиях, когда потеря воды из-за испарения велика, устьица должны закрыться, чтобы предотвратить обезвоживание. Защитные клетки активно перекачивают ионы калия (K + ) из замыкающих клеток в окружающие клетки. Это заставляет воду в увеличенных замыкающих клетках осмотически перемещаться из области с низкой концентрацией растворенного вещества (замыкающие клетки) в область с высокой концентрацией растворенного вещества (окружающие клетки). Потеря воды в замыкающих клетках приводит к их сокращению. Это сжатие закрывает устьичную пору.
Когда условия меняются так, что устьица нуждаются в открытии, ионы калия активно перекачиваются обратно в замыкающие клетки из окружающих клеток. Вода осмотически перемещается в замыкающие клетки, заставляя их набухать и искривляться. Это увеличение замыкающих клеток открывает поры. Через открытые устьицы растение поглощает углекислый газ, который используется в фотосинтезе. Кислород и водяной пар также выбрасываются обратно в воздух через открытые устьица.
Источники
- Чандра, В. и Пушкарь. , К. «Тема по ботанике: анатомические особенности по отношению к таксономии». Competition Science Vision , август 2005 г., стр. 795-796.
- Ферри, Р. Дж. Стомат, дочерняя компания Клетки и последствия “. Журнал MIOS , т. 9 выпуск. 3, март 2008 г., стр. 9–16.
Источник
1.8. Типы устьичных клеток
В литературе описывается 19 типов [1], нами выбраны только те, которые используются в анализе лекарственного растительного сырья**.
Рис. 63. Типы устьичных клеток. А — чечевицевидные; Б — сферовидные; В — колпачковидные; Г – ладьевидные
1.8.1. Чечевицевидные — 2 одинаковые клетки полулунной формы расположены симметрично. На фронтальной плоскости утолщение оболочки почти равномерное. Щель веретеновидная (рис. 63, А). Тип устьичных клеток характерен для большинства растений.
1.8.2. Сферовидные — две одинаковые, сильно кругообразноизогнутые клетки расположены симметрично. На фронтальной плоскости утолщение оболочки почти равномерное. Щель круглая (рис. 63, Б).
1.8.3.Колпачковидные — две одинаковые клетки полулунной формы в полярных частях имеют утолщения в виде колпачка. Щель веретеновидная (рис. 63, В). Встречаются у наперстянок.
1.8.4.Ладьевидные — внутренние стенки устьичных клеток утолщены. Щель веретеновидная (рис. 63, Г). Наблюдается в траве золототысячника, в листьях вахты.
Механизм работы устьиц обусловлен осмотическими свойствами клеток. При освещении поверхности листа солнцем в хлоропластах замыкающих клеток происходит активный процесс фотосинтеза. Насыщение клеток продуктами фотосинтеза, сахарами влечет за собой активное поступление в клетки ионов калия, вследствие чего концентрация клеточного сока в замыкающих клетках возрастает. Возникает разность концентрации клеточного сока околоустьичных и замыкающих клеток. В силу осмотических свойств клеток вода из околоустьичных клеток поступает в замыкающие, что ведет к увеличению объема последних и резкому возрастанию тургора. Утолщение «брюшных» стенок замыкающих клеток, обращенных к устьичной щели, обеспечивает неравномерное растяжение клеточной стенки; замыкающие клетки приобретают выраженную бобовидную форму, и устьичная щель открывается. При снижении интенсивности фотосинтеза (например, вечером) уменьшается образование сахаров в замыкающих клетках. Приток ионов калия прекращается. Концентрация клеточного сока в замыкающих клетках снижается по сравнению с околоустьичными. Вода путем осмоса уходит из замыкающих клеток, понижая их тургор, в результате ночью устьичная щель закрывается.
Клетки эпидермы плотно сомкнуты между собой, благодаря этому эпидерма выполняет целый ряд функций:
• препятствует проникновению болезнетворных организмов внутрь растения;
• защищает внутренние ткани от механических повреждений;
• регулирует газообмен и транспирацию;
• через нее выделяются вода, соли;
• может функционировать как всасывающая ткань;
принимает участие в синтезе различных веществ, восприятии раздражений и в движении листьев.
Трихомы — различные по форме, строению и функциям выросты клеток эпидермы: волоски, чешуйки, щетинки и т.п. Их подразделяют на кроющие и железистые.Железистые трихомы, в отличие от кроющих, имеют клетки, выделяющие секрет.Кроющие волоски, образуя на растении шерстистый, войлочный или иной покров, отражают часть солнечных лучей и тем самым уменьшают транспирацию. Иногда волоски находятся только там, где расположены устьица, например, на нижней стороне листа мать-и-мачехи. У некоторых растений живые волоски увеличивают общую испаряющую поверхность, что способствует ускорению транспирации.
Размеры трихом значительно варьируют. Наиболее длинные трихомы (до 5-6 см) покрывают семена хлопчатника. Кроющие трихомы имеют форму простых одно или многоклеточных, разветвленных или звездчатых волосков. Кроющие трихомы могут длительное время оставаться живыми или быстро отмирать, заполняясь воздухом.
От трихом, возникающих только при участии эпидермальных клеток, отличаются эмергенцы, в образовании которых участвуют и более глубоко расположенные ткани субэпидермальных слоев.
Анатомо-диагностические признаки, имеющие наибольшее значение и высокую вариабельность при определении лекарственного сырья. Волоски могут быть простые и головчатые, которые в свою очередь могут быть одноклеточными и многоклеточными. Многоклеточные волоски могут быть однорядными, двухрядными и ветвистыми.
Источник