การกำหนดสถานะของปากใบใน พืชในร่ม

ใบของพืชทำหน้าที่ต่างๆ นี่คืออวัยวะหลักที่มีการสังเคราะห์แสง การแลกเปลี่ยนก๊าซ และการคายน้ำ (การระเหยของน้ำ) สำหรับการดำเนินการแลกเปลี่ยนก๊าซในอวัยวะบนบกของพืชนั้นมีการก่อตัวพิเศษ - ปากใบ

ปากใบแม้ว่าจะเป็นส่วนหนึ่งของหนังกำพร้า (ผิวหนังใบ) แต่ก็เป็นกลุ่มเซลล์พิเศษ เครื่องมือปากใบประกอบด้วยเซลล์ป้องกันสองเซลล์ ระหว่างนั้นมีช่องว่างปากใบ เซลล์ปากใบ 2–4 เซลล์ และช่องอากาศและก๊าซที่อยู่ใต้ช่องว่างปากใบ

เซลล์ป้องกันของปากใบมีรูปร่างโค้งยาว "รูปถั่ว" ผนังของพวกมันที่หันไปทางปากปากจะหนาขึ้น เซลล์ปากใบสามารถเปลี่ยนรูปร่างได้ - ด้วยเหตุนี้การเปิดหรือปิดของช่องว่างปากใบจึงเกิดขึ้น เซลล์เหล่านี้ประกอบด้วยคลอโรพลาสต์ (พลาสติดสีเขียว) การเปิดและการปิดของรอยแยกปากใบเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของ turgor (แรงดันออสโมติก) ในเซลล์ป้องกัน คลอโรพลาสต์ของเซลล์ป้องกันมีแป้งซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นน้ำตาลได้ เมื่อแป้งถูกเปลี่ยนเป็นน้ำตาล แรงดันออสโมติกจะเพิ่มขึ้นและปากใบเปิดออก เมื่อปริมาณน้ำตาลลดลง กระบวนการย้อนกลับจะเกิดขึ้น และปากใบปิดลง

กรีดปากใบมักเปิดกว้างในช่วงเช้าและปิด (หรือกึ่งปิด) ในตอนกลางวัน จำนวนปากใบขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม (อุณหภูมิ แสง ความชื้น) ระดับของการเปิดเผยข้อมูลใน ต่างเวลาวันแตกต่างกันอย่างมากในสายพันธุ์ที่แตกต่างกัน ในใบของพืชในแหล่งอาศัยที่ชื้น ความหนาแน่นของปากใบคือ 100–700 ต่อ 1 mm2

พืชบกส่วนใหญ่มีปากใบเพียงด้านล่างของใบ นอกจากนี้ยังสามารถพบได้ทั้งสองด้านของใบเช่นในกะหล่ำปลีหรือทานตะวัน ในเวลาเดียวกันความหนาแน่นของปากใบที่ด้านบนและด้านล่างของใบไม่เหมือนกัน: กะหล่ำปลีมี 140 และ 240 ต่อ 1 มม. 2 และทานตะวันมี 175 และ 325 ต่อ 1 มม. 2 ตามลำดับ ในพืชน้ำ เช่น ดอกบัว ปากใบจะอยู่ที่ด้านบนของใบเท่านั้น โดยมีความหนาแน่นประมาณ 500 ต่อ 1 มม. 2 พืชใต้น้ำไม่มีปากใบเลย

วัตถุประสงค์:

การกำหนดสถานะของปากใบในพืชในร่มต่างๆ

งาน

1. เพื่อศึกษาคำถามเกี่ยวกับโครงสร้าง ตำแหน่ง และจำนวนปากใบของพืชชนิดต่างๆ ตามวรรณกรรมเพิ่มเติม

2. เลือกพืชเพื่อการวิจัย

3. กำหนดสถานะของปากใบ ระดับการเปิดในพืชในร่มต่างๆ ที่มีอยู่ในห้องชีววิทยา

วัสดุและวิธีการ

การกำหนดสถานะของปากใบได้ดำเนินการตามวิธีการที่อธิบายไว้ใน " คำแนะนำระเบียบวิธีเกี่ยวกับสรีรวิทยาของพืช” (รวบรวมโดย E.F. Kim และ E.N. Grishina) สาระสำคัญของเทคนิคคือระดับการเปิดปากใบนั้นพิจารณาจากการเจาะเข้าไปในเนื้อของใบ สารเคมี. ของเหลวต่าง ๆ ใช้เพื่อจุดประสงค์นี้: อีเธอร์, แอลกอฮอล์, น้ำมันเบนซิน, น้ำมันก๊าด, เบนซิน, ไซลีน เราใช้แอลกอฮอล์ เบนซิน และไซลีนที่จัดเตรียมไว้ให้เราในห้องปฏิบัติการเคมี การซึมผ่านของของเหลวเหล่านี้เข้าสู่เนื้อใบขึ้นอยู่กับระดับการเปิดปากใบ หากจุดไฟปรากฏบนใบ 2-3 นาทีหลังจากหยดของเหลวลงไปที่ด้านล่างของใบมีด แสดงว่าของเหลวซึมผ่านปากใบ ในกรณีนี้ แอลกอฮอล์จะแทรกซึมเข้าไปในใบไม้ได้เฉพาะเมื่อปากใบเปิดกว้าง เบนซินอยู่แล้วโดยมีความกว้างของช่องเปิดเฉลี่ยอยู่แล้ว และมีเพียงไซลีนเท่านั้นที่ทะลุผ่านปากใบที่เกือบปิดได้

ในขั้นตอนแรกของการทำงาน เราพยายามสร้างความเป็นไปได้ในการกำหนดสถานะของปากใบ (ระดับการเปิด) ในพืชต่างๆ การทดลองนี้ใช้ Agave, cyperus, tradescantia, geranium, oxalis, syngonium, Amazonian lily, begonia, sanchetia, dieffenbachia, clerodendron, passionflower, ฟักทองและถั่ว Oxalis, geranium, begonia, sanchetia, clerodendron, passionflower, ฟักทองและถั่วได้รับการคัดเลือกสำหรับการทำงานต่อไป ในกรณีอื่นๆ ไม่สามารถกำหนดระดับการเปิดปากใบได้ อาจเป็นเพราะว่าหางจระเข้, ไซเปอร์, ลิลลี่มีใบค่อนข้างแข็งปกคลุมด้วยสารเคลือบที่ป้องกันการแทรกซึมของสารผ่านช่องว่างปากใบ สาเหตุที่เป็นไปได้อีกประการหนึ่งอาจเป็นเพราะเมื่อถึงเวลาของการทดสอบ (14.00 น.) ปากใบของพวกเขาถูกปิดไปแล้ว

การศึกษาได้ดำเนินการในช่วงสัปดาห์ ทุกวันหลังเลิกเรียน เวลา 14.00 น. เรากำหนดระดับการเปิดปากใบโดยใช้วิธีการข้างต้น

