מהן סטומטה: נקבוביות צמח הסטומה ואיך הן עובדות

מהן סטומטה: נקבוביות צמח הסטומה ואיך הן עובדות

מאת: בוני ל. גרנט, חקלאית עירונית מוסמכת

צמחים חיים כמונו ויש להם מאפיינים פיזיים שעוזרים להם לחיות בדיוק כמו אנשים ובעלי חיים. מהן סטומטה? הם למעשה מתנהגים כמו פיות זעירות ועוזרים לצמח לנשום. למעשה, השם סטומטה מגיע מהמילה היוונית לפה. סטומטה חשובה גם לתהליך הפוטוסינתזה.

מהן סטומטה?

צמחים צריכים לצרוך פחמן דו חמצני. פחמן דו חמצני הוא חלק חיוני בפוטוסינתזה. הוא מומר באנרגיה סולארית לסוכר שמזין את צמיחת הצמח. סטומטה מסייעת לתהליך זה על ידי קצירת הפחמן הדו חמצני. נקבוביות צמח הסטומה מספקות גם גרסת צמח לנשיפה בה הן משחררות מולקולות מים. תהליך זה נקרא זרימה ומשפר את צריכת התזונה, מקרר את הצמח ובסופו של דבר מאפשר כניסת פחמן דו חמצני.

בתנאים מיקרוסקופיים, סטומה (סטומה אחת) נראית כמו פה זעיר עם שפתיים דקות. זהו למעשה תא, הנקרא תא שמירה, המתנפח לסגור את הפתח או מתנפח כדי לפתוח אותו. בכל פעם שהסטומה נפתחת, מתרחשת שחרור מים. כאשר הוא סגור, החזקת מים אפשרית. זהו איזון זהיר לשמור על סטומה פתוחה מספיק כדי לקצור פחמן דו חמצני אך סגור מספיק כדי שהצמח לא יתייבש.

הסטומטיות בצמחים ממלאות למעשה תפקיד דומה למערכת הנשימה שלנו, אם כי הכנסת חמצן אינה המטרה, אלא גז אחר, פחמן דו חמצני.

מידע על סטומטה צמחית

סטומטה מגיבה לרמזים סביבתיים כדי לדעת מתי לפתוח ולסגור. נקבוביות צמח הסטומטה יכולות לחוש בשינויים סביבתיים כגון טמפרטורה, אור ורמזים אחרים. כאשר השמש עולה, התא מתחיל להתמלא במים.

כאשר תא השמירה נפוח לחלוטין, מצטבר לחץ ויוצר נקבובית ומאפשר בריחה של מים והחלפת גז. כאשר סטומה סגורה, תאי השמירה מלאים באשלגן ובמים. כאשר סטומה פתוחה, היא מתמלאת באשלגן ואחריה זרם מים. צמחים מסוימים יעילים יותר בשמירה על פתיחת הסטומה שלהם מספיק כדי לאפשר CO2 להיכנס אך להפחית את כמות המים שאבדו.

בעוד שנשיפה היא פונקציה חשובה של סטומטה, איסוף CO2 חיוני גם לבריאות הצמחים. במהלך הזרימה, הסטומה מפטרת את תוצרי הלוואי של הפוטוסינתזה - חמצן. הפחמן הדו-חמצני שנקצר הופך לדלק לייצור תאי הזנה ותהליכים פיזיולוגיים חשובים אחרים.

סטומה נמצאת באפידרמיס של גבעולים, עלים וחלקים אחרים של הצמח. הם נמצאים בכל מקום במטרה למקסם את קציר האנרגיה הסולארית. על מנת שתתרחש פוטוסינתזה, הצמח זקוק ל 6 מולקולות מים על כל 6 מולקולות של CO2. בתקופות יבשות במיוחד הסטומה נשארת סגורה אך הדבר יכול למזער את כמות האנרגיה הסולארית והפוטוסינתזה המתרחשת ולגרום להפחתת מרץ.

