における気孔の状態の決定 観葉植物

植物の葉にはさまざまな機能があります。 これは、光合成、ガス交換、蒸散 (水の蒸発) が行われる主要な器官です。 植物の陸生器官でのガス交換の実施のために、特別な形成 - 気孔があります。

気孔は、表皮（葉の皮）の一部ですが、特別な細胞群です。 気孔装置は 2 つの孔辺細胞で構成され、その間に気孔ギャップ、2 ～ 4 個の気孔周囲細胞、および気孔ギャップの下にある気室があります。

気孔の孔辺細胞は、細長い湾曲した「豆の形」をしています。 気孔裂に面する壁は厚くなります。 気孔細胞はその形状を変えることができます - これにより、気孔の隙間の開閉が起こります。 これらの細胞には、葉緑体 (緑の色素体) が含まれています。 気孔の裂け目の開閉は、孔辺細胞の膨圧（浸透圧）の変化によって起こります。 孔辺細胞の葉緑体にはデンプンが含まれており、糖に変換することができます。 でんぷんが糖に変わると、浸透圧が上がり、気孔が開きます。 糖度が減少すると、逆のプロセスが発生し、気孔が閉じます。

多くの場合、気孔は早朝に大きく開いており、日中は閉じています (または半閉じています)。 気孔の数は、環境条件 (温度、光、湿度) によって異なります。 での開示の程度 別の時間日は種によって大きく異なります。 湿気の多い生息地にある植物の葉では、気孔の密度は 1 mm2 あたり 100 ～ 700 です。

ほとんどの陸上植物は、葉の裏側にのみ気孔を持っています。 それらは、キャベツやヒマワリなど、葉の両側にも見られます。 同時に、葉の表側と裏側の気孔の密度は同じではありません。キャベツは 1 mm 2 あたり 140 個と 240 個、ヒマワリは 1 mm 2 個あたりそれぞれ 175 個と 325 個です。 スイレンなどの水生植物では、気孔は葉の表側にのみ存在し、密度は 1 mm2 あたり約 500 個です。 水中植物には気孔が全くありません。

目的：

さまざまな屋内植物の気孔の状態の決定。

タスク

1. 追加の文献に従って、さまざまな植物の気孔の構造、位置、および数の問題を研究すること。

2. 調査対象の植物を選択します。

3. 生物学室で利用可能なさまざまな屋内植物の気孔の状態、開口度を決定します。

材料および方法

気孔の状態の判定は、「」に記載の方法に従って行った。 方法論的推奨事項植物生理学について」（E.F. Kim と E.N. Grishina が編集）。 技術の本質は、気孔の開放度がいくつかの葉の果肉への浸透によって決定されるということです 化学物質. この目的のために、エーテル、アルコール、ガソリン、灯油、ベンゼン、キシレンなどのさまざまな液体が使用されます。 化学実験室で提供されたアルコール、ベンゼン、キシレンを使用しました。 葉の果肉へのこれらの液体の浸透は、気孔の開口度に依存します。 葉身の下側に液体を一滴垂らしてから2〜3分後に葉に明るいスポットが現れた場合、これは液体が気孔を通過したことを意味します. この場合、アルコールは気孔が大きく開いた状態でのみ葉に浸透し、ベンゼンはすでに平均的な開口幅を持ち、キシレンのみがほとんど閉じた気孔を通過します。

作業の最初の段階では、さまざまな植物の気孔の状態 (開口度) を決定する可能性を確立しようとしました。 アガベ、カヤツリグサ、トラデスカンティア、ゼラニウム、カタバミ、シンゴニウム、アマゾニアン ユリ、ベゴニア、サンチェティア、ディフェンバッキア、クレロデンドロン、トケイソウ、カボチャ、豆がこの実験で使用されました。 カタバミ、ゼラニウム、ベゴニア、サンケチア、クレロデンドロン、トケイソウ、カボチャ、豆がさらなる研究のために選ばれました。 他の場合では、気孔の開口度は決定できませんでした。 これは、リュウゼツラン、カヤツリグサ、ユリが、気孔の隙間からの物質の浸透を防ぐコーティングで覆われたかなり硬い葉を持っているという事実による可能性があります。 別の考えられる理由は、実験時 (14.00 h) までに気孔がすでに閉じていたことです。

