تنفس
أهمية الثغور في النباتات. هيكل الثغور النباتية

أهمية الثغور في النباتات. هيكل الثغور النباتية

تحديد حالة الثغور في النباتات الداخلية

تؤدي ورقة النبات وظائف مختلفة. هذا هو العضو الرئيسي الذي يحدث فيه التمثيل الضوئي وتبادل الغازات والنتح (تبخر الماء). لتنفيذ تبادل الغازات في الأعضاء الأرضية للمصنع ، هناك تشكيلات خاصة - الثغور.

الثغور ، على الرغم من أنها جزء من البشرة (جلد الورقة) ، فهي مجموعة خاصة من الخلايا. جهاز الثغور يتكون من خليتين حراسة ، يوجد بينهما فجوة فموية ، 2-4 خلايا محيطية ، وغرفة غاز-هواء تقع تحت فجوة الفم.

تتميز الخلايا الحامية للثغور بشكل ممدود منحني "على شكل حبة الفول". يتم سماكة جدرانها التي تواجه الشق الثغري. خلايا الثغور قادرة على تغيير شكلها - نتيجة لذلك ، يحدث فتح أو إغلاق فجوة الفم. تحتوي هذه الخلايا على البلاستيدات الخضراء (البلاستيدات الخضراء). يحدث فتح وإغلاق الشق الثغري بسبب التغيرات في التورم (الضغط الاسموزي) في الخلايا الحامية. تحتوي البلاستيدات الخضراء الموجودة في الخلايا الحامية على نشا يمكن تحويله إلى سكر. عندما يتحول النشا إلى سكر ، يزداد الضغط الأسموزي وتفتح الثغور. مع انخفاض محتوى السكر ، تحدث العملية العكسية ، وتغلق الثغور.

غالبًا ما تكون الشقوق الفموية مفتوحة على مصراعيها في الصباح الباكر ومغلقة (أو شبه مغلقة) خلال النهار. يعتمد عدد الثغور على الظروف البيئية (درجة الحرارة ، الضوء ، الرطوبة). درجة إفشاءهم في وقت مختلفتختلف الأيام اختلافًا كبيرًا باختلاف الأنواع. في أوراق النباتات في الموائل الرطبة ، تبلغ كثافة الثغور 100-700 لكل 1 مم 2.

تحتوي معظم نباتات الأرض على ثغور فقط على الجانب السفلي من الورقة. يمكن العثور عليها أيضًا على جانبي الورقة ، على سبيل المثال ، في الملفوف أو عباد الشمس. في الوقت نفسه ، تختلف كثافة الثغور على الجانبين العلوي والسفلي من الورقة: يحتوي الملفوف على 140 و 240 لكل 1 مم 2 ، وعباد الشمس 175 و 325 لكل 1 مم 2 ، على التوالي. في النباتات المائية ، مثل زنابق الماء ، توجد الثغور فقط في الجانب العلوي من الورقة بكثافة حوالي 500 لكل 1 مم 2. لا تحتوي النباتات الموجودة تحت الماء على ثغور على الإطلاق.

هدف:

تحديد حالة الثغور في النباتات الداخلية المختلفة.

مهام

1. دراسة مسألة هيكل وموقع وعدد الثغور في النباتات المختلفة حسب الأدبيات الإضافية.

2. اختيار النباتات للبحث.

3. تحديد حالة الثغور ، ودرجة انفتاحها في النباتات الداخلية المختلفة المتوفرة في غرفة الأحياء.

المواد والأساليب

تم تحديد حالة الثغور وفقًا للطريقة الموضحة في " توصيات منهجيةفي فسيولوجيا النبات "(من إعداد E.F. Kim و E.N. Grishina). جوهر هذه التقنية هو أن درجة فتح الثغور يتم تحديدها من خلال اختراق لب ورقة بعض مواد كيميائية. تستخدم سوائل مختلفة لهذا الغرض: الأثير ، والكحول ، والبنزين ، والكيروسين ، والبنزين ، والزيلين. استخدمنا الكحول والبنزين والزيلين المقدم لنا في معمل الكيمياء. يعتمد تغلغل هذه السوائل في لحم الورقة على درجة فتح الثغور. إذا ظهرت بقعة ضوئية على الورقة بعد 2-3 دقائق من وضع قطرة من السائل على الجانب السفلي من نصل الورقة ، فهذا يعني أن السائل يخترق الثغور. في هذه الحالة ، يخترق الكحول الورقة فقط بفتحة مفتوحة على مصراعيها ، والبنزين بالفعل بمتوسط عرض الفتح ، والزيلين فقط يخترق الثغور المغلقة تقريبًا.

في المرحلة الأولى من العمل ، حاولنا تحديد إمكانية تحديد حالة الثغور (درجة الانفتاح) في النباتات المختلفة. تم استخدام أغاف ، سايبروس ، ترادسكانتيا ، إبرة الراعي ، أوكساليس ، سينجونيوم ، زنبق الأمازون ، بيجونيا ، سانشيتيا ، ديفنباخيا ، كليروديندرون ، زهرة الآلام ، اليقطين والفاصوليا في هذه التجربة. تم اختيار Oxalis ، إبرة الراعي ، البغونية ، sanchetia ، clerodendron ، زهرة الآلام ، القرع والفاصوليا لمزيد من العمل. في حالات أخرى ، لا يمكن تحديد درجة فتح الثغور. قد يكون هذا بسبب حقيقة أن الصبار والزنبق والزنبق لها أوراق صلبة إلى حد ما مغطاة بطبقة تمنع تغلغل المواد من خلال فجوة الفم. سبب آخر محتمل يمكن أن يكون أنه بحلول وقت التجربة (14.00 ساعة) كانت ثغورهم مغلقة بالفعل.

أجريت الدراسة خلال الأسبوع. كل يوم بعد المدرسة ، في الساعة 14.00 ، حددنا درجة فتح الثغور باستخدام الطريقة المذكورة أعلاه.

