Определение стомы
У растений стома является крошечной порой на поверхности лист это используется для газообмена. Большинство листьев покрыты этими крошечными порами, которые позволяют растениям поглощать углекислый газ для использования в фотосинтез и изгнать их отработанный кислород.
Термин «стома» происходит от греческого слова «рот». Группы из более чем одной стомы часто называют «устьицами», а не «устьицами», потому что «устьица» – это греческий способ множественного числа «стома».
Стоматы имеют решающее значение для растение Жизненные функции, потому что они позволяют углеродсодержащему углекислому газу проникать в ткани растения. Эти молекулы газа на самом деле являются источником атомов углерода, используемых растениями для создания сахаров, белков и других необходимых для жизни материалов.
Без углекислого газа, попадающего в их ткани, растения не могут создавать органические молекулы, необходимые для выживания и роста. Среди наземных растений только печеночники не хватает устьиц.
Точно так же как рот, открытие и закрытие стомы управляется окружающей парой подобной губе структуры, называемой «защитными клетками». Эти клетки могут расти больше или меньше, открывая или закрывая стому, как того требует растение.
На изображении ниже показана стома и ее защитные клетки от растения Tradescantia spathacea под световым микроскопом:
Ученые до сих пор не уверены, что именно заставляет эти защитные клетки открывать или закрывать устьица, но считается, что они могут реагировать на внешние раздражители, такие как свет и влажность.
У растений могут быть разные стратегии открытия и закрытия их устьиц, в зависимости от требований их среды.
Например, одной из проблем, стоящих перед растениями, является необходимость сбалансировать потребление углекислого газа с потерей воды. Когда устьица открыта, чтобы впустить газ, вода также может испаряться. Для пустынных растений это может быть очень большой проблемой.
Большинство растений открывают свои устьицы в течение дня, так что они могут максимизировать потребление углекислого газа в пиковые часы для сбора энергии от солнечного света.
Но CAM растения которые развивались в пустынной среде, открывайте их устья ночью, когда вместо этого прохладнее. Таким образом, они теряют меньше воды, чем если бы открыли свои устьица под палящим солнцем пустыни.
Затем они хранят CO2 в форме углеродсодержащей кислоты в своих клетках, чтобы они могли использовать его для фотосинтеза, когда солнце встает.
В медицине термин «стома» может также относиться к искусственному открытию орган Например, созданные врачами для колостомий и уростомий.
Функция стомы
Основная цель стомы – позволить углекислому газу проникать в воздушные пространства в тканях растения. Оказавшись в этих воздушных пространствах, CO2 может использоваться фотосинтетическими тканями растения в качестве источников углерода для образования сахаров, аминокислоты, и более!
Самые первые фотосинтезирующие организмы должны были делать все свои биологические материалы с нуля. Они научились делать это, связывая молекулы углерода из газа CO2 в сложные органические молекулы. Эти ранние фотосинтезаторы высвобождали отработанный кислород, полученный из атомов кислорода, в которых они не нуждались.
молекула глюкозы, например, можно сделать с помощью уравнения:
6CO2 + 6H2O + солнечный свет → C6H12O6 + 6O2
Молекулы сахара, такие как глюкоза, в свою очередь, могут быть использованы в качестве основы для аминокислот, нуклеотидов и липидов, а также для долгосрочного накопления энергии.
Ранние фотосинтезаторы имели один клетка или просто несколько ячеек. Но по мере того как наземные растения становились все более сложными, их многим клеткам и толстым тканям становилось все труднее получать всю необходимую двуокись углерода. Устьица развивалась, чтобы гарантировать, что достаточное количество CO2 может проникнуть через листья растений и другие ткани для обеспечения эффективного фотосинтеза.
Как видно из приведенного выше уравнения, растениям для фотосинтеза необходимы как углекислый газ, так и молекулы воды. Это может быть сложным для пустынных растений, которые сталкиваются с двойной проблемой дефицита воды и высокого испарения.
В большинстве пустынь дневные температуры могут быть очень жаркими. Воздух также имеет тенденцию быть очень сухим. Это означает, что растения с открытыми устьицами могут потерять большое количество воды через них – то, чего растения в этих почти свободных от дождя средах не могут себе позволить.
Но ночью недостаток водяного пара означает, что дневная жара быстро уходит, а температура довольно быстро падает. Пустыни ночью могут стать совершенно холодными – что означает намного, намного меньше испарения чем в дневное время.
Вот почему некоторые пустынные растения развили то, что называется Crassulacean Acid Metabolism, или CAM. Растения CAM открывают свои устьёки ночью, когда воздух холодный и скорость испарения намного ниже. Ночью они поглощают углекислый газ в свои клетки и превращают его в углеродсодержащую кислоту.
Когда солнце встает, устьица закрывается – но углерод, хранящийся в вакуолях растительных клеток, может быть использован для создания глюкозы!
Типы стомы
Биологи использовали несколько систем классификации для описания различных типов устьиц. Эти системы классифицируют устьицы на основе их размещения на листьях растений; на основе структуры окружающих вспомогательных ячеек; или основанный на ходе развития защитных ячеек и вспомогательных ячеек.
По размещению
Яблочный или тутовый (гипостатический) тип
На многих фруктовых деревьях, таких как яблоки, шелковица, персики и грецкие орехи, устьица встречается только на нижней поверхности листьев. Это может уменьшить потери воды, поглощая углекислый газ через более прохладные, затененные поверхности листьев.