調査はその週に行われた。 毎日放課後14時に上記の方法で気孔の開き具合を測定しました。

結果と考察

得られたデータを表に示す。 指定されたデータは平均化されます。 の 別の日気孔の状態は同じではありませんでした。 そのため、6回の測定のうち、気孔の広い開口部がカタバミで2回、ゼラニウムで1回、ベゴニアで2回記録されました. 平均度気孔の開口部。 これらの違いは、実験の時間に依存しません。 おそらくそれらは気候条件に関連していますが、研究の温度体制と植物の照明はかなり一定でした. したがって、得られた平均データは、これらの植物の特定の基準と見なすことができます。

実施された研究は、異なる植物では、同時に同じ条件下で、気孔の開き具合が同じではないことを示しています。 大きく開いた気孔 (ベゴニア、サンチェティア、カボチャ)、気孔の隙間の平均サイズ (サワー、ゼラニウム、豆) を持つ植物があります。 狭い気孔スリットは、クレロデンドロンのみに見られます。

これらの結果は暫定的なものとみなします。 今後は、植物によって気孔の開閉に生体リズムが異なるのか、どのように異なるのかを明らかにする予定です。 これを行うために、日中の気孔裂の状態のタイミングが実行されます。

植物の気孔

彼らの皮膚（表皮）に見られます。 各植物は周囲の大気と常に交換しています。 常に酸素を吸収し、二酸化炭素を放出しています。 また、緑色の部分で二酸化炭素を吸収し、酸素を放出します。 その後、植物は絶えず水を蒸発させます。 葉と若い茎を覆うキューティクルは、ガスと水蒸気を非常に弱く通過させるため、皮膚にはUと呼ばれる周囲の大気との妨げられない交換のための特別な穴があります。 1)、U. はスリットに表示されます ( S) エアキャビティにつながる ( 私).

図。 1. ストーマ ( S) ヒヤシンスの葉の断面。

U. の両側に 1 つあります。 セルを閉じます。孔辺細胞の殻は、気孔の開口部に向かって 2 つの成長をもたらします。これにより、前庭と後庭の 2 つの部屋に分かれます。 表面から見ると、U. は 2 つの半月状の孔辺細胞に囲まれた長方形のスリットのように見えます (図 2)。

昼間は営業していますが、夜は閉まっています。 U. は、干ばつの間の日中も閉鎖されます。 U. の閉鎖は、ガードセルによって行われます。 葉の皮の一部を水に入れると、U. は開いたままになります。 水が細胞原形質分解を引き起こす糖溶液に置き換えられた場合、U. は閉じます。 細胞の原形質溶解はそれらの体積の減少を伴うので、細胞の閉鎖は孔辺細胞の体積の減少の結果であるということになります。 干ばつの間、孔辺細胞は水分の一部を失い、体積が減少し、Uを閉じます。葉は、水蒸気の透過性が低いクチクラの連続層で覆われており、それ以上の乾燥を防ぎます. 夜間閉鎖 U. は、次の考慮事項によって説明されます。 孔辺細胞は常にクロロフィル粒子を含んでいるため、大気中の二酸化炭素を同化する、つまり自己摂食することができます。 光の中で蓄積された有機物は周囲の細胞から水分を強く引き寄せるため、孔辺細胞が体積を増して開きます。 夜になると、光で生成された有機物が消費され、水を引き付ける能力が失われ、U. が閉じます。 U. は葉と茎の両方にあります。 葉では、それらは両方の表面または一方の表面に配置されます。 草本で柔らかい葉は、上面と下面の両方に U. があります。 硬い革のような葉は、ほとんど下面だけに U. があります。 水面に浮かぶ葉では、U. はもっぱら上側にあります。 異なる植物のU.の量は非常に異なります。 ほとんどの葉では、1 平方ミリメートルあたりの U の数は 40 ～ 300 の間で変動します。 最大数 U. はアブラナの葉の下面にあります - 1平方あたり。 mm 716. U. の量とその場所の湿度の間には何らかの関係があります。 で 一般植物湿った地域は、乾燥した地域の植物よりも多くの U. を持っています。 ガス交換に役立つ通常のU.に加えて、多くの植物には 水 U. それらは、気体状態ではなく液体状態で水を放出するのに役立ちます。 通常のU.の下にある空気空洞の代わりに、水U.の下に、薄い膜を備えたセルからなる特別な帯水層があります。 Water U. は、ほとんどの場合、湿った地域の植物に見られ、上に見られます。 各種パーツ葉は、通常の U. に関係なく、すぐそこにあります. 水 U. は、ほとんどの場合、空気の湿度が高いために空気を含む U. が水を蒸発させることができないときに、水滴を放出します. そのようなフォーメーションはすべて呼ばれます ハイダソード（ハイダソード）。 その一例がGonocaryum pyriformeの水虫です（図3）。