النتائج والمناقشة

يتم عرض البيانات التي تم الحصول عليها في الجدول. يتم حساب متوسط البيانات المقدمة ، لأن في أيام مختلفةلم تكن حالة الثغور هي نفسها. لذلك ، من بين ستة قياسات ، تم تسجيل فتحة واسعة للثغور مرتين في أوكساليس ، مرة في إبرة الراعي ، ومرتين في بيجونيا. متوسط درجةفتح الثغور. هذه الاختلافات لا تعتمد على وقت التجربة. ربما تكون مرتبطة بالظروف المناخية ، على الرغم من أن نظام درجة الحرارة في الدراسة وإضاءة النباتات كانا ثابتين إلى حد ما. وبالتالي ، يمكن اعتبار البيانات المتوسطة التي تم الحصول عليها معيارًا معينًا لهذه النباتات.

يشير البحث الذي تم إجراؤه إلى أنه في نباتات مختلفة في نفس الوقت وتحت نفس الظروف ، فإن درجة فتح الثغور ليست هي نفسها. توجد نباتات ذات ثغور مفتوحة على مصراعيها (بيجونيا ، سانشيتيا ، قرع) ، متوسط حجم فجوة الفم (حامض ، إبرة الراعي ، فاصوليا). تم العثور على شقوق الفم الضيقة فقط في Clerodendron.

نحن نعتبر هذه النتائج أولية. في المستقبل ، نخطط لتحديد ما إذا كانت الإيقاعات البيولوجية تختلف في فتح وإغلاق الثغور في النباتات المختلفة وكيف تختلف. للقيام بذلك ، سيتم تنفيذ توقيت حالة الشقوق الفموية خلال النهار.

ثغور النبات

وجدت في بشرتهم (البشرة). كل نبات في تبادل مستمر مع الغلاف الجوي المحيط. يمتص الأكسجين باستمرار ويطلق ثاني أكسيد الكربون. بالإضافة إلى ذلك ، بأجزائه الخضراء ، يمتص ثاني أكسيد الكربون ويطلق الأكسجين. ثم يقوم النبات بتبخير الماء باستمرار. نظرًا لأن البشرة التي تغطي الأوراق والسيقان الصغيرة تمر بشكل ضعيف للغاية الغازات وبخار الماء من خلال نفسها ، فهناك ثقوب خاصة في الجلد للتبادل دون عوائق مع الغلاف الجوي المحيط ، تسمى U. على المقطع العرضي للورقة (الشكل. 1) ، يظهر U. في الشق ( س) يؤدي إلى تجويف الهواء ( أنا).

تين. 1. ستوما ( س) من ورقة صفير في القسم.

على جانبي U. هناك واحد إغلاق الخلية.تعطي قشور الخلايا الحامية نتوءين باتجاه فتحة الفم ، والتي تنقسم بسببها إلى غرفتين: الفناء الأمامي والخلفي. عند النظر إليها من السطح ، تظهر U. على شكل شق مستطيل تحيط به خليتا حراسة نصف قمري (الشكل 2).

خلال النهار ، U. مفتوحة ، لكنها مغلقة في الليل. U. مغلقة أيضًا أثناء النهار أثناء الجفاف. تم إغلاق U. بواسطة خلايا الحراسة. إذا تم وضع قطعة من جلد الورقة في الماء ، فإن U. إذا تم استبدال الماء بمحلول السكر الذي يسبب تحلل البلازما الخلوي ، فسيتم إغلاق U. نظرًا لأن تحلل البلازما للخلايا يصاحبه انخفاض في حجمها ، فإن إغلاق الخلايا هو نتيجة لانخفاض حجم الخلايا الحامية. أثناء الجفاف ، تفقد الخلايا الحامية جزءًا من الماء ، وتنخفض في الحجم وتغلق الوعاء. يفسر الإغلاق الليلي U بالاعتبارات التالية. تحتوي خلايا الحراسة باستمرار على حبيبات الكلوروفيل ، وبالتالي فهي قادرة على استيعاب ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، أي التغذية الذاتية. المواد العضوية المتراكمة في الضوء تجذب الماء بقوة من الخلايا المحيطة ، لذلك تزداد الخلايا الحامية في الحجم وتفتح. في الليل ، يتم استهلاك المواد العضوية المنتجة في الضوء ، ومعها تُفقد القدرة على جذب الماء ، وتغلق U. على حد سواء على الأوراق وعلى السيقان. على الأوراق ، توضع إما على كلا السطحين أو على أحدهما. الأوراق العشبية الناعمة لها شكل U. على السطح العلوي والسفلي. الأوراق المصنوعة من الجلد الصلب لها حرف U. على وجه الحصر تقريبًا على السطح السفلي. في الأوراق العائمة على سطح الماء ، تكون U. موجودة حصريًا في الجانب العلوي. كمية يو في نباتات مختلفة مختلفة جدا. بالنسبة لمعظم الأوراق ، يتأرجح عدد وحدات U. لكل مليمتر مربع بين 40 و 300. أكبر رقميقع U. على السطح السفلي لورقة براسيكا رابا - لكل 1 متر مربع. مم 716. توجد علاقة ما بين كمية U و رطوبة المكان. في نباتات عامةالمناطق الرطبة بها يو.أكثر من النباتات في المناطق الجافة. بالإضافة إلى U. العادي ، الذي يعمل في تبادل الغازات ، يوجد أيضًا في العديد من المصانع ماء U. إنها تعمل على إطلاق الماء ليس في حالة غازية ، ولكن في حالة سائلة. بدلاً من تجويف الهواء الموجود تحت U العادي ، يوجد تحت الماء U طبقة مياه جوفية خاصة ، تتكون من خلايا ذات أغشية رقيقة. تم العثور على المياه U. في الغالب في النباتات في المناطق الرطبة وتوجد عليها أجزاء مختلفةالأوراق ، بغض النظر عن حرف U. ، الموجود هناك تمامًا ، تنبعث مياه U. ، في معظم الأحيان ، قطرات من الماء عندما لا تستطيع الحاملة الهواء U تبخر الماء بسبب الرطوبة العالية للهواء. كل هذه التشكيلات تسمى هيداثود(الهيداثود). مثال على ذلك هو hydathodes من Gonocaryum pyriforme (الشكل 3).

