Determinação do estado dos estômatos em Plantas de interior

A folha de uma planta desempenha várias funções. Este é o principal órgão no qual ocorrem a fotossíntese, as trocas gasosas e a transpiração (evaporação da água). Para a implementação das trocas gasosas nos órgãos terrestres da planta, existem formações especiais - estômatos.

Os estômatos, embora façam parte da epiderme (pele da folha), são um grupo especial de células. O aparelho estomático consiste em duas células-guarda, entre as quais existe um espaço estomático, 2-4 células periestomatais e uma câmara de gás-ar localizada sob o espaço estomático.

As células-guarda dos estômatos têm uma forma alongada-curva, "em forma de feijão". Suas paredes voltadas para a fissura estomática são espessadas. As células estomáticas são capazes de mudar sua forma - devido a isso, ocorre a abertura ou fechamento da lacuna estomática. Essas células contêm cloroplastos (plastídios verdes). A abertura e fechamento da fissura estomática ocorre devido a alterações no turgor (pressão osmótica) nas células-guarda. Os cloroplastos das células-guarda contêm amido, que pode ser convertido em açúcar. Quando o amido é convertido em açúcar, a pressão osmótica aumenta e os estômatos se abrem. Com a diminuição do teor de açúcar, ocorre o processo inverso e os estômatos se fecham.

As fendas estomáticas geralmente são bem abertas no início da manhã e fechadas (ou semifechadas) durante o dia. O número de estômatos depende das condições ambientais (temperatura, luz, umidade). O grau de sua divulgação em tempo diferente dias varia muito em diferentes espécies. Nas folhas de plantas em habitats úmidos, a densidade de estômatos é de 100 a 700 por 1 mm2.

A maioria das plantas terrestres tem estômatos apenas na parte inferior da folha. Eles também podem ser encontrados nos dois lados da folha, como, por exemplo, no repolho ou no girassol. Ao mesmo tempo, a densidade de estômatos nos lados superior e inferior da folha não é a mesma: o repolho tem 140 e 240 por 1 mm 2 e o girassol tem 175 e 325 por 1 mm 2, respectivamente. Em plantas aquáticas, como nenúfares, os estômatos estão localizados apenas na parte superior da folha com uma densidade de cerca de 500 por 1 mm 2. As plantas subaquáticas não possuem estômatos.

Objetivo:

determinação do estado dos estômatos em várias plantas de interior.

Tarefas

1. Estudar a questão da estrutura, localização e número de estômatos em várias plantas de acordo com a literatura adicional.

2. Selecione plantas para pesquisa.

3. Determinar o estado dos estômatos, o grau de sua abertura nas várias plantas de interior disponíveis na sala de biologia.

Materiais e métodos

A determinação do estado dos estômatos foi realizada de acordo com o método descrito em " recomendações metodológicas sobre fisiologia vegetal” (compilado por E.F. Kim e E.N. Grishina). A essência da técnica é que o grau de abertura dos estômatos é determinado pela penetração na polpa da folha de alguns substancias químicas. Vários líquidos são usados ​​para este fim: éter, álcool, gasolina, querosene, benzeno, xileno. Usamos álcool, benzeno e xileno que nos foram fornecidos no laboratório de química. A penetração desses fluidos na polpa da folha depende do grau de abertura dos estômatos. Se uma mancha de luz aparecer na folha 2 a 3 minutos após a aplicação de uma gota de líquido na parte inferior da lâmina da folha, isso significa que o líquido penetra pelos estômatos. Neste caso, o álcool penetra na folha apenas com os estômatos bem abertos, o benzeno já com uma largura de abertura média e apenas o xileno penetra pelos estômatos quase fechados.

Na primeira fase do trabalho, procurou-se estabelecer a possibilidade de determinar o estado dos estômatos (grau de abertura) em várias plantas. Agave, cyperus, tradescantia, gerânio, oxalis, syngonium, lírio da Amazônia, begônia, sanchetia, dieffenbachia, clerodendron, maracujá, abóbora e feijão foram utilizados neste experimento. Oxalis, gerânio, begônia, sanchetia, clerodendron, maracujá, abóbora e feijão foram selecionados para trabalhos posteriores. Em outros casos, o grau de abertura dos estômatos não pôde ser determinado. Isso pode ser devido ao fato de que agave, cyperus, lírio têm folhas bastante duras cobertas com um revestimento que impede a penetração de substâncias através do espaço estomático. Outra possível razão pode ser que no momento do experimento (14:00 h) seus estômatos já estivessem fechados.