葉の断面は、皮膚細胞の一部が特別な方法で変化し、ハイダソードに変化したことを示しています。 各ハイダソードは 3 つの部分で構成されています。 斜めの成長が外側に突き出ており、ヒダソードの水が流れる狭い細管が突き刺さっています。 中央部分は、壁が非常に厚いじょうごのように見えます。 ヒダソードの下部は、薄壁の泡で構成されています。 葉を出す植物もある 大量水、特別に配置された水生生物を持たない。 例えば。 異なる種類サラシアは、朝の 6 時から 7 時の間に非常に大量の水を分泌するため、雨の低木という名前に完全に値します。枝に軽く触れると、本物の雨が枝から降ります。 水は、皮膚細胞の外膜を大量に覆う単純な毛穴から分泌されます。

V.パラディン。

百科事典辞書 Brockhaus と I.A. エフロン。 - サンクトペテルブルク: ブロックハウス エフロン. 1890-1907 .

他の辞書で「植物の気孔」が何であるかを参照してください。

それらは皮膚（表皮）にあります。 各植物は周囲の大気と常に交換しています。 常に酸素を吸収し、二酸化炭素を放出しています。 また、緑色の部分で二酸化炭素を吸収し、酸素を放出し……

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葉 (葉)、光合成と蒸散の機能を実行するだけでなく、空気とのガス交換を提供し、植物の生命の他の重要なプロセスに参加する高等植物の器官。 形態、葉の解剖学とその…… 偉大なソビエト百科事典

葉は植物の栄養器官であり、シュートの一部です。 葉の機能は、光合成、水分蒸発（蒸散）、ガス交換です。 これらの基本的な機能に加えて、さまざまな存在条件への固有の適応の結果として、変化する葉は、次の目的に役立ちます。

• 栄養素（タマネギ、キャベツ）、水（アロエ）の蓄積;
• 動物（サボテンやメギのとげ）に食べられないようにする。
• 栄養繁殖（ベゴニア、スミレ）;
• 昆虫を捕まえて消化する（露、ハエトリグサ）;
• 弱い茎の動きと強化（エンドウ豆の巻きひげ、ウィキ）;
• 落葉時の代謝産物の除去 (樹木および低木)。

植物の葉の一般的な特徴

ほとんどの植物の葉は緑色で、ほとんどの場合平らで、通常は左右対称です。 数ミリメートル (ウキクサ) から 10 ～ 15 m (手のひら) までのサイズ。

葉は細胞からできている 教育用生地茎の成長の円錐。 葉の根元は次のように区別されます。

• 葉身;
• 葉が茎に付いている葉柄;
• 規定。

一部の植物には葉柄がなく、葉柄とは異なり、そのような葉は呼ばれます 座りがちな. 托葉もすべての植物に見られるわけではありません。 それらは、葉柄の基部にあるさまざまなサイズの対になった付属物です。 それらの形は多様で（フィルム、鱗、小さな葉、棘）、それらの機能は保護的です。

単葉と複葉葉身の数で区別されます。 シンプルなシートにはプレートが 1 枚あり、完全に見えなくなります。 複合体は、葉柄にいくつかのプレートがあります。 それらは小さな葉柄で主葉柄に付着しており、リーフレットと呼ばれます。 複葉が枯れると、小葉が先に落ち、次に主葉柄が落ちます。