يظهر المقطع العرضي من خلال الورقة أن بعض خلايا الجلد قد تغيرت بطريقة خاصة وتحولت إلى مائي. يتكون كل هيدروثود من ثلاثة أجزاء. يبرز نمو مائل إلى الخارج ، مثقوبًا بنبيب ضيق يتدفق من خلاله ماء الهيداثود. الجزء الأوسط يشبه قمع بجدران سميكة للغاية. يتكون الجزء السفلي من الهيداثود من فقاعة رقيقة الجدران. بعض النباتات تعطي أوراقها كميات كبيرةالماء ، دون أي هيدثودات مرتبة بشكل خاص. على سبيل المثال. أنواع مختلفةتفرز Salacia كميات كبيرة من الماء بين الساعة 6-7 صباحًا لدرجة أنها تستحق تمامًا اسم شجيرات المطر: مع لمسة خفيفة على الفروع ، يسقط مطر حقيقي منها. تفرز المياه عن طريق مسام بسيطة تغطي بكميات كبيرة الأغشية الخارجية لخلايا الجلد.

خامسا بالادين.

القاموس الموسوعي F.A. Brockhaus و I.A. إيفرون. - سانت بطرسبرغ: Brockhaus-Efron. 1890-1907 .

شاهد ما هو "النبات الثغور" في القواميس الأخرى:

توجد في بشرتهم (البشرة). كل نبات في تبادل مستمر مع الغلاف الجوي المحيط. يمتص الأكسجين باستمرار ويطلق ثاني أكسيد الكربون. بالإضافة إلى ذلك ، بأجزائه الخضراء ، يمتص ثاني أكسيد الكربون ويطلق الأكسجين ...

ثغور ورقة الطماطم تحت المجهر الإلكتروني Stomata (الثغرة اللاتينية ، من اليونانية στόμα "فم ، فم") في علم النبات عبارة عن مسام يقع على الطبقة السفلية أو العلوية من البشرة لأوراق النبات ، والتي من خلالها يتبخر الماء والغازات التبادل مع ... ... ويكيبيديا

استندت المحاولات الأولى لتصنيف النباتات المزهرة ، وكذلك عالم النبات بشكل عام ، إلى عدد قليل من العلامات الخارجية التي تم أخذها بشكل تعسفي ، والتي يسهل تمييزها. كانوا نظيفين التصنيفات الاصطناعية، الذي في واحد ... ... الموسوعة البيولوجية

القاموس الموسوعي F.A. Brockhaus و I.A. إيفرون

مجموعات من الخلايا الموجودة في جسم النبات بترتيب معين ، ولها بنية معينة وتعمل في وظائف حيوية مختلفة للكائن النباتي. خلايا جميع النباتات متعددة الخلايا تقريبًا ليست متجانسة ، ولكنها مجمعة في T. في الجزء السفلي ... القاموس الموسوعي F.A. Brockhaus و I.A. إيفرون- هي هذه العمليات والظواهر التي تحدث في كائن نباتي حي لا تحدث أبدًا خلال حياته الطبيعية. وفقًا لفرانك ، نباتات B. هي انحراف عن الحالة الطبيعية للأنواع ... القاموس الموسوعي F.A. Brockhaus و I.A. إيفرون

المحتويات: موضوع التغذية F. النمو. F. أشكال النباتات. و. التكاثر. المؤلفات. فيزياء النبات تدرس العمليات التي تحدث في النباتات. يختلف هذا الجزء من علم النبات الواسع في علم النبات عن الأجزاء الأخرى من التصنيف ، ... ... القاموس الموسوعي F.A. Brockhaus و I.A. إيفرون

ورقة (فوليوم) ، عضو من النباتات العليا التي تؤدي وظائف التمثيل الضوئي والنتح ، فضلا عن توفير تبادل الغازات مع الهواء والمشاركة في العمليات الهامة الأخرى للحياة النباتية. علم التشريح وتشريح الأوراق و ... ... الموسوعة السوفيتية العظمى

الورقة هي عضو نباتي من النباتات ، وهي جزء من تبادل لاطلاق النار. وظائف الورقة هي التمثيل الضوئي ، وتبخر الماء (النتح) وتبادل الغازات. بالإضافة إلى هذه الوظائف الأساسية ، نتيجة للتكيف مع ظروف الوجود المختلفة ، يمكن للأوراق المتغيرة أن تخدم الأغراض التالية.

تراكم العناصر الغذائية (البصل ، الملفوف) ، الماء (الصبار) ؛
الحماية من أكل الحيوانات (أشواك الصبار والبرباريس) ؛
التكاثر الخضري (بيجونيا ، البنفسج) ؛
اصطياد الحشرات وهضمها (الندى ، فينوس صائدة الذباب) ؛
حركة وتقوية الساق الضعيفة (محلاق البازلاء ، الويكي) ؛
إزالة المنتجات الأيضية أثناء تساقط الأوراق (في الأشجار والشجيرات).

الخصائص العامة لأوراق النبات

أوراق معظم النباتات خضراء ، وغالبًا ما تكون مسطحة ، وعادة ما تكون متناظرة ثنائية الجانب. أحجام تتراوح من بضعة ملليمترات (طحلب البط) إلى 10-15 م (في النخيل).

الورقة مكونة من الخلايا نسيج تعليميمخاريط نمو الساق. يتم تمييز أصل الورقة إلى:

ورقة شفرة؛
سويقات ، والتي تعلق بها الورقة على الجذع ؛
الشروط.