ผลลัพธ์และการอภิปราย

ข้อมูลที่ได้รับจะแสดงในตาราง ข้อมูลที่กำหนดเป็นค่าเฉลี่ยเพราะ ใน ต่างวันสภาพของปากใบไม่เหมือนกัน ดังนั้น จากการวัดทั้งหมดหกครั้ง การเปิดปากใบกว้างจึงถูกบันทึกสองครั้งในออกซาลิส หนึ่งครั้งในเจอเรเนียม และสองครั้งในต้นดาดตะกั่ว เกรดเฉลี่ยการเปิดปากใบ ความแตกต่างเหล่านี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับเวลาของการทดสอบ บางทีพวกเขาอาจเกี่ยวข้องกับสภาพภูมิอากาศแม้ว่าระบอบอุณหภูมิในการศึกษาและการส่องสว่างของพืชจะค่อนข้างคงที่ ดังนั้นข้อมูลเฉลี่ยที่ได้รับจึงถือได้ว่าเป็นบรรทัดฐานที่แน่นอนสำหรับพืชเหล่านี้

การวิจัยที่ดำเนินการระบุว่าในพืชต่าง ๆ ในเวลาเดียวกันและภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ระดับการเปิดปากใบไม่เหมือนกัน มีพืชที่มีปากใบกว้าง (ต้นดาดตะกั่ว, แซนเชเทีย, ฟักทอง) ขนาดเฉลี่ยของช่องว่างปากใบ (เปรี้ยว, เจอเรเนียม, ถั่ว) กรีดปากใบแคบพบได้ใน Clerodendron เท่านั้น

เราถือว่าผลลัพธ์เหล่านี้เป็นข้อมูลเบื้องต้น ในอนาคต เราวางแผนที่จะกำหนดว่าจังหวะทางชีวภาพแตกต่างกันอย่างไรในการเปิดและปิดปากใบในพืชต่างๆ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ จะดำเนินการกำหนดเวลาของสถานะของรอยแยกปากใบในระหว่างวัน

ปากใบพืช

พบในผิวหนัง (หนังกำพร้า) พืชแต่ละต้นจะแลกเปลี่ยนกับบรรยากาศโดยรอบตลอดเวลา มันดูดซับออกซิเจนอย่างต่อเนื่องและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ นอกจากนี้ ด้วยชิ้นส่วนสีเขียว จะดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และปล่อยออกซิเจน จากนั้นพืชจะระเหยน้ำอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากหนังกำพร้าซึ่งปกคลุมใบและลำต้นอ่อนผ่านก๊าซและไอน้ำผ่านตัวมันเองอย่างอ่อนมาก มีรูพิเศษในผิวหนังสำหรับการแลกเปลี่ยนกับบรรยากาศโดยรอบอย่างไม่ จำกัด เรียกว่า U บนส่วนตามขวางของใบไม้ (รูปที่. 1), U. ปรากฏในช่อง ( ส) นำไปสู่ช่องลม ( ผม).

รูปที่. 1. ปาก ( ส) ส่วนใบผักตบชวา

ทั้งสองด้านของ U. มีหนึ่ง เซลล์ปิดเปลือกของเซลล์คุ้มกันให้สอง outgrowths ไปทางเปิดปากใบเนื่องจากการที่มันแบ่งออกเป็นสองห้อง: ลานด้านหน้าและด้านหลัง เมื่อมองจากพื้นผิว U. จะปรากฏเป็นร่องรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าล้อมรอบด้วยเซลล์ป้องกันครึ่งดวงจันทร์สองช่อง (รูปที่ 2)

กลางวัน U. เปิด แต่กลางคืนปิด. U. จะปิดในระหว่างวันในช่วงฤดูแล้ง การปิดของ U. ทำได้โดยเซลล์ป้องกัน หากนำชิ้นส่วนของผิวหนังของใบไม้ไปแช่น้ำ U. จะยังคงเปิดอยู่ ถ้าน้ำถูกแทนที่ด้วยสารละลายน้ำตาลที่ทำให้เกิดการสลายของเซลล์ U. จะปิดลง เนื่องจากพลาสโมไลซิสของเซลล์นั้นมาพร้อมกับปริมาตรที่ลดลง จึงตามมาว่าการปิดเซลล์เป็นผลมาจากการลดลงของปริมาตรของเซลล์ป้องกัน ในช่วงฤดูแล้ง เซลล์พิทักษ์สูญเสียน้ำบางส่วน ลดปริมาตร และปิดยู ใบไม้ถูกปกคลุมด้วยชั้นหนังกำพร้าอย่างต่อเนื่องซึ่งไอน้ำซึมผ่านได้ไม่ดีซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้แห้งต่อไป U. การปิดกลางคืนอธิบายโดยข้อควรพิจารณาต่อไปนี้ เซลล์ป้องกันมีเมล็ดคลอโรฟิลล์อยู่ตลอดเวลา ดังนั้นจึงสามารถดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศได้ เช่น ให้อาหารด้วยตัวเอง สารอินทรีย์ที่สะสมอยู่ในแสงจะดึงดูดน้ำจากเซลล์โดยรอบอย่างแรง ดังนั้นเซลล์ป้องกันจึงมีปริมาตรเพิ่มขึ้นและเปิดออก ในเวลากลางคืนสารอินทรีย์ที่ผลิตในแสงจะถูกบริโภคและความสามารถในการดึงดูดน้ำจะหายไปและ U. จะปิดลง U. อยู่บนใบและบนลำต้น. บนใบไม้พวกเขาจะวางบนพื้นผิวทั้งสองหรือด้านใดด้านหนึ่ง ใบอ่อนเป็นไม้ล้มลุกมียูทั้งด้านบนและด้านล่าง ใบหนังแข็งมียูแทบเฉพาะที่พื้นผิวด้านล่างเท่านั้น ในใบไม้ที่ลอยอยู่บนผิวน้ำ U. จะอยู่ที่ด้านบนเท่านั้น ปริมาณยูในพืชต่างกันมาก สำหรับใบส่วนใหญ่ จำนวนยูเอสเอต่อตารางมิลลิเมตรจะผันผวนระหว่าง 40 ถึง 300 จำนวนที่ใหญ่ที่สุด U. ตั้งอยู่ที่ด้านล่างของใบ Brassica Rapa - ต่อ 1 ตร.ม. มม. 716 มีความสัมพันธ์บางอย่างระหว่างปริมาณของยูกับความชื้นของสถานที่ ที่ พืชทั่วไปพื้นที่เปียกมียูยูมากกว่าพืชในพื้นที่แห้ง นอกจาก U. ธรรมดาซึ่งทำหน้าที่แลกเปลี่ยนก๊าซแล้ว โรงงานหลายแห่งยังมี น้ำ U. พวกมันทำหน้าที่ปล่อยน้ำไม่อยู่ในสถานะก๊าซ แต่อยู่ในสถานะของเหลว แทนที่จะเป็นช่องอากาศอยู่ใต้ U ธรรมดาใต้น้ำ U มีชั้นหินอุ้มน้ำพิเศษซึ่งประกอบด้วยเซลล์ที่มีเยื่อหุ้มบาง ๆ น้ำ U. พบมากในพืชในพื้นที่ชื้นและพบได้บน ส่วนต่างๆใบไม้โดยไม่คำนึงถึง U. ธรรมดาตั้งอยู่ตรงนั้น น้ำ U. ส่วนใหญ่ปล่อยน้ำเมื่อ U. ที่มีอากาศเป็นพาหะไม่สามารถระเหยน้ำได้เนื่องจากความชื้นสูง การก่อตัวดังกล่าวทั้งหมดเรียกว่า hydathod(ไฮดาโทด). ตัวอย่างคือไฮดาโทดของ Gonocaryum pyriforme (รูปที่ 3)