O estudo foi realizado durante a semana. Todos os dias depois da escola, às 14h00, determinamos o grau de abertura dos estômatos usando o método acima.

Resultados e discussão

Os dados obtidos são apresentados na tabela. Os dados fornecidos são a média, porque dentro dias diferentes a condição dos estômatos não era a mesma. Assim, de seis medições, uma ampla abertura de estômatos foi registrada duas vezes em oxalis, uma em gerânio e duas em begônia. grau médio abertura dos estômatos. Essas diferenças não dependem do tempo do experimento. Talvez estejam relacionados às condições climáticas, embora o regime de temperatura no estudo e a iluminação das plantas tenham sido bastante constantes. Assim, os dados médios obtidos podem ser considerados uma certa norma para essas plantas.

A pesquisa realizada indica que em plantas diferentes ao mesmo tempo e sob as mesmas condições, o grau de abertura dos estômatos não é o mesmo. Existem plantas com estômatos bem abertos (begônia, sanchetia, abóbora), o tamanho médio da lacuna estomática (azedo, gerânio, feijão). Fendas estomáticas estreitas são encontradas apenas em Clerodendron.

Consideramos esses resultados como preliminares. No futuro, planejamos estabelecer se e como os ritmos biológicos diferem na abertura e fechamento dos estômatos em diferentes plantas. Para fazer isso, será realizada a cronometragem do estado das fissuras estomáticas durante o dia.

estômatos de plantas

encontrados em sua pele (epiderme). Cada planta está em constante troca com a atmosfera circundante. Absorve constantemente oxigênio e libera dióxido de carbono. Além disso, com suas partes verdes, absorve dióxido de carbono e libera oxigênio. Então, a planta evapora constantemente a água. Como a cutícula, que cobre as folhas e os caules jovens, passa muito fracamente gases e vapor d'água através de si mesma, existem orifícios especiais na pele para troca desimpedida com a atmosfera circundante, chamados U. Na seção transversal da folha (Fig. 1), U. aparece na fenda ( S) conduzindo à cavidade de ar ( eu).

FIG. 1. Estômago ( S) de uma folha de jacinto em corte.

Em ambos os lados do U. há um célula de fechamento. As conchas das células-guarda dão duas protuberâncias em direção à abertura estomática, devido às quais se divide em duas câmaras: o pátio anterior e o posterior. Quando visto da superfície, U. aparece como uma fenda oblonga cercada por duas células guarda semilunares (Fig. 2).

Durante o dia, as U. estão abertas, mas à noite estão fechadas. U. também estão fechados durante o dia durante uma seca. O fechamento de U. é feito por células-guarda. Se um pedaço da casca da folha for colocado na água, o U. continua aberto. Se a água for substituída por uma solução de açúcar que causa plasmólise celular, o U. fechará. Como a plasmólise das células é acompanhada por uma diminuição do seu volume, segue-se que o fechamento das células é o resultado de uma diminuição do volume das células-guarda. Durante a seca, as células-guarda perdem parte de sua água, diminuem de volume e fecham o U. A folha é recoberta por uma camada contínua de cutícula, pouco permeável ao vapor d'água, o que impede a secagem posterior. O fechamento noturno U. é explicado pelas seguintes considerações. As células-guarda contêm constantemente grãos de clorofila e, portanto, são capazes de assimilar o dióxido de carbono atmosférico, ou seja, de auto-alimentação. As substâncias orgânicas acumuladas na luz atraem fortemente a água das células circundantes, de modo que as células-guarda aumentam de volume e se abrem. À noite, as substâncias orgânicas produzidas na luz são consumidas, e com elas se perde a capacidade de atrair água, e o U. se fecha. U. estão tanto nas folhas quanto nos caules. Nas folhas, eles são colocados em ambas as superfícies ou em uma delas. Folhas herbáceas e macias têm U. tanto na superfície superior como na inferior. Folhas duras de couro têm U. quase exclusivamente na superfície inferior. Nas folhas que flutuam na superfície da água, U. estão exclusivamente no lado superior. A quantidade de U. em diferentes plantas é muito diferente. Para a maioria das folhas, o número de U. por milímetro quadrado varia entre 40 e 300. Maior número U. está localizado na superfície inferior da folha Brassica Rapa - por 1 sq. mm 716. Existe alguma relação entre a quantidade de U. e a umidade do local. NO plantas em geraláreas úmidas têm mais U. do que plantas em áreas secas. Além do U. comum, que serve para trocas gasosas, muitas plantas também possuem agua U. Eles servem para liberar água não no estado gasoso, mas no estado líquido. Em vez da cavidade de ar situada sob o U. comum, sob o U. de água há um aquífero especial, composto por células com membranas finas. Água U. são encontrados em sua maior parte em plantas de áreas úmidas e são encontrados em várias partes As folhas, independentemente do U. comum, localizadas ali mesmo, U. Água, em sua maioria, emitem gotas de água quando, devido à alta umidade do ar, o U. portador de ar não consegue evaporar a água. Todas essas formações são chamadas hidatódio(Hidatodo). Um exemplo são os hidatódios de Gonocaryum pyriforme (Fig. 3).

