Jaka jest funkcja aparatów szparkowych w tkance roślinnej?

Aparaty szparkowe to struktury lub małe pory (ostiole), które znajdują się w epidermie (tkanka zewnętrzna) roślin, często na spodniej stronie liści, czyli w dolnej części liścia, i które umożliwiają wymianę gazów między roślinę i środowisko. Komórki naskórka roślin są zwykle grube i wydłużone, a ich ciągłość jest przerywana przez aparaty szparkowe, które mogą znajdować się w dowolnym miejscu rośliny oprócz korzenia.

Aparat szparkowy

Każda stomia składa się z kolei z innych struktur i typów komórek tworzących aparat szparkowy. Oprócz porów , przez które wchodzą i wychodzą gazy, takie jak CO ₂ , para wodna i tlen, anatomia stomii składa się z dwóch komórek ochronnych (zwanych również komórkami ochronnymi) otoczonych komórkami pomocniczymi (znanymi również jako komórki aneksowe lub towarzyszące). Por oraz zespół komórek okluzyjnych i pomocniczych tworzą jamę podszparkową (jama oddechowa stomii).

Aparaty szparkowe są odpowiedzialne za wiele ważnych procesów fizjologicznych w roślinach. Przez aparaty szparkowe dostaje się CO ₂ , który jest wykorzystywany jako surowiec do produkcji węglowodanów w procesie fotosyntezy, gdzie jako produkt uboczny powstaje tlen, który jest uwalniany do atmosfery. Odgrywają również ważną rolę w transpiracji rośliny: kiedy się otwierają, powstaje potencjał wodny, który z kolei sprzyja wchłanianiu wody przez korzenie i jej późniejszemu przemieszczaniu do pozostałych organów rośliny.  

Klasyfikacja aparatów szparkowych

Istnieje kilka sposobów klasyfikacji aparatów szparkowych: według rodzaju roślin, w których się znajdują, według ich lokalizacji w naskórku rośliny, według pochodzenia komórek tworzących aparat szparkowy oraz według obecności lub braku komórek. przyłączony.

Według rodzaju roślin, w których występują . Aparaty szparkowe roślin jednoliściennych i dwuliściennych różnią się kształtem komórek ochronnych. Aparaty szparkowe roślin jednoliściennych mają komórki ochronne w kształcie dzwonu, podczas gdy w roślinach dwuliściennych dwie komórki ochronne otaczające aparaty szparkowe mają kształt fasoli.

Według lokalizacji aparatów szparkowych w naskórku. Ta klasyfikacja zależy od konkretnego rozmieszczenia aparatów szparkowych w roślinie:

• amfistomatyczny . U roślin jednoliściennych jest typu amfistomatycznego, to znaczy występuje w górnym (wiązka lub powierzchnia doosiowa liścia) i dolnym (spód lub strona odosiowa) epidermy liści.
• hipostomatyczny . W roślinach dwuliściennych rozmieszczenie jest typu hipostomatycznego, obecnego w dolnym naskórku (powierzchnia odosiowa) liścia.
• epistomatyczne . Istnieje trzecia kategoria rozmieszczenia aparatów szparkowych, epistomatyczna, która występuje u roślin, które mają je rozmieszczone w epidermie przyśrodkowej, zwykle spotykanej w roślinach wodnych o pływających liściach, takich jak lilia wodna.

Według pochodzenia wszystkich komórek tworzących aparat szparkowy. Jest to inny sposób grupowania i klasyfikowania aparatów szparkowych:

• Stomia mezogeniczna : Komórki ochronne i komórki aneksu pochodzą z tej samej komórki przez 3 kolejne podziały. Ten typ stomii nie występuje u roślin jednoliściennych. 
• stomia okołoporodowa . Komórka macierzysta pochodzi tylko z komórek okluzyjnych, komórki przyłączone pochodzą z innych komórek protodermalnych (komórek, które po zróżnicowaniu tworzą naskórek). Ten typ stomii występuje u gatunków ze wszystkich grup roślin naczyniowych.
• Stoma mezoperygenowa : Komórka macierzysta daje początek komórkom okluzyjnym i komórce przyłączonej, podczas gdy reszta pochodzi z innych komórek protodermalnych. Ten typ stomii stwierdzono we wszystkich grupach roślin naczyniowych.

Ze względu na obecność lub brak przyczepionych komórek aparaty szparkowe dzielą się na:

• Stomia anomocytowa : nie ma aneksu ani komórek pomocniczych.
• Stomia anizocytowa : mają trzy połączone komórki o różnej wielkości. 
• Stomia paracytarna – ma dwie komórki aneksu ułożone tak, że ich długa oś jest równoległa do długiej osi komórek ochronnych.
• Stomia diacytowa : mają dwie przyczepione komórki ułożone tak, że ich oś podłużna jest prostopadła do osi podłużnej komórek ochronnych.
• Stomia tetracytarna – ma 4 aneksy (pomocnicze) komórki wokół komórek ochronnych.
• Stomia cyklocytarna – Liczne zaanektowane (pomocnicze) komórki, ułożone w jednym lub dwóch okręgach wokół komórek ochronnych.
• Stomia helikocytarna – z kilkoma komórkami dodatkowymi (pomocniczymi) ułożonymi spiralnie wokół dwóch komórek ochronnych.