ภาพตัดขวางผ่านใบไม้แสดงให้เห็นว่าเซลล์ผิวหนังบางส่วนมีการเปลี่ยนแปลงในลักษณะพิเศษและกลายเป็นไฮดาโทด ไฮดาโทดแต่ละอันประกอบด้วยสามส่วน ผลพลอยได้เอียงยื่นออกไปด้านนอก เจาะด้วยท่อแคบ ๆ ซึ่งน้ำจากไฮดาโทดไหลผ่าน ส่วนตรงกลางดูเหมือนกรวยที่มีผนังหนามาก ส่วนล่างของไฮดาโทดประกอบด้วยฟองที่มีผนังบาง พืชบางชนิดก็ผลิใบ ปริมาณมากน้ำโดยไม่ต้องมีไฮดาธอดที่จัดไว้เป็นพิเศษ เช่น. ประเภทต่างๆ Salacia หลั่งน้ำปริมาณมากระหว่าง 6-7 โมงเช้าในตอนเช้าซึ่งสมควรได้รับชื่อพุ่มไม้ฝนอย่างเต็มที่: ด้วยการสัมผัสเบา ๆ บนกิ่งไม้ฝนจริงตกลงมาจากพวกเขา น้ำถูกหลั่งออกมาจากรูพรุนธรรมดาที่ปกคลุมเยื่อหุ้มชั้นนอกของเซลล์ผิวหนังในปริมาณมาก

ว. พัลลาดิน.

พจนานุกรมสารานุกรมเอฟเอ Brockhaus และ I.A. เอฟรอน - เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: Brockhaus-Efron. 1890-1907 .

ดูว่า "ปากใบพืช" ในพจนานุกรมอื่นๆ คืออะไร:

พบได้ในผิวหนัง (หนังกำพร้า) พืชแต่ละต้นจะแลกเปลี่ยนกับบรรยากาศโดยรอบตลอดเวลา มันดูดซับออกซิเจนอย่างต่อเนื่องและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ นอกจากนี้ด้วยชิ้นส่วนสีเขียวจะดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และปล่อยออกซิเจน ...

ปากใบของใบมะเขือเทศภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ปากใบ (Latin stoma, มาจากภาษากรีก στόμα “ปาก, ปาก”) ในพฤกษศาสตร์เป็นรูพรุนที่อยู่บนชั้นหนังกำพร้าของใบพืชซึ่งน้ำจะระเหยและระเหยออกไป แลกเปลี่ยนกับ ... ... Wikipedia

ความพยายามครั้งแรกในการจำแนกประเภทไม้ดอกเช่นเดียวกับโลกของพืชโดยทั่วไปนั้นขึ้นอยู่กับสัญญาณภายนอกที่เห็นได้ชัดเจนสองสามอย่างโดยพลการ พวกเขาสะอาด การจำแนกประเภทเทียมซึ่งในที่เดียว ... ... สารานุกรมชีวภาพ

พจนานุกรมสารานุกรมเอฟเอ Brockhaus และ I.A. เอฟรอน

กลุ่มของเซลล์ที่อยู่ในร่างกายของพืชในลำดับที่แน่นอน มีโครงสร้างที่แน่นอนและทำหน้าที่สำคัญต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตในพืช เซลล์ของพืชหลายเซลล์เกือบทั้งหมดไม่เป็นเนื้อเดียวกัน แต่ถูกรวบรวมใน T. ที่ด้านล่าง ... พจนานุกรมสารานุกรมเอฟเอ Brockhaus และ I.A. เอฟรอน- เป็นกระบวนการและปรากฏการณ์ดังกล่าวที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตของพืชที่ไม่เคยเกิดขึ้นในช่วงชีวิตปกติของมัน ตามที่แฟรงค์กล่าว พืชบีเป็นการเบี่ยงเบนจากสภาวะปกติของสายพันธุ์ ... พจนานุกรมสารานุกรมเอฟเอ Brockhaus และ I.A. เอฟรอน

สารบัญ: เรื่องของ F.F. โภชนาการ ฉ. การเจริญเติบโต ง. รูปแบบของพืช ก. การสืบพันธุ์. วรรณกรรม. ฟิสิกส์ของพืชศึกษากระบวนการที่เกิดขึ้นในพืช วิทยาศาสตร์พืชอันกว้างใหญ่ส่วนนี้ของพฤกษศาสตร์แตกต่างจากส่วนอื่น ๆ ของอนุกรมวิธาน ... ... พจนานุกรมสารานุกรมเอฟเอ Brockhaus และ I.A. เอฟรอน

ใบไม้ (folium) อวัยวะของพืชชั้นสูงที่ทำหน้าที่สังเคราะห์แสงและการคายน้ำ ตลอดจนให้การแลกเปลี่ยนก๊าซกับอากาศและมีส่วนร่วมในกระบวนการที่สำคัญอื่น ๆ ของชีวิตพืช สัณฐานวิทยากายวิภาคของใบและของมัน ... ... สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่

ใบเป็นอวัยวะของพืชเป็นส่วนหนึ่งของหน่อ หน้าที่ของใบคือการสังเคราะห์แสง การระเหยของน้ำ (คายน้ำ) และการแลกเปลี่ยนก๊าซ นอกจากหน้าที่พื้นฐานเหล่านี้แล้ว อันเป็นผลมาจากการปรับเปลี่ยนสภาพต่างๆ ของการดำรงอยู่ ใบไม้ การเปลี่ยนแปลง สามารถให้บริการเพื่อวัตถุประสงค์ดังต่อไปนี้

• การสะสมของสารอาหาร (หัวหอม, กะหล่ำปลี), น้ำ (ว่านหางจระเข้);
• ป้องกันการถูกสัตว์กิน (หนามของกระบองเพชรและ barberry);
• การขยายพันธุ์พืช (ต้นดาดตะกั่ว, สีม่วง);
• จับและย่อยแมลง (น้ำค้าง วีนัส flytrap);
• การเคลื่อนไหวและการเสริมความแข็งแกร่งของลำต้นที่อ่อนแอ (กิ่งก้านถั่ว, วิกิ);
• การกำจัดผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมในช่วงใบไม้ร่วง (ในต้นไม้และพุ่มไม้)

ลักษณะทั่วไปของใบพืช

ใบของพืชส่วนใหญ่เป็นสีเขียว ส่วนใหญ่มักจะแบน มักจะสมมาตรทวิภาคี ขนาดตั้งแต่ไม่กี่มิลลิเมตร (แหนเป็ด) ถึง 10-15 เมตร (ในต้นปาล์ม)

ใบเกิดจากเซลล์ ผ้าการศึกษาโคนของการเจริญเติบโตของลำต้น รากของใบแบ่งออกเป็น:

• ใบมีด;
• ก้านใบซึ่งใบติดอยู่กับก้าน
• ข้อกำหนด

พืชบางชนิดไม่มีก้านใบ เรียกว่า ใบไม่เหมือนก้านใบ อยู่ประจำ. ไม่พบข้อกำหนดในพืชทุกชนิด เป็นอวัยวะที่จับคู่กับขนาดต่างๆ ที่โคนก้านใบ รูปแบบของพวกเขามีความหลากหลาย (ฟิล์ม, เกล็ด, ใบเล็ก, หนาม) หน้าที่ของพวกมันคือการป้องกัน