Um corte transversal através de uma folha mostra que algumas das células da pele mudaram de uma maneira especial e se transformaram em hidatódios. Cada hidatódio consiste em três partes. Uma protuberância inclinada se projeta para fora, perfurada por um túbulo estreito através do qual flui a água do hidatódio. A parte do meio parece um funil com paredes muito espessas. A parte inferior do hidatódio consiste em uma bolha de paredes finas. Algumas plantas soltam suas folhas grandes quantidadeságua, sem hidatódios especialmente arranjados. Por exemplo. tipos diferentes Salacia secretam quantidades tão grandes de água entre as 6-7 horas da manhã que merecem o nome de arbustos de chuva: com um leve toque nos galhos, a chuva real cai deles. A água é secretada por poros simples que cobrem em grande quantidade as membranas externas das células da pele.

V. Palladino.

Dicionário Enciclopédico F.A. Brockhaus e I.A. Efron. - São Petersburgo: Brockhaus-Efron. 1890-1907 .

Veja o que é "Estômatos de plantas" em outros dicionários:

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A folha é um órgão vegetativo das plantas, faz parte da parte aérea. As funções da folha são a fotossíntese, a evaporação da água (transpiração) e as trocas gasosas. Além dessas funções básicas, como resultado de idioadaptações a várias condições de existência, folhas, mudanças, podem servir aos seguintes propósitos.

• Acumulação de nutrientes (cebola, repolho), água (aloe);
• proteção contra ser comido por animais (espinhos de cacto e bérberis);
• propagação vegetativa (begônia, violeta);
• captura e digestão de insetos (orvalho, dioneia venus);
• movimento e fortalecimento de um caule fraco (gavinhas de ervilha, wikis);
• remoção de produtos metabólicos durante a queda de folhas (em árvores e arbustos).

Características gerais de uma folha de planta

As folhas da maioria das plantas são verdes, na maioria das vezes planas, geralmente bilateralmente simétricas. Tamanhos de alguns milímetros (lentilha) a 10-15m (nas palmas das mãos).

A folha é formada por células tecido educacional cones de crescimento do caule. O rudimento foliar é diferenciado em:

• lâmina de folha;
• pecíolo, com o qual a folha é presa ao caule;
• estipulações.

Algumas plantas não possuem pecíolos, tais folhas, ao contrário dos pecíolos, são chamadas de sedentário. As estípulas também não são encontradas em todas as plantas. São apêndices emparelhados de vários tamanhos na base do pecíolo da folha. Sua forma é diversa (filmes, escamas, folhas pequenas, espinhos), sua função é protetora.

folhas simples e compostas distinguido pelo número de lâminas foliares. Uma folha simples tem uma placa e desaparece completamente. O complexo tem várias placas no pecíolo. Eles estão presos ao pecíolo principal com seus pequenos pecíolos e são chamados de folíolos. Quando uma folha composta morre, os folíolos caem primeiro e depois o pecíolo principal.

As lâminas das folhas são diversas em forma: linear (cereais), oval (acácia), lanceolada (salgueiro), oval (pêra), em forma de seta (ponta de seta), etc.

As lâminas das folhas são perfuradas em diferentes direções por nervuras, que são feixes vascular-fibrosos e conferem resistência à folha. As folhas de plantas dicotiledôneas geralmente têm nervuras reticuladas ou pinadas, enquanto as folhas de plantas monocotiledôneas têm nervuras paralelas ou arqueadas.