葉身は形が多様です：線状（穀類）、楕円形（アカシア）、披針形（柳）、卵形（ナシ）、矢形（矢じり）など。

葉身は維管束繊維束である葉脈によってさまざまな方向に突き刺され、シートに強度を与えます。 双子葉植物の葉はほとんどの場合、網状または羽状の葉脈を持っていますが、単子葉植物の葉は平行または弓状の葉脈を持っています。

葉身の縁はしっかりしている場合があり、そのようなシートは全縁（ライラック）またはノッチと呼ばれます。 ノッチの形状に応じて、葉身の縁に沿って、鋸歯状、鋸歯状、鋸歯状などがあります。歯は他の歯よりも長く（ナシ）、クレンテ - 鋭いノッチと鈍い膨らみ（セージ、ブドラ）があります。 これらの葉はすべて全体と呼ばれます。それらのくぼみは浅いため、プレートの幅には達しません。

より深いくぼみがある場合、葉は裂け目があり、くぼみの深さがプレートの幅の半分（オーク）に等しい場合、分離 - 半分以上（ポピー）です。 解剖された葉では、くぼみは中肋または葉の付け根（ゴボウ）に達します。

最適な成長条件下では、新芽の下葉と上葉は同じではありません。 下葉、中葉、上葉があります。 このような分化は、腎臓でも決定されます。

シュートの下部または最初の葉は、腎臓の鱗、球根の外側の乾燥鱗、子葉です。 下の葉は通常、シュートの発達中に落ちます。 根元のロゼットの葉も草の根に属します。 中央の葉、または茎の葉は、あらゆる種類の植物に典型的です。 上部の葉は通常、サイズが小さく、花や花序の近くにあり、さまざまな色で塗られているか、無色です (花の葉、花序、苞を覆っています)。

シート配置タイプ

葉の配置には主に 3 つのタイプがあります。

• レギュラーまたはスパイラル;
• 反対;
• ぐるぐる。

次の配置では、単一の葉がらせん状に茎の節に取り付けられます（リンゴ、イチジク）。 反対に - ノード内の2つの葉が互いに反対側に配置されています（ライラック、カエデ）。 渦巻き状の葉の配置 - ノード内の 3 つ以上の葉がリング (エロデア、オレアンダー) で茎を覆っています。

葉は葉のモザイクを形成し、互いに覆い隠すことがないため、どのような葉の配置でも植物は最大量の光を捉えることができます。

葉の細胞構造

葉は、他のすべての植物器官と同様に、細胞構造を持っています。 葉身の上下面は皮に覆われています。 皮膚の生きている無色の細胞は、細胞質と核を含み、1 つの連続した層に位置しています。 それらの外殻は厚くなります。

気孔は植物の呼吸器官です。

皮膚には気孔があります - 2 つの後続の、または気孔の細胞によって形成されたギャップです。 孔辺細胞は三日月形をしており、細胞質、核、葉緑体、および中央の液胞を含んでいます。 これらの細胞の膜は不均一に厚くなっています。ギャップに面している内側は、反対側よりも厚くなっています。

孔辺細胞の膨圧の変化は、条件に応じて、気孔の開口部が開いたり、狭くなったり、完全に閉じたりするため、その形状を変化させます。 環境. そのため、日中は気孔が開いており、夜間や乾燥した暑い時期には気孔が閉じています。 気孔の役割は、植物による水の蒸発と環境とのガス交換を調節することです。

気孔は通常、葉の下面にありますが、上面にもあり、両側に多かれ少なかれ均等に分布している場合があります（トウモロコシ）。 水生浮遊植物では、気孔は葉の上側にのみあります。 単位葉面積あたりの気孔の数は、植物の種類や生育条件によって異なります。 平均して、表面 1 mm 2 あたり 100 ～ 300 個ありますが、それ以上になることもあります。

葉肉（中温体）

葉身の上部と下部の皮膚の間には、葉の果肉 (中温菌) があります。 最上層の下には、多数の葉緑体を持つ大きな長方形の細胞の1つまたは複数の層があります。 これは、光合成プロセスが実行される主要な同化組織である円柱状または柵状の柔組織です。