بعض النباتات لا تحتوي على أعناق ، تسمى هذه الأوراق ، على عكس أعناق كَسُول. لا توجد Stipules أيضًا في جميع النباتات. هم ملاحق مقترنة بأحجام مختلفة في قاعدة سويقة الورقة. شكلها متنوع (أفلام ، حراشف ، أوراق صغيرة ، أشواك) ، وظيفتها وقائية.

أوراق بسيطة ومركبةتتميز بعدد شفرات الأوراق. ورقة بسيطة لها صفيحة واحدة وتختفي تمامًا. يحتوي المجمع على عدة لوحات على سويقات. وهي متصلة بالعنق الرئيسي بأعناقها الصغيرة وتسمى منشورات. عندما تموت الورقة المركبة ، تسقط الأوراق أولاً ، ثم السويقة الرئيسية.

تتنوع شفرات الأوراق في الشكل: الخطي (الحبوب) ، البيضاوي (الأكاسيا) ، اللانسولات (الصفصاف) ، البيضاوي (الكمثرى) ، السهم على شكل (رأس السهم) ، إلخ.

يتم ثقب شفرات الأوراق في اتجاهات مختلفة بواسطة عروق ، وهي عبارة عن حزم ليفية وعائية وتعطي قوة الورقة. غالبًا ما تحتوي أوراق النباتات ثنائية الفلقة على تعرق شبكي أو ريشي ، في حين أن أوراق النباتات أحادية الفلقة لها تعرق متوازي أو مقوس.

يمكن أن تكون حواف نصل الورقة صلبة ، وتسمى هذه الورقة بالحافة الكاملة (أرجواني) أو مسننة. اعتمادًا على شكل الشق ، على طول حافة نصل الورقة ، توجد مسننة ، مشرشرة ، كرينات ، إلخ. السن أطول من الآخر (الكمثرى) ، كرينات - لها شقوق حادة وانتفاخات حادة (حكيم ، بودرا). كل هذه الأوراق تسمى كاملة ، لأن تجاويفها ضحلة ، ولا تصل إلى عرض اللوحة.

في وجود تجاويف أعمق ، يتم فصل الأوراق ، عندما يكون عمق التجويف يساوي نصف عرض اللوحة (البلوط) ، منفصلة - أكثر من النصف (الخشخاش). في الأوراق المشرحة ، تصل التجاويف إلى الوسط أو قاعدة الورقة (الأرقطيون).

في ظل ظروف النمو المثلى ، فإن الأوراق العلوية والسفلية للبراعم ليست متماثلة. هناك أوراق سفلية ووسطى وعلوية. يتم تحديد هذا التمايز حتى في الكلى.

الأوراق السفلية أو الأولى للبراعم هي قشور الكلى ، والقشور الجافة الخارجية للمصابيح ، وأوراق الفلقة. تسقط الأوراق السفلية عادة أثناء تطور اللقطة. تنتمي أوراق الوريدات القاعدية أيضًا إلى القاعدة الشعبية. تعتبر الأوراق المتوسطة أو الجذعية نموذجية للنباتات من جميع الأنواع. عادةً ما يكون للأوراق العلوية أحجام أصغر ، وتقع بالقرب من الأزهار أو النورات ، أو مطلية بألوان مختلفة ، أو تكون عديمة اللون (تغطي أوراق الزهور ، النورات ، النورات).

أنواع ترتيب الورقة

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من ترتيب الأوراق:

منتظم أو حلزوني
عكس؛
عذب.

في الترتيب التالي ، يتم ربط الأوراق المفردة بالعقد الجذعية في لولب (تفاح ، لبخ). مع العكس - توجد ورقتان في العقدة واحدة مقابل الأخرى (أرجواني ، قيقب). ترتيب الأوراق المتشققة - تغطي ثلاث أوراق أو أكثر في عقدة الساق بحلقة (Elodea ، الدفلى).

يسمح أي ترتيب للأوراق للنباتات بالتقاط أكبر قدر من الضوء ، لأن الأوراق تشكل فسيفساء الأوراق ولا تحجب بعضها البعض.

التركيب الخلوي للورقة

الورقة ، مثل جميع أعضاء النبات الأخرى ، لها بنية خلوية. الأسطح العلوية والسفلية لشفرة الأوراق مغطاة بالجلد. تحتوي خلايا الجلد الحية عديمة اللون على السيتوبلازم والنواة ، وتقع في طبقة واحدة متصلة. قذائفهم الخارجية سميكة.

الثغور هي أعضاء الجهاز التنفسي للنبات.

في الجلد توجد ثغور - فجوات تتكون من خليتين خلفيتين أو ثغور. خلايا الحراسة على شكل هلال وتحتوي على السيتوبلازم والنواة والبلاستيدات الخضراء والفجوة المركزية. تتكاثف أغشية هذه الخلايا بشكل غير متساو: الجزء الداخلي ، الذي يواجه الفجوة ، يكون أكثر سمكًا من العكس.

يؤدي التغيير في تورم الخلايا الحامية إلى تغيير شكلها ، مما يؤدي إلى فتح فتحة الفم أو تضييقها أو إغلاقها تمامًا ، اعتمادًا على الظروف. بيئة. لذلك ، خلال النهار ، تكون الثغور مفتوحة ، وفي الليل وفي الطقس الحار والجاف يتم إغلاقها. يتمثل دور الثغور في تنظيم تبخر المياه بالمصنع وتبادل الغازات مع البيئة.

توجد الثغور عادةً على السطح السفلي للورقة ، ولكن توجد أيضًا في الجزء العلوي ، وأحيانًا يتم توزيعها بشكل متساوٍ إلى حد ما على كلا الجانبين (الذرة) ؛ في النباتات المائية العائمة ، توجد الثغور فقط في الجانب العلوي من الورقة. يعتمد عدد الثغور لكل وحدة مساحة ورقة على أنواع النباتات وظروف النمو. في المتوسط ، هناك 100-300 منهم لكل 1 مم 2 من السطح ، ولكن يمكن أن يكون هناك أكثر من ذلك بكثير.