As bordas da lâmina da folha podem ser sólidas, tal folha é chamada de borda inteira (lilás) ou entalhada. Dependendo da forma do entalhe, ao longo da borda da lâmina da folha, existem serrilhados, serrilhados, crenados, etc. o dente é mais longo que o outro (pêra), crenado - tem entalhes afiados e protuberâncias rombas (sálvia, budra). Todas essas folhas são chamadas inteiras, pois seus recessos são rasos, não atingem a largura da placa.

Na presença de recessos mais profundos, as folhas são lobadas, quando a profundidade do recesso é igual à metade da largura da placa (carvalho), separadas - mais da metade (papoula). Nas folhas dissecadas, os recessos atingem a nervura central ou a base da folha (bardana).

Sob condições ideais de crescimento, as folhas inferiores e superiores dos brotos não são as mesmas. Existem folhas inferiores, médias e superiores. Tal diferenciação é determinada até mesmo no rim.

As folhas inferiores ou primeiras do broto são as escamas dos rins, as escamas secas externas dos bulbos, as folhas dos cotilédones. As folhas inferiores geralmente caem durante o desenvolvimento da parte aérea. As folhas das rosetas basais também pertencem às raízes. As folhas medianas ou caulinares são típicas de plantas de todos os tipos. As folhas superiores geralmente têm tamanhos menores, estão localizadas perto de flores ou inflorescências, são pintadas em várias cores ou são incolores (cobrindo folhas de flores, inflorescências, brácteas).

Tipos de arranjo de folhas

Existem três tipos principais de arranjo de folhas:

• Regular ou espiral;
• oposto;
• espiralado.

No próximo arranjo, folhas individuais são anexadas aos nós do caule em espiral (maçã, ficus). Com o oposto - duas folhas no nó estão localizadas uma contra a outra (lilás, bordo). Arranjo de folhas em espiral - três ou mais folhas em um nó cobrem o caule com um anel (elodea, oleander).

Qualquer arranjo de folhas permite que as plantas capturem a quantidade máxima de luz, pois as folhas formam um mosaico de folhas e não se obscurecem.

Estrutura celular da folha

A folha, como todos os outros órgãos vegetais, tem uma estrutura celular. As superfícies superior e inferior da lâmina da folha são cobertas com pele. As células vivas incolores da pele contêm o citoplasma e o núcleo, estão localizadas em uma camada contínua. Suas conchas externas são engrossadas.

Estômatos são os órgãos respiratórios de uma planta.

Na pele estão os estômatos - lacunas formadas por duas células à direita, ou estômatos. As células-guarda são em forma de crescente e contêm citoplasma, núcleo, cloroplastos e um vacúolo central. As membranas dessas células são espessadas de forma desigual: a interna, voltada para a lacuna, é mais espessa que a oposta.

Uma mudança no turgor das células-guarda altera sua forma, devido à qual a abertura estomática é aberta, estreitada ou completamente fechada, dependendo das condições. meio Ambiente. Assim, durante o dia, os estômatos ficam abertos, e à noite e no tempo quente e seco ficam fechados. O papel dos estômatos é regular a evaporação da água pela planta e as trocas gasosas com o meio ambiente.

Os estômatos geralmente estão localizados na superfície inferior da folha, mas também existem na parte superior, às vezes distribuídos mais ou menos uniformemente em ambos os lados (milho); nas plantas aquáticas flutuantes, os estômatos estão localizados apenas na parte superior da folha. O número de estômatos por unidade de área foliar depende da espécie de planta e das condições de crescimento. Em média, existem 100-300 deles por 1 mm 2 de superfície, mas pode haver muito mais.

Polpa da folha (mesófila)

Entre a pele superior e inferior da lâmina foliar está a polpa da folha (mesófila). Sob a camada superior há uma ou mais camadas de grandes células retangulares que possuem numerosos cloroplastos. Este é um parênquima colunar ou paliçada - o principal tecido de assimilação no qual os processos de fotossíntese são realizados.

Sob o parênquima paliçado existem várias camadas de células de formato irregular com grandes espaços intercelulares. Essas camadas de células formam um parênquima esponjoso ou solto. As células do parênquima esponjoso contêm menos cloroplastos. Desempenham as funções de transpiração, troca gasosa e armazenamento de nutrientes.