柵状の柔組織の下には、大きな細胞間空間を持つ不規則な形状の細胞が何層にもわたって存在します。 これらの細胞の層は、海綿状の、またはゆるい実質を形成します。 海綿状柔組織細胞には葉緑体がほとんど含まれていません。 それらは、蒸散、ガス交換、および栄養素の貯蔵の機能を果たします。

葉の肉には、葉に水とそれに溶解した物質を供給し、葉から同化物を除去する血管繊維束である静脈の密なネットワークが浸透しています。 さらに、静脈は機械的な役割を果たします。 葉脈が葉の基部から離れて上部に近づくにつれて、枝分かれと機械的要素の漸進的な損失により細くなり、次にふるい管、最後に仮道管になります。 葉の一番端にある最小の枝は、通常、仮道管だけで構成されています。

植物の葉の構造図

葉身の微視的構造は、主に照明条件と水の供給など、さまざまな成長条件に応じて、同じ系統群の植物の中でも大きく異なります。 日陰の場所にある植物には、柵状の周組織が欠けていることがよくあります。 同化組織の細胞にはより大きな柵があり、その中のクロロフィルの濃度は好光性植物よりも高くなっています。

光合成

歯髄細胞の葉緑体（特に円柱実質）では、光合成のプロセスが光の中で行われます。 その本質は、緑の植物が太陽エネルギーを吸収し、二酸化炭素と水から複雑な有機物質を作り出すことにあります。 これにより、自由酸素が大気中に放出されます。

緑の植物が作り出す有機物は、植物自体だけでなく、動物や人間の食物でもあります。 このように、地球上の生命は緑の植物に依存しています。

大気中に含まれるすべての酸素は光合成に由来し、緑の植物の生命活動により蓄積され、光合成によりその量は一定 (約 21%) に維持されます。

緑の植物は、大気中の二酸化炭素を光合成のプロセスに使用して空気を浄化します。

葉からの水分の蒸発（蒸散）

光合成とガス交換に加えて、蒸散のプロセスが葉で発生します - 葉による水の蒸発。 気孔は蒸発の主な役割を果たし、葉の表面全体もこのプロセスに部分的に参加します。 この点で、気孔の蒸散とクチクラの蒸散は区別されます - 葉の表皮を覆うクチクラの表面を通して。 クチクラ蒸散は気孔よりはるかに少なく、古い葉では全蒸散量の 5 ～ 10% ですが、クチクラが薄い若い葉では 40 ～ 70% に達することがあります。

蒸散は主に気孔を通じて行われ、光合成の過程で二酸化炭素も入るため、水の蒸発と植物の乾物蓄積の間には関係があります。 植物が1gの乾物を作るために蒸発する水の量は、 蒸散速度. その値の範囲は 30 から 1000 で、植物の成長条件、種類、種類によって異なります。

植物は通過した水の平均 0.2% を体の構築に使用し、残りは体温調節とミネラルの輸送に費やされます。

蒸散は、葉と根の細胞に吸引力を生み出し、それによって植物全体の水の一定の動きを維持します. この点で、根系とは対照的に、葉は上部ウォーターポンプと呼ばれます-植物に水を送り込む下部ウォーターポンプ。

蒸発は葉を過熱から保護します。 非常に重要植物のすべての生命過程、特に光合成に。

乾燥した場所や乾燥した天候の植物は蒸発します より多くの水湿度の高い条件下よりも。 気孔を除いて、水の蒸発は葉の皮膚の保護構造によって調節されています。 これらの形成は、キューティクル、ワックス コーティング、さまざまな毛髪の軟毛などです。多肉植物では、葉が棘 (サボテン) に変わり、茎がその機能を果たします。 湿った生息地の植物には大きな葉身があり、皮膚に保護層はありません。

蒸散は、植物の葉から水が蒸発するメカニズムです。

植物では蒸発しにくいため、 ガタガタ- 液滴状態での気孔からの水の放出。 この現象は通常、空気が水蒸気で飽和状態に近づく朝、または雨が降る前に自然界で発生します。 実験室の条件下では、若い小麦の苗をガラス キャップで覆うことによって、排水を観察できます。 しばらくすると、葉の先端に液体の滴が現れます。