لب الورق (ميسوفيلي)

بين الجلد العلوي والسفلي لشفرة الورقة يوجد لب الورقة (mesophile). تحت الطبقة العليا توجد طبقة واحدة أو أكثر من الخلايا المستطيلة الكبيرة التي تحتوي على العديد من البلاستيدات الخضراء. هذا هو النسيج العمودي ، أو الحاجز ، الحمة - نسيج الاستيعاب الرئيسي الذي تتم فيه عمليات التمثيل الضوئي.

تحت حمة الحاجز توجد عدة طبقات من الخلايا غير المنتظمة مع مسافات كبيرة بين الخلايا. تشكل هذه الطبقات من الخلايا حمة إسفنجية أو فضفاضة. تحتوي خلايا الحمة الإسفنجية على عدد أقل من البلاستيدات الخضراء. يؤدون وظائف النتح وتبادل الغازات وتخزين العناصر الغذائية.

يتخلل لحم الورقة شبكة كثيفة من الأوردة والحزم الليفية الوعائية التي تمد الورقة بالماء والمواد المذابة فيها ، بالإضافة إلى إزالة المواد المماثلة من الورقة. بالإضافة إلى ذلك ، تؤدي الأوردة دورًا ميكانيكيًا. عندما تتحرك الأوردة بعيدًا عن قاعدة الورقة وتقترب منها إلى القمة ، تصبح أرق بسبب التفرع والفقدان التدريجي للعناصر الميكانيكية ، ثم الأنابيب الغربالية ، وأخيراً القصيبات. تتكون الفروع الأصغر عند حافة الورقة عادةً من القصيبات فقط.

رسم تخطيطي لهيكل ورقة نبات

يختلف الهيكل المجهري لشفرة الأوراق بشكل كبير حتى داخل نفس المجموعة المنهجية من النباتات ، اعتمادًا على ظروف النمو المختلفة ، في المقام الأول على ظروف الإضاءة وإمدادات المياه. غالبًا ما تفتقر النباتات في الأماكن المظللة إلى حواجز حواجز. تحتوي خلايا نسيج الاستيعاب على حواجز أكبر ، ويكون تركيز الكلوروفيل فيها أعلى منه في النباتات المحبة للضوء.

البناء الضوئي

في البلاستيدات الخضراء لخلايا اللب (خاصة الحمة العمودية) ، تتم عملية التمثيل الضوئي في الضوء. يكمن جوهرها في حقيقة أن النباتات الخضراء تمتص الطاقة الشمسية وتنتج مواد عضوية معقدة من ثاني أكسيد الكربون والماء. هذا يطلق الأكسجين الحر في الغلاف الجوي.

المواد العضوية التي تنتجها النباتات الخضراء هي غذاء ليس فقط للنباتات نفسها ، ولكن أيضًا للحيوانات والبشر. وهكذا ، تعتمد الحياة على الأرض على النباتات الخضراء.

جميع الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي من أصل ضوئي ، ويتراكم بسبب النشاط الحيوي للنباتات الخضراء ويتم الحفاظ على محتواه الكمي ثابتًا (حوالي 21 ٪) بسبب التمثيل الضوئي.

باستخدام ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي لعملية التمثيل الضوئي ، تعمل النباتات الخضراء على تنقية الهواء.

تبخر الماء من الأوراق (النتح)

بالإضافة إلى التمثيل الضوئي وتبادل الغازات ، تحدث عملية النتح في الأوراق - تبخر الماء من الأوراق. تلعب الثغور الدور الرئيسي في التبخر ، كما يشارك سطح الورقة بالكامل جزئيًا في هذه العملية. في هذا الصدد ، يتم تمييز النتح الفموي والنتح الجلدي - من خلال سطح البشرة التي تغطي البشرة الورقية. النتح الجلدي أقل بكثير من النتح: في الأوراق القديمة ، 5-10 ٪ من إجمالي النتح ، ولكن في الأوراق الصغيرة ذات بشرة رقيقة ، يمكن أن تصل إلى 40-70 ٪.

نظرًا لأن النتح يتم بشكل أساسي من خلال الثغور ، حيث يدخل ثاني أكسيد الكربون أيضًا في عملية التمثيل الضوئي ، فهناك علاقة بين تبخر الماء وتراكم المادة الجافة في النبات. تسمى كمية الماء التي يتبخرها النبات لبناء 1 جرام من المادة الجافة معامل النتح. تتراوح قيمته من 30 إلى 1000 ويعتمد على ظروف النمو ونوع وتنوع النباتات.

يستخدم المصنع في المتوسط 0.2٪ من المياه المارة لبناء جسمه ، والباقي ينفق على التنظيم الحراري ونقل المعادن.

يخلق النتح قوة شفط في خلية الورقة والجذر ، وبالتالي يحافظ على الحركة المستمرة للماء في جميع أنحاء النبات. في هذا الصدد ، تسمى الأوراق مضخة المياه العلوية ، على عكس نظام الجذر - مضخة المياه السفلية ، التي تضخ الماء إلى النبات.

يحمي التبخر الأوراق من الحرارة الزائدة التي لها أهمية عظيمةلجميع العمليات الحياتية للنبات ، وخاصة التمثيل الضوئي.

تتبخر نباتات الأماكن القاحلة وكذلك في الطقس الجاف المزيد من الماءمن ظروف الرطوبة العالية. يتم تنظيم تبخر الماء ، باستثناء الثغور ، من خلال تكوينات واقية على جلد الورقة. هذه التكوينات هي: بشرة ، طلاء شمعي ، تجاعيد من شعيرات مختلفة ، إلخ. في النباتات النضرة ، تتحول الورقة إلى أشواك (الصبار) ، ويؤدي الساق وظائفه. تحتوي نباتات الموائل الرطبة على شفرات أوراق كبيرة ، ولا توجد تكوينات واقية على الجلد.