ใบประกอบแบบเรียบง่ายโดดเด่นด้วยจำนวนใบมีด แผ่นธรรมดามีแผ่นเดียวและหายไปทั้งหมด คอมเพล็กซ์มีหลายแผ่นบนก้านใบ พวกมันติดอยู่กับก้านใบหลักด้วยก้านใบขนาดเล็กและเรียกว่าแผ่นพับ เมื่อใบประกอบตาย แผ่นพับจะร่วงก่อน ตามด้วยก้านใบหลัก

ใบมีดมีรูปร่างที่หลากหลาย: เส้นตรง (ธัญพืช), วงรี (อะคาเซีย), รูปใบหอก (วิลโลว์), รูปไข่ (ลูกแพร์), รูปลูกศร (หัวลูกศร) เป็นต้น

ใบมีดถูกเจาะไปตามทิศทางต่าง ๆ โดยเส้นเลือดซึ่งเป็นมัดของหลอดเลือดและให้ความแข็งแรงของแผ่น ใบของพืชใบเลี้ยงคู่มักมีเส้นลายเรติเคิลหรือพินเนท ในขณะที่ใบของพืชใบเลี้ยงเดี่ยวจะมีแนวขนานหรือแนวโค้ง

ขอบของใบมีดสามารถแข็งได้ แผ่นดังกล่าวเรียกว่าทั้งขอบ (ม่วง) หรือหยัก ขึ้นอยู่กับรูปร่างของรอยบาก ตามขอบของใบมีด มีฟันปลา ฟันปลา ฟันปลา ฯลฯ ในใบหยัก ฟันปลาจะมีด้านเท่ากันมากหรือน้อย (บีช, สีน้ำตาลแดง) ในฟันปลา - ด้านหนึ่งของ ฟันนั้นยาวกว่าฟันอื่น (ลูกแพร์), ฟันกราม - มีรอยบากและนูนทื่อ (ปราชญ์, budra) ใบทั้งหมดเหล่านี้เรียกว่าทั้งใบเนื่องจากช่องตื้นไม่ถึงความกว้างของแผ่น

ในที่ที่มีร่องลึก ใบไม้จะห้อยเป็นตุ้ม เมื่อความลึกของช่องเท่ากับครึ่งหนึ่งของความกว้างของจาน (โอ๊ค) แยกจากกัน - มากกว่าครึ่ง (ดอกป๊อปปี้) ในใบที่ผ่าแล้ว ร่องจะไปถึงกลางซี่โครงหรือถึงโคนใบ (หญ้าเจ้าชู้)

ภายใต้สภาวะการเจริญเติบโตที่เหมาะสม ใบยอดและใบบนจะไม่เหมือนกัน มีใบล่าง กลาง และบน ความแตกต่างดังกล่าวถูกกำหนดแม้ในไต

ใบล่างหรือใบแรกคือเกล็ดของไต, เกล็ดแห้งด้านนอกของหัว, ใบเลี้ยง ใบล่างมักจะร่วงหล่นระหว่างการพัฒนาของหน่อ ใบของดอกกุหลาบฐานยังเป็นของรากหญ้า ค่ามัธยฐานหรือก้านใบเป็นเรื่องปกติสำหรับพืชทุกชนิด ใบบนมักมีขนาดเล็กกว่า ตั้งอยู่ใกล้ดอกหรือช่อดอก ทาสีด้วยสีต่างๆ หรือไม่มีสี (ปิดใบของดอก ช่อดอก ใบประดับ)

ประเภทการจัดแผ่น

การจัดเรียงใบมีสามประเภทหลัก:

• ปกติหรือเกลียว;
• ตรงข้าม;
• เป็นวงกลม

ในการจัดเรียงครั้งต่อไป ใบเดี่ยวจะแนบกับโหนดก้านเป็นเกลียว (แอปเปิ้ล, ไทร) ในทางตรงกันข้าม - ใบไม้สองใบในโหนดตั้งอยู่ตรงข้ามกับอีกใบหนึ่ง (ม่วง, เมเปิ้ล) การจัดเรียงใบโหระพา - ใบไม้สามใบขึ้นไปในโหนดครอบคลุมลำต้นด้วยวงแหวน (elodea, ยี่โถ)

การจัดเรียงใบไม้ใดๆ ช่วยให้พืชสามารถจับแสงได้ในปริมาณสูงสุด เนื่องจากใบไม้จะสร้างภาพโมเสคของใบไม้และไม่บดบังซึ่งกันและกัน

โครงสร้างเซลล์ของใบ

ใบเช่นเดียวกับอวัยวะพืชอื่น ๆ มีโครงสร้างเซลล์ พื้นผิวด้านบนและด้านล่างของใบมีดถูกปกคลุมด้วยผิวหนัง เซลล์ที่ไม่มีสีของผิวหนังที่มีชีวิตประกอบด้วยไซโตพลาสซึมและนิวเคลียสซึ่งอยู่ในชั้นเดียวต่อเนื่องกัน เปลือกนอกของพวกมันหนาขึ้น

ปากใบเป็นอวัยวะระบบทางเดินหายใจของพืช

ในผิวหนังมีปากใบ - ช่องว่างที่เกิดจากเซลล์สองข้างหรือปากใบ เซลล์ป้องกันเป็นรูปพระจันทร์เสี้ยวและมีไซโตพลาสซึม นิวเคลียส คลอโรพลาสต์ และแวคิวโอลส่วนกลาง เยื่อหุ้มเซลล์เหล่านี้หนาขึ้นอย่างไม่สม่ำเสมอ: ด้านในหันหน้าเข้าหาช่องว่างนั้นหนากว่าด้านตรงข้าม

การเปลี่ยนแปลงของ turgor ของเซลล์ป้องกันจะเปลี่ยนรูปร่างเนื่องจากการเปิดปากใบแคบลงหรือปิดสนิทขึ้นอยู่กับเงื่อนไข สิ่งแวดล้อม. ดังนั้นในระหว่างวันปากใบจะเปิดและปิดในเวลากลางคืนและในสภาพอากาศร้อนและแห้ง บทบาทของปากใบคือการควบคุมการระเหยของน้ำโดยพืชและการแลกเปลี่ยนก๊าซกับสิ่งแวดล้อม

ปากใบมักจะอยู่ที่พื้นผิวด้านล่างของใบ แต่ก็มีอยู่ด้านบนเช่นกันบางครั้งพวกมันจะถูกกระจายอย่างเท่าเทียมกันทั้งสองด้าน (ข้าวโพด); ในพืชลอยน้ำ ปากใบจะอยู่ด้านบนของใบเท่านั้น จำนวนปากใบต่อหน่วยพื้นที่ใบขึ้นอยู่กับพันธุ์พืชและสภาพการเจริญเติบโต โดยเฉลี่ยแล้วมี 100-300 ตัวต่อพื้นผิว 1 มม. 2 แต่อาจมีมากกว่านี้

เยื่อใบ (เมโซฟิล)