アイソレーションシステム - リーフフォール（落葉）

蒸発から保護するための植物の生物学的適応は落葉です。これは、寒い季節や暑い季節に葉が大量に落ちることです。 温帯では、根が凍った土壌から水を供給できず、霜が植物を乾燥させる冬の間、木は葉を落とします. 熱帯地方では、乾季に落葉が見られます。

葉を落とす準備は、晩夏から初秋にかけての生命過程の強度の弱体化から始まります。 まず、クロロフィルが破壊され、他の色素（カロチンとキサントフィル）が長持ちし、葉に秋の色を与えます. 次に、葉柄の基部で、実質細胞が分裂を開始し、分離層を形成します。 その後、葉が剥がれ、茎に痕跡が残ります-葉の傷。 落葉時までに、葉は老化し、不要な代謝産物がそれらに蓄積し、落葉とともに植物から除去されます.

すべての植物 (通常は樹木や低木、あまり一般的ではないがハーブ) は、落葉樹と常緑樹に分けられます。 落葉では、1 つの成長期に葉が展開します。 毎年、悪条件が始まると、それらは落ちます。 常緑植物の葉は1年から15年生きます。 古い葉の一部の死と新しい葉の出現が絶えず発生し、木は常緑（針葉樹、柑橘類）のようです。

そして二酸化炭素を排出します。 また、緑色の部分で二酸化炭素を吸収し、酸素を放出します。 その後、植物は絶えず水を蒸発させます。 葉と若い茎を覆うキューティクルは、ガスと水蒸気を非常に弱く通過させるため、Uと呼ばれる周囲の大気との妨げられない交換のために、皮膚に特別な穴があります。 1)、U. はスリットに表示されます ( S) エアキャビティにつながる ( 私).

図。 1. ストーマ ( S) ヒヤシンスの葉の切り欠き。

U. の両側に 1 つあります。 セルを閉じます。孔辺細胞の殻は、気孔の開口部に向かって 2 つの成長をもたらします。これにより、前庭と後庭の 2 つの部屋に分かれます。 表面から見ると、U. は 2 つの半月状の孔辺細胞に囲まれた長方形のスリットのように見えます (図 2)。

図。 2. Sedum purpurascens の葉の表面からの気孔。

昼間は営業していますが、夜は閉まっています。 U. は、干ばつの間の日中も閉鎖されます。 U. の閉鎖は、ガードセルによって行われます。 葉の皮の一部を水に入れると、U. は開いたままになります。 水が細胞原形質分解を引き起こす糖溶液に置き換えられた場合、U. は閉じます。 細胞の原形質溶解はそれらの体積の減少を伴うので、細胞の閉鎖は孔辺細胞の体積の減少の結果であるということになります。 干ばつの間、孔辺細胞は水分の一部を失い、体積が減少し、Uを閉じます。葉は、水蒸気をほとんど通過させないクチクラの連続層で覆われていることが判明し、これはさらなる乾燥から保護されています. 夜間閉鎖 U. は、次の考慮事項によって説明されます。 孔辺細胞は常にクロロフィル粒子を含んでいるため、大気中の二酸化炭素を同化する、つまり自己摂食することができます。 光の中で蓄積された有機物は周囲の細胞から水分を強く引き寄せるため、孔辺細胞が体積を増して開きます。 夜になると、光で生成された有機物が消費され、水を引き付ける能力が失われ、U. が閉じます。 U. は葉と茎の両方にあります。 葉では、それらは両方の表面または一方の表面に配置されます。 草本で柔らかい葉は、上面と下面の両方に U. があります。 硬い革のような葉は、ほとんど下面だけに U. があります。 水面に浮かぶ葉では、U. はもっぱら上側にあります。 異なる植物のU.の量は非常に異なります。 ほとんどの葉では、1 平方ミリメートルにある U. の数は 40 から 300 の範囲です。 U. の最大数は、Brassica Rara の葉の下面にあります - 1 平方あたり。 mm 716. U. の量とその場所の湿度の間には何らかの関係があります。 一般に、湿度の高い地域の植物は、乾燥した地域の植物よりも多くの紫外線を持っています。 ガス交換に役立つ通常のU.に加えて、多くの植物には 水 U. それらは、気体状態ではなく液体状態で水を放出するのに役立ちます。 通常のU.の下にある空気空洞の代わりに、水U.の下に、薄い膜を備えたセルからなる特別な帯水層があります。 水W.は、ほとんどの場合、湿った地域の植物に見られ、そこにある通常のW.に関係なく、葉のさまざまな部分に見られます.U.、液体中の水を放出するためのさまざまなデバイスがあります葉によって形成されます。 そのようなフォーメーションはすべて呼ばれます ハイダソード（ハイダソード）。 その一例がGonocaryum pyriformeの水虫です（図3）。