A polpa da folha é permeada por uma densa rede de veias, feixes vascular-fibrosos que abastecem a folha com água e substâncias dissolvidas nela, além de remover assimilantes da folha. Além disso, as veias desempenham um papel mecânico. À medida que as nervuras se afastam da base da folha e se aproximam do topo, tornam-se mais finas devido à ramificação e perda gradual de elementos mecânicos, depois tubos crivados e, finalmente, traqueídes. Os menores ramos na borda da folha geralmente consistem apenas em traqueídeos.

Diagrama da estrutura de uma folha de planta

A estrutura microscópica da lâmina foliar varia significativamente mesmo dentro do mesmo grupo sistemático de plantas, dependendo das diferentes condições de crescimento, principalmente das condições de iluminação e abastecimento de água. Plantas em locais sombreados geralmente não possuem perênquima paliçada. As células do tecido de assimilação têm paliçadas maiores, a concentração de clorofila nelas é maior do que nas plantas fotófilas.

Fotossíntese

Nos cloroplastos das células pulpares (especialmente no parênquima colunar), o processo de fotossíntese ocorre à luz. Sua essência está no fato de que as plantas verdes absorvem a energia solar e criam substâncias orgânicas complexas a partir do dióxido de carbono e da água. Isso libera oxigênio livre na atmosfera.

Substâncias orgânicas criadas por plantas verdes são alimentos não apenas para as próprias plantas, mas também para animais e humanos. Assim, a vida na Terra depende de plantas verdes.

Todo o oxigênio contido na atmosfera é de origem fotossintética, acumula-se devido à atividade vital das plantas verdes e seu conteúdo quantitativo é mantido constante (cerca de 21%) devido à fotossíntese.

Usando o dióxido de carbono da atmosfera para o processo de fotossíntese, as plantas verdes purificam o ar.

Evaporação da água das folhas (transpiração)

Além da fotossíntese e das trocas gasosas, ocorre nas folhas o processo de transpiração - a evaporação da água pelas folhas. Os estômatos desempenham o papel principal na evaporação, e toda a superfície da folha também participa parcialmente desse processo. A este respeito, distinguem-se a transpiração estomática e a transpiração cuticular - através da superfície da cutícula que cobre a epiderme da folha. A transpiração cuticular é muito menor que a estomática: em folhas velhas, 5-10% da transpiração total, mas em folhas jovens com cutícula fina, pode chegar a 40-70%.

Como a transpiração é realizada principalmente pelos estômatos, onde também entra o dióxido de carbono para o processo de fotossíntese, existe uma relação entre a evaporação da água e o acúmulo de matéria seca na planta. A quantidade de água que uma planta evapora para formar 1g de matéria seca é chamada coeficiente de transpiração. Seu valor varia de 30 a 1000 e depende das condições de crescimento, tipo e variedade de plantas.

A planta utiliza em média 0,2% da água passada para construir seu corpo, o restante é gasto em termorregulação e transporte de minerais.

A transpiração cria uma força de sucção na célula da folha e da raiz, mantendo assim o movimento constante da água por toda a planta. A este respeito, as folhas são chamadas de bomba de água superior, em contraste com o sistema radicular - a bomba de água inferior, que bombeia água para a planta.

A evaporação protege as folhas do superaquecimento, que grande importância para todos os processos vitais de uma planta, especialmente a fotossíntese.

Plantas de lugares áridos, bem como em clima seco, evaporam Mais água do que em condições de alta umidade. A evaporação da água, com exceção dos estômatos, é regulada por formações protetoras na pele da folha. Essas formações são: cutícula, revestimento de cera, pubescência de vários pelos, etc. Nas plantas suculentas, a folha se transforma em espinhos (cactos), e o caule desempenha suas funções. As plantas de habitats úmidos têm grandes lâminas foliares, não há formações protetoras na pele.

A transpiração é o mecanismo pelo qual a água é evaporada das folhas de uma planta.

Com evaporação difícil nas plantas, gutação- a liberação de água através dos estômatos em estado de gota-líquido. Esse fenômeno ocorre na natureza geralmente pela manhã, quando o ar se aproxima da saturação com vapor d'água, ou antes da chuva. Em condições de laboratório, a gutação pode ser observada cobrindo as mudas jovens de trigo com tampas de vidro. Após um curto período de tempo, gotículas de líquido aparecem nas pontas de suas folhas.

Sistema de isolamento - queda de folhas (queda de folhas)

A adaptação biológica das plantas à proteção contra a evaporação é a queda das folhas - uma queda maciça de folhas na estação fria ou quente. Nas zonas temperadas, as árvores perdem as folhas para o inverno, quando as raízes não conseguem fornecer água do solo congelado e a geada seca a planta. Nos trópicos, a queda de folhas é observada durante a estação seca.