ระหว่างผิวด้านบนและด้านล่างของใบมีดคือเนื้อของใบ (เมโซฟิล) ใต้ชั้นบนสุดเป็นเซลล์สี่เหลี่ยมขนาดใหญ่หนึ่งชั้นขึ้นไปที่มีคลอโรพลาสต์จำนวนมาก นี่คือเสาหรือรั้วกั้นเนื้อเยื่อ - เนื้อเยื่อดูดซับหลักซึ่งดำเนินการกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

ใต้พาเรงคิมาพาเรงคิมามีเซลล์ที่มีรูปร่างไม่ปกติหลายชั้นซึ่งมีช่องว่างระหว่างเซลล์ขนาดใหญ่ ชั้นของเซลล์เหล่านี้ก่อให้เกิดเนื้อเยื่อที่เป็นรูพรุนหรือหลวม เซลล์เนื้อเยื่อที่เป็นรูพรุนมีคลอโรพลาสต์น้อยกว่า พวกเขาทำหน้าที่ของการคายน้ำการแลกเปลี่ยนก๊าซและการเก็บรักษาสารอาหาร

เนื้อของใบจะเต็มไปด้วยเครือข่ายของเส้นเลือดหนาแน่น การรวมกลุ่มของหลอดเลือดและเส้นใยที่จ่ายน้ำและสารที่ละลายอยู่ในใบให้ใบ รวมทั้งกำจัดสารที่คล้ายคลึงกันออกจากใบ นอกจากนี้เส้นเลือดยังมีบทบาททางกล เมื่อเส้นเลือดเคลื่อนออกจากโคนใบและเข้าหาด้านบน พวกมันจะบางลงเนื่องจากการแตกแขนงและการสูญเสียองค์ประกอบทางกลทีละน้อย จากนั้นจึงกรองหลอด และสุดท้ายคือหลอดลม กิ่งก้านที่เล็กที่สุดที่ขอบใบมักประกอบด้วยหลอดลมเท่านั้น

แผนผังโครงสร้างใบพืช

โครงสร้างจุลทรรศน์ของใบมีดแตกต่างกันอย่างมากแม้ภายในกลุ่มพืชที่เป็นระบบเดียวกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพการเจริญเติบโตที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแสงและแหล่งน้ำ พืชในที่ร่มมักจะไม่มีรั้วกั้น เซลล์ของเนื้อเยื่อดูดกลืนมีพาลิเซดที่ใหญ่กว่า ความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์ในพวกมันนั้นสูงกว่าในพืชที่มีแสง

การสังเคราะห์ด้วยแสง

ในคลอโรพลาสต์ของเซลล์เยื่อกระดาษ (โดยเฉพาะเนื้อเยื่อคอลัมน์) กระบวนการสังเคราะห์แสงเกิดขึ้นในแสง สาระสำคัญอยู่ที่พืชสีเขียวดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์และสร้างสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ สิ่งนี้จะปล่อยออกซิเจนฟรีสู่ชั้นบรรยากาศ

สารอินทรีย์ที่สร้างโดยพืชสีเขียวไม่เพียงแต่เป็นอาหารสำหรับพืชเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสัตว์และมนุษย์ด้วย ดังนั้นชีวิตบนโลกจึงขึ้นอยู่กับพืชสีเขียว

ออกซิเจนทั้งหมดที่มีอยู่ในบรรยากาศเป็นแหล่งกำเนิดของการสังเคราะห์แสง โดยจะสะสมเนื่องจากกิจกรรมที่สำคัญของพืชสีเขียว และเนื้อหาเชิงปริมาณจะคงที่ (ประมาณ 21%) เนื่องจากการสังเคราะห์ด้วยแสง

การใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากบรรยากาศในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงทำให้พืชสีเขียวฟอกอากาศให้บริสุทธิ์

การระเหยของน้ำจากใบ (การคายน้ำ)

นอกจากการสังเคราะห์ด้วยแสงและการแลกเปลี่ยนก๊าซแล้ว กระบวนการคายน้ำยังเกิดขึ้นในใบ - การระเหยของน้ำโดยใบ ปากใบมีบทบาทสำคัญในการระเหย และพื้นผิวทั้งหมดของใบก็มีส่วนร่วมในกระบวนการนี้บางส่วนเช่นกัน ในเรื่องนี้การคายปากใบและการคายน้ำของหนังกำพร้ามีความโดดเด่น - ผ่านพื้นผิวของหนังกำพร้าที่ปกคลุมผิวหนังชั้นนอกของใบ การคายน้ำของหนังกำพร้าน้อยกว่าปากใบมาก: ในใบแก่ 5-10% ของการคายน้ำทั้งหมด แต่ในใบอ่อนที่มีหนังกำพร้าบาง ๆ สามารถเข้าถึง 40-70%

เนื่องจากการคายน้ำส่วนใหญ่ดำเนินการผ่านทางปากใบ ซึ่งคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงด้วย จึงมีความสัมพันธ์ระหว่างการระเหยของน้ำกับการสะสมของวัตถุแห้งในพืช ปริมาณน้ำที่พืชระเหยกลายเป็นวัตถุแห้ง 1 กรัม เรียกว่า อัตราการคายน้ำ. ค่าของมันอยู่ระหว่าง 30 ถึง 1,000 และขึ้นอยู่กับสภาพการเจริญเติบโต ชนิดและความหลากหลายของพืช

พืชใช้น้ำเฉลี่ย 0.2% เพื่อสร้างร่างกาย ส่วนที่เหลือใช้เพื่อควบคุมอุณหภูมิและขนส่งแร่ธาตุ

การคายน้ำทำให้เกิดแรงดูดในเซลล์ของใบและราก ดังนั้นจึงรักษาการเคลื่อนที่ของน้ำตลอดทั้งต้นให้คงที่ ในเรื่องนี้ใบเรียกว่าปั๊มน้ำบนซึ่งแตกต่างจากระบบราก - ปั๊มน้ำล่างซึ่งสูบน้ำเข้าสู่พืช

การระเหยช่วยปกป้องใบจากความร้อนสูงเกินไปซึ่งมี สำคัญมากสำหรับทุกกระบวนการชีวิตของพืช โดยเฉพาะการสังเคราะห์ด้วยแสง

พืชในที่แห้งแล้งเช่นเดียวกับในสภาพอากาศแห้งระเหย น้ำมากขึ้นกว่าในสภาวะที่มีความชื้นสูง การระเหยของน้ำ ยกเว้นปากใบ ถูกควบคุมโดยรูปแบบการป้องกันบนผิวหนังของใบ การก่อตัวเหล่านี้คือ: หนังกำพร้า, แว็กซ์เคลือบ, ขนสั้นจากขนต่างๆ ฯลฯ ในพืชอวบน้ำ ใบไม้จะกลายเป็นหนาม (cacti) และก้านทำหน้าที่ของมัน พืชที่อยู่อาศัยเปียกมีใบขนาดใหญ่ไม่มีรูปแบบป้องกันบนผิวหนัง