Термин «гипостоматический» происходит от термина «гипо» для «под» или «ниже» и от термина «стома».
Картофельный Тип
На картофеле, а также на бобах, капусте и связанных с ними растениях стома встречается главным образом на нижних поверхностях листьев, но также встречается в меньшем количестве на верхних сторонах листьев.
Овсяный (Амфистоматический) Тип
У овса и других трав устьицы равномерно распределены по всем граням листа, так как все стороны травинок примерно одинаково подвергаются воздействию воздуха.
Термин «амфистоматический» происходит от греческого «амфи» для «обеих сторон» и термина «стома».
Водяная лилия (эпистемоматическая)
Водяные лилии и другие водные растения имеют стомы на верхних поверхностях листьев – поверхности, которые обычно находятся над водой.
Термин «эпистоматический» происходит от греческого «epi» для «более» или «поверх» и термина «стома».
Потамогетон (Астоматик) Тип
Потамогетон и погруженные в воду водоросли полностью лишены устьиц или имеют рудиментарные устьицы, которые не функционируют.
Термин «астоматический» происходит от добавления греческого слова «а» для «без» к слову «стома».
По структуре
Actinocytic
Актиноцитарные устьица окружены по крайней мере четырьмя клетками, которые образуют круг со стомой и ее защитными клетками в центре. Эти типы стомы могут напоминать маргаритку с одним рядом лепестков, исходящих из стомы в центре.
Анизоцитарный или крестоцветный
Этот тип стомы окружен тремя клетками неравного размера. Эти клетки могут напоминать розы, с клетками, похожими на лепестки увеличивающегося размера, выходящими из центральной стомы.
Аномоцитарный или ранункулейный
Аномоцитарные клетки окружены небольшим количеством вспомогательных клеток, которые идентичны клеткам окружающего эпидермиса.
Cyclocytic
Эти стомы окружены по меньшей мере четырьмя клетками, расположенными в виде кольца вокруг стомы. Эти вспомогательные клетки могут напоминать гвоздики с несколькими слоями клеток, окружающих центральную стому, похожую на лепестки.
Diacytic или Caryophyllaceous
Этот тип клеток ограничен только двумя окружающими клетками – по одной на каждой стороне стомы. Окружающие вспомогательные ячейки расположены под прямым углом к защитным ячейкам, что означает, что они пересекаются в середине защитных ячеек, а не на их краях. Эти устройства могут напоминать кирпичные стены со стомой, помещенной между вспомогательными «кирпичными» ячейками.
Эти типы стомы могут быть довольно близко друг к другу, с одной и той же вспомогательной ячейкой, возможно, граничащей с различными устьицами с разных сторон!
травянистый
У злаковых устьиц есть защитные клетки в форме гантелей, которые зажаты между вспомогательными клетками, которые идут параллельно им.
парацитный
Подобно диацитным клеткам, парацитические клетки окружены всего двумя защитными клетками – по одной с каждой стороны. Но в парацитических клетках промежутки между вспомогательными ячейками совпадают с промежутками между защитными ячейками, а не находятся под прямым углом к ним.
На основании развития растений
Мезогинный тип
У мезогенных устьиц защитные клетки и окружающие их вспомогательные клетки развиваются из одной материнской клетки.
Перигинозный тип
В этом типе устьиц защитные клетки образуются из одной материнской клетки, в то время как вспомогательные клетки образуются из разных материнских клеток.
Мезоперигинозный тип
В мезоперигинозных устьях защитные клетки развиваются из одной материнской клетки, в то время как вспомогательные клетки развиваются как из той же самой материнской клетки, так и из соседних клеток.
Как следует из названия, этот тип сочетает в себе признаки как мезогенных, так и перигинозных устьиц.
викторина
1. Что из перечисленного НЕ является причиной, по которой растения нуждаются в устьицах?A. Изгнать отработанный газообразный кислород.B. Взять в углекислый газ для использования фотосинтеза.C. Потерять воду в воздух.D. Ни один из вышеперечисленных.
Ответ на вопрос № 1
С верно. Хотя растения теряют воду через устьицы, в этом нет необходимости, и иногда это может стать проблемой для растений.
2. Что из нижеперечисленного не синтезируют растения с использованием углерода из углекислого газа?A. глюкозаB. АминокислотыC. НуклеотидыD. Ни один из вышеперечисленных
Ответ на вопрос № 2
D верно. Растения используют атомы углерода из углекислого газа для синтеза всего вышеперечисленного!
3. Что из перечисленного НЕ является методом классификации разных типов устьиц?A. На основании местоположения на заводе.B. На основании строения устьиц и их вспомогательных клеток.C. На основе развития развития устьиц и их вспомогательных клеток.D. Ни один из вышеперечисленных.
Ответ на вопрос № 3
D верно. Все вышеперечисленные варианты – это способы, которыми ученые классифицируют различные типы устьиц!
Ссылки
- Исав К. (1977). анатомия семян растений. Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья.
- Plant Science 4 U. (н.д.). Получено 20 июня 2017 г. с сайта http://www.plantscience4u.com/2014/04/types-of-stomata.html#.WUkikevyuM8.
- Устьица: определение, типы и функции (с диаграммами) | Ботаника, (2016 г., 2 февраля). Получено 20 июня 2017 г. с сайта http://www.biologydiscussion.com/испарение / устьица / устьица четкости-типы-и-функция-с-диаграмма-ботаника / 20316