النتح هو الآلية التي يتم من خلالها تبخر الماء من أوراق النبات.

مع صعوبة التبخر في النباتات ، الإمساك- إطلاق الماء من خلال الثغور في حالة قطرة السائل. تحدث هذه الظاهرة في الطبيعة عادة في الصباح ، عندما يقترب الهواء من التشبع ببخار الماء ، أو قبل المطر. في ظل ظروف المختبر ، يمكن ملاحظة التمزق من خلال تغطية شتلات القمح الصغيرة بأغطية زجاجية. بعد وقت قصير ، تظهر قطرات من السائل على أطراف أوراقها.

نظام العزل - سقوط الأوراق (سقوط الأوراق)

التكيف البيولوجي للنباتات للحماية من التبخر هو تساقط الأوراق - سقوط كبير للأوراق في موسم البرد أو الحار. في المناطق المعتدلة ، تسقط الأشجار أوراقها لفصل الشتاء عندما لا تستطيع الجذور توفير المياه من التربة المتجمدة ويجفف الصقيع النبات. في المناطق الاستوائية ، لوحظ سقوط الأوراق خلال موسم الجفاف.

يبدأ التحضير لسقوط الأوراق بضعف كثافة العمليات الحياتية في أواخر الصيف - أوائل الخريف. بادئ ذي بدء ، يتم تدمير الكلوروفيل ، وتدوم أصباغ أخرى (كاروتين وزانثوفيل) لفترة أطول وتعطي الأوراق لون الخريف. ثم ، عند قاعدة سويقة الورقة ، تبدأ الخلايا المتني في الانقسام وتشكيل طبقة منفصلة. بعد ذلك ، تنطلق الورقة ، ويبقى أثر على الساق - ندبة ورقة. بحلول وقت سقوط الأوراق ، تتقدم الأوراق في السن ، وتتراكم فيها المنتجات الأيضية غير الضرورية ، والتي تتم إزالتها من النبات مع الأوراق المتساقطة.

تنقسم جميع النباتات (عادة الأشجار والشجيرات ، والأعشاب الأقل شيوعًا) إلى نفضية ودائمة الخضرة. في الأوراق المتساقطة تتطور خلال موسم نمو واحد. كل عام ، مع ظهور الظروف المعاكسة ، فإنها تسقط. تعيش أوراق النباتات دائمة الخضرة من 1 إلى 15 عامًا. يحدث موت جزء من القديم وظهور أوراق جديدة باستمرار ، تبدو الشجرة دائمة الخضرة (صنوبرية ، حمضيات).

ويطلق ثاني أكسيد الكربون. بالإضافة إلى ذلك ، بأجزائه الخضراء ، يمتص ثاني أكسيد الكربون ويطلق الأكسجين. ثم يقوم النبات بتبخير الماء باستمرار. نظرًا لأن الجلد الذي يغطي الأوراق والسيقان الصغيرة يمرر الغازات وبخار الماء من خلال نفسه بشكل ضعيف جدًا ، فهناك ثقوب خاصة في الجلد للتبادل دون عوائق مع الغلاف الجوي المحيط ، تسمى U. على المقطع العرضي للورقة (الشكل. 1) ، يظهر U. في الشق ( س) يؤدي إلى تجويف الهواء ( أنا).

تين. 1. ستوما ( س) قطع من ورقة صفير.

تين. 2. ثغور ورقة Sedum purpurascens من السطح.

خلال النهار ، U. مفتوحة ، لكنها مغلقة في الليل. U. مغلقة أيضًا أثناء النهار أثناء الجفاف. تم إغلاق U. بواسطة خلايا الحراسة. إذا تم وضع قطعة من جلد الورقة في الماء ، فإن U. إذا تم استبدال الماء بمحلول السكر الذي يسبب تحلل البلازما الخلوي ، فسيتم إغلاق U. نظرًا لأن تحلل البلازما للخلايا يصاحبه انخفاض في حجمها ، فإن إغلاق الخلايا هو نتيجة لانخفاض حجم الخلايا الحامية. أثناء الجفاف ، تفقد الخلايا الحامية بعضًا من ماءها ، وتنخفض في الحجم وتغلق الوصلة المتحدة. تبين أن الورقة مغطاة بطبقة مستمرة من بشرة ، والتي تمر بشكل سيئ بخار الماء ، وهذا محمي من مزيد من التجفيف. يفسر الإغلاق الليلي U بالاعتبارات التالية. تحتوي خلايا الحراسة باستمرار على حبيبات الكلوروفيل ، وبالتالي فهي قادرة على استيعاب ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، أي التغذية الذاتية. المواد العضوية المتراكمة في الضوء تجذب الماء بقوة من الخلايا المحيطة ، لذلك تزداد الخلايا الحامية في الحجم وتفتح. في الليل ، يتم استهلاك المواد العضوية المنتجة في الضوء ، ومعها تُفقد القدرة على جذب الماء ، وتغلق U. على حد سواء على الأوراق وعلى السيقان. على الأوراق ، توضع إما على كلا السطحين أو على أحدهما. الأوراق العشبية الناعمة لها شكل U. على السطح العلوي والسفلي. الأوراق المصنوعة من الجلد الصلب لها حرف U. على وجه الحصر تقريبًا على السطح السفلي. في الأوراق العائمة على سطح الماء ، تكون U. موجودة حصريًا في الجانب العلوي. كمية يو في نباتات مختلفة مختلفة جدا. بالنسبة لمعظم الأوراق ، يتراوح عدد U. ، الموجود على ملليمتر مربع واحد ، بين 40 و 300. أكبر عدد من U. موجود على السطح السفلي من ورقة Brassica Rara - لكل 1 مربع. مم 716. توجد علاقة ما بين كمية U و رطوبة المكان. بشكل عام ، تحتوي النباتات في المناطق الرطبة على الأشعة فوق البنفسجية أكثر من النباتات الموجودة في المناطق الجافة. بالإضافة إلى U. العادي ، الذي يعمل في تبادل الغازات ، يوجد أيضًا في العديد من المصانع ماء U. إنها تعمل على إطلاق الماء ليس في حالة غازية ، ولكن في حالة سائلة. بدلاً من تجويف الهواء الموجود تحت U العادي ، يوجد تحت الماء U طبقة مياه جوفية خاصة ، تتكون من خلايا ذات أغشية رقيقة. يوجد الماء دبليو في الغالب في نباتات المناطق الرطبة ويوجد في أجزاء مختلفة من الأوراق ، بغض النظر عن المنطقة الغربية العادية الموجودة هناك. U. ، هناك عدد من الأجهزة المختلفة لإطلاق الماء في السائل. من الأوراق. كل هذه التشكيلات تسمى هيداثود(الهيداثود). مثال على ذلك هو hydathodes من Gonocaryum pyriforme (الشكل 3).