การคายน้ำเป็นกลไกที่ทำให้น้ำระเหยออกจากใบพืช

ด้วยการระเหยยากในพืช ไส้เดือน- การปล่อยน้ำผ่านปากใบในสถานะหยดของเหลว ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นในธรรมชาติโดยปกติในตอนเช้า เมื่ออากาศเข้าใกล้ความอิ่มตัวของไอน้ำหรือก่อนฝนตก ภายใต้สภาวะของห้องปฏิบัติการ สามารถสังเกตการไล่ออกได้โดยการคลุมต้นอ่อนข้าวสาลีด้วยฝาแก้ว หลังจากผ่านไปครู่หนึ่ง หยดของเหลวจะปรากฏขึ้นที่ปลายใบ

ระบบแยก - ใบไม้ร่วง (ใบไม้ร่วง)

การปรับตัวทางชีวภาพของพืชเพื่อป้องกันการระเหยคือใบไม้ร่วง - ใบไม้ร่วงจำนวนมากในฤดูหนาวหรือฤดูร้อน ในเขตอบอุ่น ต้นไม้จะผลิใบในฤดูหนาวเมื่อรากไม่สามารถจ่ายน้ำจากดินที่เย็นจัดและน้ำค้างแข็งทำให้พืชแห้ง ในเขตร้อนจะพบเห็นใบไม้ร่วงในฤดูแล้ง

การเตรียมการสำหรับใบไม้ร่วงเริ่มต้นด้วยความรุนแรงของกระบวนการชีวิตที่อ่อนลงในช่วงปลายฤดูร้อน - ต้นฤดูใบไม้ร่วง อย่างแรกเลย คลอโรฟิลล์ถูกทำลาย เม็ดสีอื่นๆ (แคโรทีนและแซนโทฟิลล์) มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นและทำให้ใบไม้มีสีฤดูใบไม้ร่วง จากนั้นที่โคนก้านใบ เซลล์เนื้อเยื่อจะเริ่มแบ่งตัวและก่อตัวเป็นชั้นที่แยกจากกัน หลังจากนั้นใบไม้ก็หลุดออกมาและมีร่องรอยอยู่บนก้าน - แผลเป็นใบ เมื่อถึงเวลาที่ใบไม้ร่วง ใบไม้ก็มีอายุมากขึ้น ผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมที่ไม่จำเป็นจะสะสมอยู่ในนั้น ซึ่งจะถูกลบออกจากต้นพร้อมกับใบที่ร่วง

พืชทั้งหมด (โดยปกติคือต้นไม้และพุ่มไม้ สมุนไพรน้อยกว่า) แบ่งออกเป็นไม้ผลัดใบและป่าดิบชื้น ในใบผลัดใบจะพัฒนาในช่วงฤดูปลูกหนึ่งฤดู ทุกปีโดยเริ่มมีอาการไม่พึงประสงค์ ใบของพืชที่เขียวชอุ่มตลอดปีมีอายุตั้งแต่ 1 ถึง 15 ปี การตายของส่วนหนึ่งของเก่าและการปรากฏตัวของใบใหม่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องต้นไม้ดูเหมือนเขียวชอุ่มตลอดปี (ต้นสน, ส้ม)

และปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา นอกจากนี้ ด้วยชิ้นส่วนสีเขียว จะดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์และปล่อยออกซิเจน จากนั้นพืชจะระเหยน้ำอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากหนังกำพร้าซึ่งปกคลุมใบและลำต้นอ่อนผ่านก๊าซและไอน้ำผ่านตัวมันเองได้อ่อนมาก จึงมีรูพิเศษในผิวหนังสำหรับการแลกเปลี่ยนกับบรรยากาศโดยรอบอย่างไม่ติดขัด เรียกว่า ยู ในส่วนขวางของใบ (รูปที่. 1), U. ปรากฏในช่อง ( ส) นำไปสู่ช่องลม ( ผม).

รูปที่. 1. ปาก ( ส) ตัดใบผักตบชวา

ทั้งสองด้านของ U. มีหนึ่ง เซลล์ปิดเปลือกของเซลล์คุ้มกันให้สอง outgrowths ไปทางเปิดปากใบเนื่องจากการที่มันแบ่งออกเป็นสองห้อง: ลานด้านหน้าและด้านหลัง เมื่อมองจากพื้นผิว U. จะปรากฏเป็นร่องรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าล้อมรอบด้วยเซลล์ป้องกันครึ่งดวงจันทร์สองช่อง (รูปที่ 2)

รูปที่. 2. ปากใบของ Sedum purpurascens ใบไม้จากผิวน้ำ

กลางวัน U. เปิด แต่กลางคืนปิด. U. จะปิดในระหว่างวันในช่วงฤดูแล้ง การปิดของ U. ทำได้โดยเซลล์ป้องกัน หากนำชิ้นส่วนของผิวหนังของใบไม้ไปแช่น้ำ U. จะยังคงเปิดอยู่ ถ้าน้ำถูกแทนที่ด้วยสารละลายน้ำตาลที่ทำให้เกิดการสลายของเซลล์ U. จะปิดลง เนื่องจากพลาสโมไลซิสของเซลล์นั้นมาพร้อมกับปริมาตรที่ลดลง จึงตามมาว่าการปิดเซลล์เป็นผลมาจากการลดลงของปริมาตรของเซลล์ป้องกัน ในช่วงฤดูแล้ง เซลล์พิทักษ์สูญเสียน้ำบางส่วน ลดปริมาตรและปิดยู ใบไม้กลายเป็นชั้นหนังกำพร้าอย่างต่อเนื่อง ซึ่งผ่านไอน้ำได้ไม่ดี และสิ่งนี้ได้รับการปกป้องจากการทำให้แห้งต่อไป U. การปิดกลางคืนอธิบายโดยข้อควรพิจารณาต่อไปนี้ เซลล์ป้องกันมีเมล็ดคลอโรฟิลล์อยู่ตลอดเวลา ดังนั้นจึงสามารถดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศได้ เช่น ให้อาหารด้วยตัวเอง สารอินทรีย์ที่สะสมอยู่ในแสงจะดึงดูดน้ำจากเซลล์โดยรอบอย่างแรง ดังนั้นเซลล์ป้องกันจึงมีปริมาตรเพิ่มขึ้นและเปิดออก ในเวลากลางคืนสารอินทรีย์ที่ผลิตในแสงจะถูกบริโภคและความสามารถในการดึงดูดน้ำจะหายไปและ U. จะปิดลง U. อยู่บนใบและบนลำต้น. บนใบไม้พวกเขาจะวางบนพื้นผิวทั้งสองหรือด้านใดด้านหนึ่ง ใบอ่อนเป็นไม้ล้มลุกมียูทั้งด้านบนและด้านล่าง ใบหนังแข็งมียูแทบเฉพาะที่พื้นผิวด้านล่างเท่านั้น ในใบไม้ที่ลอยอยู่บนผิวน้ำ U. จะอยู่ที่ด้านบนเท่านั้น ปริมาณยูในพืชต่างกันมาก สำหรับใบไม้ส่วนใหญ่ จำนวน U. ซึ่งอยู่บนหนึ่งตารางมิลลิเมตร จะอยู่ระหว่าง 40 ถึง 300 U. จำนวน U. ที่ใหญ่ที่สุดอยู่ที่พื้นผิวด้านล่างของใบ Brassica Rara - ต่อ 1 ตาราง มม. 716 มีความสัมพันธ์บางอย่างระหว่างปริมาณของยูกับความชื้นของสถานที่ โดยทั่วไปแล้ว พืชในบริเวณที่มีความชื้นจะมีรังสี UV มากกว่าพืชในพื้นที่แห้ง นอกจาก U. ธรรมดาซึ่งทำหน้าที่แลกเปลี่ยนก๊าซแล้ว โรงงานหลายแห่งยังมี น้ำ U. พวกมันทำหน้าที่ปล่อยน้ำไม่อยู่ในสถานะก๊าซ แต่อยู่ในสถานะของเหลว แทนที่จะเป็นช่องอากาศอยู่ใต้ U ธรรมดาใต้น้ำ U มีชั้นหินอุ้มน้ำพิเศษซึ่งประกอบด้วยเซลล์ที่มีเยื่อหุ้มบาง ๆ Water W. ถูกพบส่วนใหญ่ในพืชในพื้นที่ชื้นและพบได้ในส่วนต่างๆ ของใบ โดยไม่คำนึงถึง W. ธรรมดาที่อยู่ที่นั่น U. มีอุปกรณ์ต่าง ๆ สำหรับการปล่อยน้ำในของเหลว แบบฟอร์มโดยใบ. การก่อตัวดังกล่าวทั้งหมดเรียกว่า hydathod(ไฮดาโทด). ตัวอย่างคือไฮดาโทดของ Gonocaryum pyriforme (รูปที่ 3)