図。 3. Gonocaryum pyriforme 葉の水虫。

葉の断面は、皮膚細胞の一部が特別な方法で変化し、ハイダソードに変化したことを示しています。 各ハイダソードは 3 つの部分で構成されています。 斜めの成長が外側に突き出ており、ヒダソードの水が流れる狭い細管が突き刺さっています。 中央部分は、壁が非常に厚いじょうごのように見えます。 ヒダソードの下部は、薄壁の泡で構成されています。 一部の植物は、特別に配置されたヒダソードを使用せずに、葉から大量の水を放出します。 例えば。 サラシアのさまざまな種は、朝の 6 時から 7 時の間に非常に大量の水をしみ出させるので、雨の低木という名前に完全に値します。軽く触れると、本物の雨が降ります。 水は、皮膚細胞の外膜を大量に覆う単純な毛穴から分泌されます。

気孔、その構造と作用機序

表皮の細胞は、その外壁の独特な構造により、水やガスをほとんど透過しません。 植物と外部環境との間のガス交換と水の蒸発 - 植物の通常の生活に必要なプロセスはどのようになっていますか? 表皮の細胞の中には、気孔と呼ばれる特徴的な構造があります。

気孔はスリット状の開口部で、両側が 2 つの後続細胞で囲まれており、ほとんどが半月形です。

気孔は、ガス交換が起こる表皮の毛穴です。 それらは主に葉に見られますが、茎にも見られます。 各気孔は、他の表皮細胞とは異なり、葉緑体を含む孔辺細胞によって両側が囲まれています。 孔辺細胞は、その膨隆度を変化させることによって、気孔の開口部のサイズを制御します。

これらの細胞は生きており、表皮の他の細胞には存在しないクロロフィル粒とデンプン粒を含んでいます。 特に葉には気孔が多い。 断面を見ると、葉の組織内の気孔の直下に呼吸腔と呼ばれる空洞があることがわかります。 間隙内では、監房は監房の中央部で密集し、上下はさらに遠ざかり、前中庭と後中庭と呼ばれる空間を形成します。

孔辺細胞は、そのサイズを増減することができます。これにより、気孔の開口部が大きく開いたり、狭くなったり、完全に閉じたりすることさえあります。

したがって、孔辺細胞は、気孔の開閉プロセスを調節する装置です。

このプロセスはどのように実行されますか?

ギャップに面する孔辺細胞の壁は、表皮の隣接細胞に面する壁よりもはるかに厚くなります。 植物に火が灯り、水分が過剰になると、デンプンが孔辺細胞のクロロフィル粒子に蓄積し、その一部が糖に変換されます。 細胞液に溶解した砂糖は、表皮の隣接細胞から水を引き寄せ、その結果、孔辺細胞の膨圧が増加します。 強い圧力により、表皮に隣接する細胞壁が突出し、反対側の強く厚くなった壁がまっすぐになります。 その結果、気孔の開口部が開き、ガス交換と水分蒸発が増加します。 暗闇や水分不足では、膨圧が低下し、孔辺細胞が元の位置に戻り、厚くなった壁が閉じます。 気孔の開口部が閉じます。

気孔は、植物のすべての若い非木化地上器官にあります。 それらは特に葉に多く、ここでは主に下面にあります。 葉が垂直に配置されている場合、気孔はその両側に発生します。 水面に浮かぶいくつかの葉 水草（例えば、スイレン、カプセル）気孔は葉の上側にのみあります。