تين. 3. الهيداثود Gonocaryum pyriforme ورقة.

يظهر المقطع العرضي من خلال الورقة أن بعض خلايا الجلد قد تغيرت بطريقة خاصة وتحولت إلى مائي. يتكون كل هيدروثود من ثلاثة أجزاء. يبرز نمو مائل إلى الخارج ، مثقوبًا بنبيب ضيق يتدفق من خلاله ماء الهيداثود. الجزء الأوسط يشبه قمع بجدران سميكة للغاية. يتكون الجزء السفلي من الهيداثود من فقاعة رقيقة الجدران. تنضح بعض النباتات بكميات كبيرة من الماء بأوراقها ، بدون أي هيدثودات مرتبة بشكل خاص. على سبيل المثال. الأنواع المختلفة من Salacia تنضح بكميات كبيرة من الماء بين الساعة 6-7 صباحًا لدرجة أنها تستحق تمامًا اسم شجيرات المطر: عند لمسها برفق ، يسقط مطر حقيقي منها. تفرز المياه عن طريق مسام بسيطة تغطي بكميات كبيرة الأغشية الخارجية لخلايا الجلد.

الثغور ، هيكلها وآلية عملها

تكاد تكون خلايا البشرة غير منفذة للماء والغازات بسبب التركيب الغريب لجدارها الخارجي. كيف يتم تبادل الغازات بين المحطة والبيئة الخارجية وتبخر المياه - العمليات الضرورية للحياة الطبيعية للمحطة؟ من بين خلايا البشرة هناك تكوينات مميزة تسمى الثغور.

الثغور عبارة عن فتحة تشبه الفتحة ، يحدها من كلا الجانبين خليتان خلفيتان ، معظمهما نصف قمري في الشكل.

الثغور هي مسام في البشرة يحدث من خلالها تبادل الغازات. توجد بشكل رئيسي في الأوراق ، ولكن أيضًا في الساق. كل ثغرة محاطة من كلا الجانبين بخلايا حراسة ، والتي ، على عكس خلايا البشرة الأخرى ، تحتوي على البلاستيدات الخضراء. تتحكم خلايا الحراسة في حجم فتحة الفم عن طريق تغيير قوتها.

هذه الخلايا حية وتحتوي على حبيبات الكلوروفيل وحبوب النشا التي لا توجد في خلايا البشرة الأخرى. هناك العديد من الثغور بشكل خاص على الورقة. يوضح المقطع العرضي أن أسفل الثغور مباشرة داخل أنسجة الأوراق يوجد تجويف يسمى تجويف الجهاز التنفسي. داخل الفجوة ، تكون الخلايا الحامية أقرب لبعضها البعض في الجزء الأوسط من الخلايا ، وفوق وتحت تنحسر أكثر عن بعضها البعض ، وتشكل مساحات تسمى الفناء الأمامي والخلفي.

يمكن لخلايا الحراسة زيادة حجمها وتقليله ، مما يؤدي إلى فتح فتحة الفم على نطاق واسع ، ثم تضييقها ، أو حتى إغلاقها تمامًا.

وبالتالي ، فإن الخلايا الحامية هي الجهاز الذي ينظم عملية فتح وإغلاق الثغور.

كيف يتم تنفيذ هذه العملية؟

تتكاثف جدران الخلايا الحامية التي تواجه الفجوة بقوة أكبر بكثير من الجدران التي تواجه الخلايا المجاورة للبشرة. عندما يضيء النبات ولديه رطوبة زائدة ، يتراكم النشا في حبيبات الكلوروفيل لخلايا الحماية ، ويتحول جزء منها إلى سكر. السكر المذاب في النسغ الخلوي يجذب الماء من الخلايا المجاورة للبشرة ، مما يؤدي إلى زيادة التورم في الخلايا الحامية. يؤدي الضغط القوي إلى بروز جدران الخلايا المجاورة لجدران البشرة ، والعكس ، يتم تقويم الجدران السميكة بشدة. نتيجة لذلك ، يتم فتح فتحة الفم ، ويزداد تبادل الغازات ، وكذلك تبخر الماء. في الظلام أو مع نقص الرطوبة ، ينخفض ضغط التمزق ، وتتخذ الخلايا الحامية موقعها السابق وتغلق الجدران السميكة. يتم إغلاق فتحة الثغور.

توجد الثغور على جميع الأعضاء الأرضية غير المحببة من النبات. يوجد الكثير منهم بشكل خاص على الأوراق ، وهنا يوجدون بشكل أساسي على السطح السفلي. إذا كانت الورقة موجودة بشكل عمودي ، فإن الثغور تتطور على جانبيها. بعض الأوراق تطفو على سطح الماء نباتات مائية(على سبيل المثال ، زنابق الماء ، كبسولات) توجد الثغور فقط في الجانب العلوي من الورقة.