รูปที่. 3. Gonocaryum pyriforme leaf hydathode.

ภาพตัดขวางผ่านใบไม้แสดงให้เห็นว่าเซลล์ผิวหนังบางส่วนมีการเปลี่ยนแปลงในลักษณะพิเศษและกลายเป็นไฮดาโทด ไฮดาโทดแต่ละอันประกอบด้วยสามส่วน ผลพลอยได้เอียงยื่นออกไปด้านนอก เจาะด้วยท่อแคบ ๆ ซึ่งน้ำจากไฮดาโทดไหลผ่าน ส่วนตรงกลางดูเหมือนกรวยที่มีผนังหนามาก ส่วนล่างของไฮดาโทดประกอบด้วยฟองที่มีผนังบาง พืชบางชนิดคายน้ำปริมาณมากด้วยใบโดยไม่มีไฮดาโทดที่จัดเป็นพิเศษ เช่น. Salacia สายพันธุ์ต่าง ๆ หลั่งน้ำปริมาณมากระหว่าง 6-7 โมงเช้าซึ่งพวกเขาสมควรได้รับชื่อพุ่มไม้ฝนอย่างเต็มที่: เมื่อสัมผัสเบา ๆ ฝนจริงก็ตกลงมาจากพวกเขา น้ำถูกหลั่งออกมาจากรูพรุนธรรมดาที่ปกคลุมเยื่อหุ้มชั้นนอกของเซลล์ผิวหนังในปริมาณมาก

ปากใบโครงสร้างและกลไกการออกฤทธิ์

เซลล์ของหนังกำพร้าเกือบจะผ่านไม่ได้กับน้ำและก๊าซเนื่องจากโครงสร้างที่แปลกประหลาดของผนังด้านนอก การแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างโรงงานกับสิ่งแวดล้อมภายนอกและการระเหยของน้ำ - กระบวนการที่จำเป็นสำหรับชีวิตปกติของพืชเป็นอย่างไร? ในบรรดาเซลล์ของหนังกำพร้ามีการก่อตัวที่มีลักษณะเฉพาะที่เรียกว่าปากใบ

ปากใบเป็นช่องเปิดคล้ายรอยผ่า ล้อมรอบด้วยเซลล์สองเซลล์ต่อท้ายทั้งสองข้าง ซึ่งส่วนใหญ่มีรูปร่างกึ่งดวงจันทร์

ปากใบเป็นรูพรุนในผิวหนังชั้นนอกซึ่งมีการแลกเปลี่ยนก๊าซเกิดขึ้น ส่วนใหญ่จะพบในใบ แต่ยังอยู่บนก้าน ปากใบแต่ละใบล้อมรอบด้วยเซลล์ป้องกันทั้งสองด้าน ซึ่งแตกต่างจากเซลล์ผิวหนังชั้นนอกอื่นๆ ที่มีคลอโรพลาสต์ เซลล์ป้องกันจะควบคุมขนาดของช่องปากใบโดยการเปลี่ยนความขุ่น

เซลล์เหล่านี้ยังมีชีวิตอยู่และมีเมล็ดคลอโรฟิลล์และเมล็ดแป้ง ซึ่งไม่มีอยู่ในเซลล์อื่นๆ ของผิวหนังชั้นนอก มีปากใบจำนวนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งบนใบ ภาพตัดขวางแสดงให้เห็นว่าตรงใต้ปากใบภายในเนื้อเยื่อใบเป็นโพรงที่เรียกว่าช่องทางเดินหายใจ ภายในช่องว่าง เซลล์ป้องกันจะอยู่ใกล้กันมากขึ้นในส่วนตรงกลางของเซลล์ และด้านบนและด้านล่างจะถอยห่างจากกัน ทำให้เกิดช่องว่างที่เรียกว่าลานด้านหน้าและด้านหลัง

เซลล์ป้องกันสามารถเพิ่มและลดขนาดได้ เนื่องจากช่องเปิดปากใบนั้นเปิดกว้าง จากนั้นจึงแคบลงหรือปิดสนิท

ดังนั้นเซลล์ป้องกันจึงเป็นเครื่องมือที่ควบคุมกระบวนการเปิดและปิดปากใบ

กระบวนการนี้ดำเนินการอย่างไร?

ผนังของเซลล์ป้องกันที่หันหน้าไปทางช่องว่างนั้นหนากว่าผนังที่หันหน้าเข้าหาเซลล์ของหนังกำพร้าที่อยู่ติดกัน เมื่อพืชมีแสงสว่างและมีความชื้นมากเกินไป แป้งจะสะสมอยู่ในเมล็ดคลอโรฟิลล์ของเซลล์ป้องกัน ซึ่งส่วนหนึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นน้ำตาล น้ำตาลที่ละลายในน้ำนมเซลล์จะดึงดูดน้ำจากเซลล์ที่อยู่ใกล้เคียงของหนังกำพร้าซึ่งเป็นผลมาจากการที่ turgor เพิ่มขึ้นในเซลล์ป้องกัน แรงกดดันที่รุนแรงนำไปสู่การยื่นออกมาของผนังเซลล์ที่อยู่ติดกับผิวหนังชั้นนอกและผนังที่หนาขึ้นอย่างตรงกันข้ามจะยืดออก เป็นผลให้การเปิดปากใบเปิดขึ้นและการแลกเปลี่ยนก๊าซรวมถึงการระเหยของน้ำเพิ่มขึ้น ในความมืดหรือขาดความชื้น แรงดัน turgor จะลดลง เซลล์ป้องกันจะเข้าสู่ตำแหน่งเดิม และผนังที่หนาขึ้นจะปิดลง การเปิดปากใบจะปิดลง

ปากใบตั้งอยู่บนอวัยวะที่ไม่เป็นกิ่งอ่อนทั้งหมดของพืช โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีจำนวนมากบนใบและที่นี่ส่วนใหญ่จะอยู่ที่พื้นผิวด้านล่าง หากใบอยู่ในแนวตั้งปากใบจะพัฒนาทั้งสองด้าน ใบไม้บางใบลอยอยู่บนผิวน้ำ พืชน้ำ(เช่น ดอกบัว แคปซูล) ปากใบจะอยู่ด้านบนของใบเท่านั้น