A preparação para o derramamento de folhas começa com um enfraquecimento da intensidade dos processos vitais no final do verão - início do outono. Em primeiro lugar, a clorofila é destruída, outros pigmentos (caroteno e xantofila) duram mais e dão às folhas uma cor de outono. Então, na base do pecíolo da folha, as células parenquimatosas começam a se dividir e formam uma camada separadora. Depois disso, a folha sai e um traço permanece no caule - uma cicatriz da folha. No momento da queda das folhas, as folhas estão envelhecendo, produtos metabólicos desnecessários se acumulam nelas, que são removidos da planta junto com as folhas caídas.

Todas as plantas (geralmente árvores e arbustos, menos comumente ervas) são divididas em caducifólias e perenes. Em folhas decíduas desenvolvem-se durante uma estação de crescimento. Todos os anos, com o aparecimento de condições adversas, eles caem. Folhas de plantas perenes vivem de 1 a 15 anos. A morte de parte do velho e o aparecimento de novas folhas ocorrem constantemente, a árvore parece perene (coníferas, cítricas).

E libera dióxido de carbono. Além disso, com suas partes verdes, absorve dióxido de carbono e libera oxigênio. Então, a planta evapora constantemente a água. Como a cutícula, que cobre as folhas e os caules jovens, passa gases e vapor d'água através de si mesma muito fracamente, existem orifícios especiais na pele para troca desimpedida com a atmosfera circundante, chamados U. Na seção transversal da folha (Fig. 1), U. aparece na fenda ( S) conduzindo à cavidade de ar ( eu).

FIG. 1. Estômago ( S) corte de uma folha de jacinto.

Em ambos os lados do U. há um célula de fechamento. As conchas das células-guarda dão duas protuberâncias em direção à abertura estomática, devido às quais se divide em duas câmaras: o pátio anterior e o posterior. Quando visto da superfície, U. aparece como uma fenda oblonga cercada por duas células guarda semilunares (Fig. 2).

FIG. 2. Estômatos de uma folha de Sedum purpurascens da superfície.

Durante o dia, as U. estão abertas, mas à noite estão fechadas. U. também estão fechados durante o dia durante uma seca. O fechamento de U. é feito por células-guarda. Se um pedaço da casca da folha for colocado na água, o U. continua aberto. Se a água for substituída por uma solução de açúcar que causa plasmólise celular, o U. fechará. Como a plasmólise das células é acompanhada por uma diminuição do seu volume, segue-se que o fechamento das células é o resultado de uma diminuição do volume das células-guarda. Durante a seca, as células-guarda perdem parte de sua água, diminuem de volume e fecham o U. A folha acaba sendo recoberta por uma camada contínua de cutícula, que passa mal o vapor d'água, e esta fica protegida de uma nova secagem. O fechamento noturno U. é explicado pelas seguintes considerações. As células-guarda contêm constantemente grãos de clorofila e, portanto, são capazes de assimilar o dióxido de carbono atmosférico, ou seja, de auto-alimentação. As substâncias orgânicas acumuladas na luz atraem fortemente a água das células circundantes, de modo que as células-guarda aumentam de volume e se abrem. À noite, as substâncias orgânicas produzidas na luz são consumidas, e com elas se perde a capacidade de atrair água, e o U. se fecha. U. estão tanto nas folhas quanto nos caules. Nas folhas, eles são colocados em ambas as superfícies ou em uma delas. Folhas herbáceas e macias têm U. tanto na superfície superior como na inferior. Folhas duras de couro têm U. quase exclusivamente na superfície inferior. Nas folhas que flutuam na superfície da água, U. estão exclusivamente no lado superior. A quantidade de U. em diferentes plantas é muito diferente. Para a maioria das folhas, o número de U., localizado em um milímetro quadrado, varia entre 40 e 300. O maior número de U. está na superfície inferior da folha de Brassica Rara - por 1 quadrado. mm 716. Existe alguma relação entre a quantidade de U. e a umidade do local. Em geral, as plantas em áreas úmidas têm mais UV do que as plantas em áreas secas. Além do U. comum, que serve para trocas gasosas, muitas plantas também possuem agua U. Eles servem para liberar água não no estado gasoso, mas no estado líquido. Em vez da cavidade de ar situada sob o U. comum, sob o U. de água há um aquífero especial, composto por células com membranas finas. Água W. são encontrados em sua maior parte em plantas de áreas úmidas e são encontrados em diferentes partes das folhas, independentemente do W. comum localizado lá. U., existem vários dispositivos diferentes para a liberação de água em líquido forma por folhas. Todas essas formações são chamadas hidatódio(Hidatodo). Um exemplo são os hidatódios de Gonocaryum pyriforme (Fig. 3).