1マスあたりの気孔の数。 葉面のmmは平均300mmですが、600mm以上になることもあります。 ガマ (ガマ) には、1 平方メートルあたり 1300 を超える気孔があります。 んん。 水に浸した葉には気孔がありません。 気孔はほとんどの場合、皮膚の表面全体に均等に分布していますが、一部の植物ではグループで収集されています。 単子葉植物では、多くの針葉樹の針葉と同様に、それらは縦列に配置されています。 乾燥地域の植物では、気孔はしばしば葉の組織に浸されています。 気孔の発達は通常、次のように進行します。 表皮の個々の細胞では、弓状の壁が形成され、細胞をいくつかの小さな細胞に分割して、中央の細胞が気孔の祖先になります。 このセルは、縦方向 (セルの軸に沿った) 中隔によって分割されます。 すると、この隔壁が裂け、隙間ができます。 それを制限する細胞は、気孔の孔辺細胞になります。 いくつかの肝臓コケは、孔辺細胞を欠いた独特の気孔を持っています。

図上。 走査型電子顕微鏡を用いて得られた顕微鏡写真における気孔および孔辺細胞の外観を示す。

ここでは、孔辺細胞の細胞壁の厚さが均一ではないことがわかります。気孔の開口部に最も近い壁は、反対側の壁よりも明らかに厚いです。 さらに、細胞壁を構成するセルロースミクロフィブリルは、穴に面した壁が弾力性が低くなるように配置され、一部の繊維はソーセージのような孔辺細胞の周りに一種の輪を形成します. 細胞が水を吸い込んで膨張すると、これらのフープは細胞がそれ以上膨張するのを防ぎ、長さだけを膨張させます. 孔辺細胞は端でつながっており、気孔裂から離れた壁が薄いほど伸びやすいため、細胞は半円形になります。 したがって、ガードセルの間に穴が現れます。 (ソーセージ型を膨らませると同じ効果が得られます バルーン側面の 1 つに沿って粘着テープが貼られています。)

逆に、水が孔辺細胞から出ると、毛穴が閉じます。 細胞の濁度の変化がどのように発生するかはまだ明らかではありません。

伝統的な仮説の 1 つである「糖デンプン」仮説では、日中に孔辺細胞の糖濃度が上昇し、その結果、細胞内の浸透圧とそれらへの水の流入が増加すると想定されています。 . しかし、観察された浸透圧の変化を引き起こすのに十分な量の糖が孔辺細胞に蓄積することを証明できた人はまだいません。 日中、光の下では、カリウムイオンとそれに付随する陰イオンが孔辺細胞に蓄積することが最近確立されました。 このイオンの蓄積は、観測された変化を引き起こすのに十分です。 暗闇では、カリウム イオン (K +) が孔辺細胞を出て、それらに隣接する表皮細胞に入ります。 どの陰イオンがカリウムイオンの正電荷のバランスをとっているかはまだ不明です. 研究された植物の一部 (すべてではない) は、リンゴ酸などの有機酸の陰イオンの大量の蓄積を示した. 同時に、暗闇の中で孔辺細胞の葉緑体に現れるデンプン粒のサイズが小さくなります。 これは、デンプンが光の存在下でリンゴ酸に変換されることを示唆しています。

アリウム セパ (タマネギ) などの一部の植物は、孔辺細胞にデンプンを持っていません。 したがって、開いた気孔では、リンゴ酸は蓄積せず、陽イオンは明らかに、塩化物 (Cl-) などの無機陰イオンと一緒に吸収されます。

一部の問題は未解決のままです。 たとえば、気孔が開くにはなぜ光が必要なのでしょうか? でんぷんの貯蔵以外に、葉緑体はどのような役割を果たしますか? リンゴ酸は暗闇ででんぷんに戻りますか? 1979 年に、ソラマメの孔辺細胞 (マメ) の葉緑体はカルビン回路の酵素を欠いており、クロロフィルは存在するが、チラコイド系の発達が不十分であることが示された. その結果、通常のC3 - 光合成の経路が機能せず、デンプンが形成されません。 これは、デンプンが通常の光合成細胞のように日中に形成されず、夜間に形成される理由を説明するのに役立ちます. 別 興味深い事実- 孔辺細胞における原形質連絡の欠如、すなわち 表皮の他の細胞からのこれらの細胞の比較分離。