عدد الثغور لكل 1 متر مربع. يبلغ متوسط سطح الورقة 300 ملم ، ولكن في بعض الأحيان يصل إلى 600 ملم أو أكثر. يوجد في كاتيل (Typha) أكثر من 1300 ثغرة لكل 1 متر مربع. مم. الأوراق المغمورة في الماء لا تحتوي على ثغور. غالبًا ما يتم توزيع الثغور بالتساوي على كامل سطح الجلد ، ولكن في بعض النباتات يتم جمعها في مجموعات. في النباتات أحادية النواة ، وكذلك على إبر العديد من الصنوبريات ، تقع في صفوف طولية. في نباتات المناطق القاحلة ، غالبًا ما تكون الثغور مغمورة في أنسجة الأوراق. عادة ما يستمر تطور الثغور على النحو التالي. في الخلايا الفردية للبشرة ، تتشكل جدران مقوسة تقسم الخلية إلى عدة خلايا أصغر بحيث تصبح الخلية المركزية هي سلف الثغور. هذه الخلية مقسمة بواسطة الحاجز الطولي (على طول محور الخلية). ثم ينقسم هذا الحاجز وتتشكل فجوة. الخلايا التي تحدها تصبح خلايا حراسة للثغور. بعض طحالب الكبد لها ثغور غريبة ، خالية من الخلايا الحامية.

على التين. يظهر مظهر الثغور والخلايا الحامية في صورة مجهرية تم الحصول عليها باستخدام مجهر إلكتروني مسح.

يمكن ملاحظة أن جدران الخلايا للخلايا الحامية ليست متجانسة في السماكة: من الواضح أن الجدار الأقرب إلى فتحة الثغور أكثر سمكًا من الجدار المقابل. بالإضافة إلى ذلك ، يتم ترتيب ألياف السليلوز الدقيقة التي تشكل جدار الخلية بطريقة تجعل الجدار المواجه للفتحة أقل مرونة ، وتشكل بعض الألياف نوعًا من الأطواق حول الخلايا الحامية التي تشبه النقانق. عندما تمتص الخلية الماء وتصبح منتفخة ، تمنعها هذه الأطواق من التوسع أكثر ، مما يسمح لها فقط بالتمدد في الطول. نظرًا لأن الخلايا الحامية متصلة في نهاياتها ، وتمتد الجدران الأرق بعيدًا عن الشق الثغري بسهولة أكبر ، تتخذ الخلايا شكل نصف دائري. لذلك ، تظهر فجوة بين الخلايا الحامية. (سنحصل على نفس التأثير إذا نفخنا شكل سجق بالونبشريط لاصق مثبت عليه على أحد جوانبه.)

على العكس من ذلك ، عندما يغادر الماء الخلايا الحامية ، يغلق المسام. لم يتضح بعد كيف يحدث التغيير في تمزق الخلية.

في إحدى الفرضيات التقليدية ، فرضية "نشا السكر" ، يُفترض أنه خلال النهار يزداد تركيز السكر في الخلايا الحامية ، ونتيجة لذلك يزداد الضغط الاسموزي في الخلايا وتدفق الماء فيها. . ومع ذلك ، لم يتمكن أحد حتى الآن من إثبات تراكم كمية كافية من السكر في الخلايا الحامية لإحداث التغييرات الملحوظة في الضغط الاسموزي. ثبت مؤخرًا أنه في النهار ، في الضوء ، تتراكم أيونات البوتاسيوم والأنيونات المصاحبة لها في خلايا الحراسة ؛ هذا التراكم للأيونات كافٍ لإحداث التغييرات المرصودة. في الظلام ، تخرج أيونات البوتاسيوم (K +) من الخلايا الحامية إلى خلايا البشرة المجاورة لها. لا يزال من غير الواضح أي الأنيون يوازن الشحنة الموجبة لأيون البوتاسيوم. أظهرت بعض (وليس كل) النباتات التي تمت دراستها تراكم كميات كبيرة من الأنيونات من الأحماض العضوية مثل مالات. في الوقت نفسه ، تنخفض حبيبات النشا ، التي تظهر في الظلام في البلاستيدات الخضراء لخلايا الحراسة ، في الحجم. هذا يشير إلى أن النشا يتحول إلى مالات في وجود الضوء.

بعض النباتات ، مثل Allium cepa (البصل) ، لا تحتوي على النشا في خلاياها الحامية. لذلك ، مع الثغور المفتوحة ، لا يتراكم المالات ، ويبدو أن الكاتيونات يتم امتصاصها مع الأنيونات غير العضوية مثل الكلوريد (Cl-).

لا تزال بعض القضايا دون حل. على سبيل المثال ، لماذا تحتاج الثغور إلى الضوء لتفتح؟ ما هو الدور الذي تلعبه البلاستيدات الخضراء إلى جانب تخزين النشا؟ هل يتحول مالات إلى النشا في الظلام؟ في عام 1979 ، تبين أن البلاستيدات الخضراء لخلايا حراسة Vicia faba (حبوب الحصان) تفتقر إلى إنزيمات دورة كالفين وأن نظام الثايلاكويد ضعيف التطور ، على الرغم من وجود الكلوروفيل. نتيجة لذلك ، لا يعمل C3 المعتاد - مسار التمثيل الضوئي ولا يتشكل النشا. يمكن أن يساعد هذا في تفسير سبب عدم تكوين النشا أثناء النهار ، كما هو الحال في خلايا التمثيل الضوئي العادية ، ولكن في الليل. اخر حقيقة مثيرة للاهتمام- عدم وجود رابطات موضعية في خلايا الحراسة ، أي عزل مقارن لهذه الخلايا عن خلايا البشرة الأخرى.