Położenie stomii jest również interesujące z botanicznego punktu widzenia, w zależności od gatunku rośliny mogą one znajdować się wystające z naskórka, na poziomie naskórka lub zatopione w specjalnych zagłębieniach, co zależy od rodzaju rośliny i miejsca, w którym znajduje się stomia. rozwija się. W roślinach mezofitycznych (takich, które wymagają dostępu do wody lub środowiska o nieskrajnych temperaturach) aparaty szparkowe są na ogół na tym samym poziomie co inne komórki. W roślinach higrofitycznych (roślinach wodnych) aparaty szparkowe są uniesione ponad inne komórki (które sprzyjają transpiracji). Rośliny kserofityczne (z suchych środowisk) mają małe, wąskie i zapadnięte aparaty szparkowe, aw dużych ilościach sprzyjają wymianie gazowej, gdy zaopatrzenie w wodę jest korzystne,

Warunki środowiskowe i mechanizm ruchów aparatów szparkowych

W optymalnych warunkach aparaty szparkowe są otwarte, umożliwiając wymianę gazową z atmosferą. Należy jednak zauważyć, że mechanizm ruchów aparatów szparkowych zależy od zmian ciśnienia turgoru komórek ochronnych i sąsiadujących (towarzyszących) komórek naskórka. Te zmiany kształtu, gdy pory się otwierają lub zamykają, są możliwe dzięki mechanizmowi, który przekształca zawartość skrobi w komórce w cukier; Gdy komórki zawierają wysokie stężenie cukrów i soli potasowych, w wyniku procesu osmozy woda pochodząca z przyczepionych komórek infiltruje, w wyniku czego komórki okluzyjne pęcznieją, czyli powiększają się. Z drugiej strony, jeśli komórki ochronne tracą wodę, ściany komórkowe zbliżają się do siebie w środku, zamykając otwór lub por.

Mechanizm otwierania i zamykania porów aparatów szparkowych reaguje na zmiany pewnych czynników środowiskowych i wewnętrznych, w szczególności światła, stężenia CO ₂ , potencjału wody w liściach i temperatury. Wilgotność jest przykładem warunków środowiskowych, które regulują otwieranie lub zamykanie aparatów szparkowych. Gdy wilgotność jest optymalna, aparaty szparkowe są otwarte, ale gdy poziom wilgoci w powietrzu wokół liści spada z powodu rosnących temperatur lub wiatru, aparaty szparkowe zamykają się, aby zapobiec transpiracji i nadmiernej utracie wody. Ten mechanizm roślin pozwala im szybko reagować na zmiany w środowisku.

Funkcje aparatu szparkowego

Aparaty szparkowe pełnią bardzo ważne funkcje w świecie roślin, ponieważ za ich pośrednictwem rośliny pobierają CO ₂ z atmosfery i wydalają tlen w procesie fotosyntezy; wręcz przeciwnie, w procesie oddychania pobierają tlen i wydalają CO ₂ .

Woda, która jest tracona z rośliny, zachodzi w procesie transpiracji aparatów szparkowych, która dominuje w kontroli potencjału wodnego rośliny. Mechanizmem regulacyjnym roślin wyższych jest utrzymywanie aparatów szparkowych zamkniętych, gdy brakuje wody, nawet gdy znajdują się one w obecności światła słonecznego. Aparaty szparkowe są zamknięte, aby zapobiec utracie wody w wyniku transpiracji, ponieważ wydostaje się ona w postaci pary wodnej. Aby tak się stało, komórki tracą wodę, stają się wiotkie, a pory zamykają się; z drugiej strony, gdy komórki są wypełnione wodą i nabrzmiałe, cienka ściana ugina się dzięki skomplikowanemu mechanizmowi, który obejmuje cukry, fitohormony, jon K + i jon Ca 2+, ^a pory ^otwierają się, umożliwiając wymianę gazową.

Z drugiej strony, gdy w mezofilu (tkanka znajdująca się między górnym naskórkiem a spodem liści) występuje niskie stężenie CO ₂ , komórki ochronne otwierają szparki. Komórki ochronne mają zdolność wychwytywania i integrowania wielu wewnętrznych (chemicznych) i zewnętrznych (środowiskowych) bodźców, takich jak światło, stężenie CO2 _i temperatura, które są dominującymi sygnałami środowiskowymi dla kontroli ruchu aparatów szparkowych.

Kluczowe aspekty stomii

• Wśród czynników kontrolujących otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych znajduje się stężenie CO2 _wewnątrz liści, wilgotność powietrza, potencjał wodny liścia, temperatura i wiatr.
• Aparaty szparkowe odgrywają ważną rolę w wymianie gazowej, zarówno w procesie fotosyntezy, jak i oddychania i transpiracji (efektywne wykorzystanie wody w roślinie).
• Aparaty szparkowe są odpowiedzialne za utratę wody podczas transpiracji w różnych warunkach środowiskowych i jest ona regulowana poprzez mechanizm działania komórek okluzyjnych z ruchami otwierania i zamykania aparatów szparkowych, regulując w ten sposób zaopatrzenie w wodę. Czynniki środowiskowe wyzwalają sygnały hormonalne, które kierują tego typu procesami fizjologicznymi w roślinie.
• Rozmieszczenie aparatów szparkowych w naskórku jest zmienne i zależy od gatunku rośliny. Warunki środowiskowe wyraźnie wpływają na rozmieszczenie aparatów szparkowych, np. gatunek w warunkach środowiskowych o dużym nasłonecznieniu lub jasności będzie miał największą liczbę aparatów szparkowych na górnej stronie liści.

czcionka r

Metcalfe, CR i L. Chalk. 1979. Anatomia roślin dwuliściennych . Vol. 1. Clarendon Press Oxford.

Roth, Ingrid. 1976. Anatomia roślin wyższych . Wydania biblioteki, Caracas, UCV- Wydania biblioteki.