FIG. 3. Hidatódio foliar de Gonocaryum pyriforme.

Um corte transversal através de uma folha mostra que algumas das células da pele mudaram de uma maneira especial e se transformaram em hidatódios. Cada hidatódio consiste em três partes. Uma protuberância inclinada se projeta para fora, perfurada por um túbulo estreito através do qual flui a água do hidatódio. A parte do meio parece um funil com paredes muito espessas. A parte inferior do hidatódio consiste em uma bolha de paredes finas. Algumas plantas exsudam grandes quantidades de água com suas folhas, sem nenhum hidatódio especialmente arranjado. Por exemplo. as diferentes espécies de Salacia exalam uma quantidade tão grande de água entre as 6-7 horas da manhã que merecem o nome de arbustos de chuva: quando tocados levemente, deles cai chuva de verdade. A água é secretada por poros simples que cobrem em grande quantidade as membranas externas das células da pele.

Estômatos, sua estrutura e mecanismo de ação

As células da epiderme são quase impermeáveis ​​à água e gases devido à estrutura peculiar de sua parede externa. Como são as trocas gasosas entre a planta e o ambiente externo e a evaporação da água - processos necessários para a vida normal da planta? Entre as células da epiderme existem formações características chamadas estômatos.

Os estômatos são uma abertura em forma de fenda, delimitada em ambos os lados por duas células à direita, que são principalmente de forma semilunar.

Estômatos são poros na epiderme através dos quais ocorrem as trocas gasosas. Eles são encontrados principalmente nas folhas, mas também no caule. Cada estômato é cercado em ambos os lados por células-guarda, que, ao contrário de outras células epidérmicas, contêm cloroplastos. As células-guarda controlam o tamanho da abertura estomática alterando sua turgidez.

Essas células estão vivas e contêm grãos de clorofila e grãos de amido, que estão ausentes em outras células da epiderme. Existem especialmente muitos estômatos na folha. A seção transversal mostra que diretamente abaixo dos estômatos, dentro do tecido foliar, há uma cavidade chamada cavidade respiratória. Dentro do vão, as celas de guarda estão mais próximas umas das outras na parte central das celas, e acima e abaixo elas se afastam mais umas das outras, formando espaços chamados de pátios da frente e dos fundos.

As células-guarda são capazes de aumentar e diminuir seu tamanho, devido ao que a abertura estomática é amplamente aberta, depois estreitada ou mesmo completamente fechada.

Assim, as células-guarda são o aparelho que regula o processo de abertura e fechamento dos estômatos.

Como é realizado este processo?

As paredes das células-guarda voltadas para a lacuna são espessadas muito mais fortemente do que as paredes voltadas para as células adjacentes da epiderme. Quando a planta está acesa e tem excesso de umidade, o amido se acumula nos grãos de clorofila das células-guarda, parte da qual é convertida em açúcar. O açúcar, dissolvido na seiva celular, atrai a água das células vizinhas da epiderme, como resultado do aumento do turgor nas células-guarda. Uma forte pressão leva à protrusão das paredes celulares adjacentes às epidérmicas, e as paredes opostas fortemente espessadas se endireitam. Como resultado, a abertura estomática se abre e as trocas gasosas, bem como a evaporação da água, aumentam. No escuro ou com falta de umidade, a pressão de turgescência diminui, as células-guarda assumem sua posição anterior e as paredes espessadas se fecham. A abertura dos estômatos se fecha.

Os estômatos estão localizados em todos os órgãos jovens não lignificados da planta. Existem especialmente muitos deles nas folhas, e aqui eles estão localizados principalmente na superfície inferior. Se a folha estiver localizada verticalmente, os estômatos se desenvolverão em ambos os lados. Algumas folhas flutuando na superfície da água plantas aquáticas(por exemplo, nenúfares, cápsulas) os estômatos estão localizados apenas na parte superior da folha.