จำนวนปากใบต่อ 1 ตาราง มม. ของผิวใบโดยเฉลี่ย 300 แต่บางครั้งก็ถึง 600 หรือมากกว่า ในธูปฤาษี (Typha) มีปากใบมากกว่า 1300 ใบต่อ 1 ตร.ม. มม. ใบที่แช่น้ำไม่มีปากใบ ปากใบส่วนใหญ่มักจะกระจายไปทั่วพื้นผิวทั้งหมดของผิวหนัง แต่ในพืชบางชนิดพวกมันจะถูกรวบรวมเป็นกลุ่ม ในพืชใบเลี้ยงเดี่ยวเช่นเดียวกับบนเข็มของต้นสนหลายชนิดพวกมันจะอยู่ในแถวตามยาว ในพืชในเขตแห้งแล้ง ปากใบมักแช่อยู่ในเนื้อเยื่อใบ การพัฒนาปากใบมักจะดำเนินการดังนี้ ในแต่ละเซลล์ของหนังกำพร้าจะมีการสร้างผนังส่วนโค้งขึ้นโดยแบ่งเซลล์ออกเป็นเซลล์เล็ก ๆ หลายเซลล์เพื่อให้เซลล์ส่วนกลางกลายเป็นบรรพบุรุษของปากใบ เซลล์นี้ถูกหารด้วยกะบังตามยาว (ตามแนวแกนของเซลล์) จากนั้นกะบังนี้จะแตกออกและเกิดช่องว่างขึ้น เซลล์ที่จำกัดมันจะกลายเป็นเซลล์ป้องกันของปากใบ มอสในตับบางชนิดมีปากใบที่แปลกประหลาด ไม่มีเซลล์ป้องกัน

ในรูป แสดงลักษณะของปากใบและเซลล์ป้องกันในไมโครกราฟที่ได้จากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด

จะเห็นได้ว่าผนังเซลล์ของเซลล์ป้องกันมีความหนาไม่เท่ากัน ผนังที่อยู่ใกล้กับช่องเปิดปากใบมากที่สุดจะหนากว่าผนังด้านตรงข้ามอย่างชัดเจน นอกจากนี้ เซลลูโลสไมโครไฟบริลที่ประกอบเป็นผนังเซลล์ยังถูกจัดเรียงในลักษณะที่ผนังที่หันไปทางรูนั้นมีความยืดหยุ่นน้อยกว่า และเส้นใยบางชนิดจะสร้างห่วงรอบเซลล์ป้องกันคล้ายไส้กรอก เมื่อเซลล์ดูดน้ำและกลายเป็นสีขุ่น ห่วงเหล่านี้จะป้องกันไม่ให้ขยายออกไปอีก เพียงปล่อยให้ขยายตามความยาวเท่านั้น เนื่องจากเซลล์ป้องกันเชื่อมต่อกันที่ปลาย และผนังที่บางกว่าห่างจากรอยแยกปากใบจะยืดออกได้ง่ายกว่า เซลล์จึงมีรูปร่างครึ่งวงกลม ดังนั้นจึงมีรูปรากฏขึ้นระหว่างเซลล์ป้องกัน (เราจะได้ผลเช่นเดียวกันถ้าเราพองตัวเป็นรูปไส้กรอก บอลลูนด้วยเทปกาวติดที่ด้านใดด้านหนึ่ง)

ในทางกลับกัน เมื่อน้ำออกจากเซลล์ป้องกัน รูขุมขนจะปิดลง การเปลี่ยนแปลงความขุ่นของเซลล์เกิดขึ้นได้อย่างไรยังไม่ชัดเจน

ในสมมติฐานดั้งเดิมข้อใดข้อหนึ่ง สมมติฐาน "แป้งน้ำตาล" สันนิษฐานว่าในระหว่างวันความเข้มข้นของน้ำตาลในเซลล์ป้องกันเพิ่มขึ้น ส่งผลให้แรงดันออสโมติกในเซลล์และการไหลของน้ำเข้าสู่เซลล์เพิ่มขึ้น . อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีใครสามารถแสดงให้เห็นว่ามีน้ำตาลสะสมเพียงพอในเซลล์ป้องกันมากพอที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงดันออสโมติกที่สังเกตได้ เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการพิสูจน์แล้วว่าในเวลากลางวันโพแทสเซียมไอออนและแอนไอออนที่มาพร้อมกันจะสะสมอยู่ในเซลล์ป้องกัน การสะสมของไอออนนี้เพียงพอที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ ในความมืด โพแทสเซียมไอออน (K +) จะออกจากเซลล์ป้องกันไปยังเซลล์ผิวหนังชั้นนอกที่อยู่ติดกัน ยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าประจุลบใดทำให้ประจุบวกของโพแทสเซียมไอออนสมดุลกัน พืชบางชนิด (แต่ไม่ทั้งหมด) ที่ศึกษาพบว่ามีการสะสมของแอนไอออนของกรดอินทรีย์ เช่น มาเลตในปริมาณมาก ในเวลาเดียวกัน แป้งซึ่งปรากฏในความมืดในคลอโรพลาสต์ของเซลล์ป้องกันมีขนาดลดลง นี่แสดงให้เห็นว่าแป้งถูกแปลงเป็น malate ในที่ที่มีแสง

พืชบางชนิด เช่น Allium cepa (หัวหอม) ไม่มีแป้งอยู่ในเซลล์ป้องกัน ดังนั้นด้วยปากใบเปิด malate จึงไม่สะสมและเห็นได้ชัดว่าไพเพอร์ถูกดูดซับร่วมกับแอนไอออนอนินทรีย์เช่นคลอไรด์ (Cl-)

บางประเด็นยังไม่ได้รับการแก้ไข ตัวอย่างเช่น ทำไมปากใบถึงต้องการแสงในการเปิด? คลอโรพลาสต์มีบทบาทอย่างไรนอกเหนือจากการเก็บแป้ง มาลาเตกลับเป็นแป้งในความมืดหรือไม่? ในปีพ.ศ. 2522 พบว่าคลอโรพลาสต์ของเซลล์ป้องกัน Vicia faba (ถั่วม้า) ขาดเอนไซม์ของวัฏจักรคาลวินและระบบไทลาคอยด์มีการพัฒนาไม่ดีแม้ว่าจะมีคลอโรฟิลล์อยู่ก็ตาม เป็นผลให้ C3 ปกติ - เส้นทางของการสังเคราะห์ด้วยแสงไม่ทำงานและไม่เกิดแป้ง สิ่งนี้สามารถช่วยอธิบายได้ว่าทำไมแป้งจึงไม่เกิดขึ้นในระหว่างวัน เช่นเดียวกับในเซลล์สังเคราะห์แสงปกติ แต่ในเวลากลางคืน อื่น ความจริงที่น่าสนใจ- ไม่มีพลาสโมเดสมาตาในเซลล์ป้องกันเช่น การเปรียบเทียบการแยกเซลล์เหล่านี้ออกจากเซลล์อื่นๆ ของหนังกำพร้า