O número de estômatos por 1 quadrado. mm da superfície da folha é em média 300, mas às vezes chega a 600 ou mais. Em taboa (Typha) existem mais de 1300 estômatos por 1 sq. milímetros. As folhas imersas em água não possuem estômatos. Os estômatos geralmente são distribuídos uniformemente por toda a superfície da pele, mas em algumas plantas são coletados em grupos. Nas plantas monocotiledôneas, bem como nas agulhas de muitas coníferas, elas estão localizadas em fileiras longitudinais. Em plantas de regiões áridas, os estômatos são frequentemente imersos no tecido foliar. O desenvolvimento estomático geralmente prossegue como se segue. Em células individuais da epiderme, formam-se paredes arqueadas, dividindo a célula em várias células menores, de modo que a central se torna o ancestral dos estômatos. Esta célula é dividida por um septo longitudinal (ao longo do eixo da célula). Então este septo se divide e uma lacuna é formada. As células que o limitam tornam-se células-guarda dos estômatos. Alguns musgos hepáticos têm estômatos peculiares, desprovidos de células-guarda.

Na fig. mostra a aparência de estômatos e células-guarda em uma micrografia obtida usando um microscópio eletrônico de varredura.

Pode-se ver aqui que as paredes celulares das células-guarda não são uniformes em espessura: a parede mais próxima da abertura estomática é claramente mais espessa do que a parede oposta. Além disso, as microfibrilas de celulose que compõem a parede celular estão dispostas de tal forma que a parede voltada para o orifício é menos elástica, e algumas fibras formam uma espécie de argolas ao redor das células-guarda em forma de salsicha. À medida que a célula suga a água e se torna túrgida, esses aros impedem que ela se expanda ainda mais, permitindo apenas que ela se expanda em comprimento. Como as células-guarda estão conectadas em suas extremidades e as paredes mais finas afastadas da fissura estomática se esticam mais facilmente, as células assumem uma forma semicircular. Portanto, um buraco aparece entre as células-guarda. (Teremos o mesmo efeito se inflarmos uma salsicha balão com fita adesiva colada a ele ao longo de um de seus lados.)

Por outro lado, quando a água sai das células-guarda, o poro se fecha. Como ocorre a mudança na turgidez celular ainda não está claro.

Em uma das hipóteses tradicionais, a hipótese do "amido de açúcar", supõe-se que durante o dia a concentração de açúcar nas células-guarda aumenta e, como resultado, a pressão osmótica nas células e o fluxo de água para elas aumentam . No entanto, ninguém ainda foi capaz de mostrar que açúcar suficiente se acumula nas células-guarda para causar as mudanças observadas na pressão osmótica. Foi recentemente estabelecido que durante o dia, à luz, os íons potássio e seus ânions acompanhantes se acumulam nas células-guarda; esse acúmulo de íons é suficiente para causar as mudanças observadas. No escuro, os íons de potássio (K+) saem das células-guarda para as células epidérmicas adjacentes a elas. Ainda não está claro qual ânion equilibra a carga positiva do íon potássio. Algumas (mas não todas) das plantas estudadas apresentaram acúmulo de grandes quantidades de ânions de ácidos orgânicos como o malato. Ao mesmo tempo, os grãos de amido, que aparecem no escuro nos cloroplastos das células-guarda, diminuem de tamanho. Isso sugere que o amido é convertido em malato na presença de luz.

Algumas plantas, como Allium cepa (cebola), não possuem amido em suas células-guarda. Portanto, com estômatos abertos, o malato não se acumula, e os cátions, aparentemente, são absorvidos juntamente com ânions inorgânicos como o cloreto (Cl-).

Algumas questões permanecem sem solução. Por exemplo, por que os estômatos precisam de luz para abrir? Que papel os cloroplastos desempenham além do armazenamento de amido? O malato volta a ser amido no escuro? Em 1979, foi demonstrado que os cloroplastos das células-guarda de Vicia faba (feijão) carecem das enzimas do ciclo de Calvin e o sistema tilacóide é pouco desenvolvido, embora a clorofila esteja presente. Como resultado, o C3 usual - o caminho da fotossíntese não funciona e o amido não é formado. Isso poderia ajudar a explicar por que o amido não é formado durante o dia, como nas células fotossintéticas normais, mas à noite. Outro fato interessante- ausência de plasmodesmos nas células-guarda, i.e. isolamento comparativo dessas células de outras células da epiderme.