מאמר זה עודכן לאחרונה בתאריך

קרא עוד על טיפים ומידע לגינון


מבנה ופונקציות של סטומטה בצמחים

מבנה ופונקציות של stomata בצמחים

סטומטה הם פתחים זעירים או נקבוביות ברקמת הצמח המאפשרים החלפת גז. נקבוביות זעירות שנמצאות בדרך כלל בעלה להחלפת גז ונשיפה נקראות סטומטה. הם נמצאים בדרך כלל בעלים של צמחים וניתן למצוא אותם גם בגבעולים ובחלקים אחרים של צמחים. בפשטות, כאשר בודקים עלה במיקרוסקופ, אנו צופים בנקבוביות קטנטנות רבות, הנקראות ביחד קולבנות. חילופי הגז המתרחשים כאשר הסטומטיות פתוחות מאפשרים פוטוסינתזה. פוטוסינתזה היא התהליך שבו צמחים ממירים את אור השמש לאנרגיה שמישה.

עמדה: הסטומטה קיימת בחלק הירוק של העלה, הגבעול, הגביע הירוק והשכבה החיצונית הירוקה של הזוהר. הם הפתחים הדקות, הנמצאים בדרך כלל באפידרמיס העלים. סטומטה קיימת על גבי האפידרמיס התחתון של העלים הגביים, האפידרמיס העליון והתחתון של עלים בודדים וחלקם על העלים הצפים של צמחי מים. זה ממלא תפקיד משמעותי בכך שהוא מאפשר תנועה של גזים כגון חמצן, פחמן דו חמצני ואדי מים להתפזר בין פני השטח הפנימיים והחיצוניים של רקמות הצמח.

  • נקבוביות הסטומטיות זעירות מאוד ומכוסות בתאי שמירה בצורת סהר. הם הנקבוביות הזעירות שנמצאות במשטח האפידרמיס של העלים.
  • דופן התא המקיף את הסטומה הוא קשוח, גמיש ודק יותר. הקיר החיצוני של תאי השומר דק והקיר הפנימי עבה. הקיר הפנימי של תא השמירה לכיוון הסטומטה הוא עבה יותר לעומת הקירות החיצוניים. כל תא שמירה מכיל ציטופלזמה, גרעין ושפע של כלורופלסטים.
  • תאי הגארד הם תאים מיוחדים בצורת שעועית, שנמצאים סביב הסטומה ומחוברים בשני הקצוות.
  • המיקרופיברלים מכוונים בצורה רדיאלית ולא אורכית. זה עוזר לסטומטיות להיפתח בקלות.
  • בעלה דו-צדדי-גבי dorsiventral, מספר הסטומטיות גדול יותר על המשטח התחתון בהשוואה למשטח העליון. הסתגלות זו מסייעת בהפחתת אובדן המים.
  • יש תא אוויר גדול ויחיד מתחת לנקבובית השרירים.

פונקציות של stomata:

שני הפונקציות העיקריות של הסטומטה הן לאפשר צריכת פחמן דו חמצני ולהגביל את אובדן המים עקב אידוי. סטומטה מאפשרת לצמח לקחת פחמן דו חמצני, הדרוש לצורך פוטוסינתזה. הם גם עוזרים להפחית את אובדן המים על ידי סגירה כאשר התנאים חמים או יבשים. חילופי הגזים (CO2 ו- O2) בין החללים הבין-תאיים של תאי הצמח והאוויר החיצוני מתרחש דרך הסטומטה במהלך הפוטוסינתזה. במהלך הנשימה הצמחים מקבלים O2 ושחרר את CO2 דרך stomata.


מה הפונקציה של סטומטה?

סטומטה הם הפתחים הזעירים שעל פני העלה של הצמח. פתח יחיד נקרא סטומה. תפקידה העיקרי של סטומטה הוא חילופי גזים, שלא כמו המקבילה האנושית לנשימה.

איך פועלים סטומטה? הסטומטות דומות לנקבוביות בעור בחלקו התחתון של עלה צמחי על בסיס היבשה. תפקידם העיקרי הוא לקחת פחמן דו חמצני ולשחרר חמצן. הסטומטה נפתחת ונסגרת כדי לאפשר החלפת גז זו. המונח הטכני להחלפת גז והחלפת מים זה הוא זרימה. צמחים לוקחים את הפחמן הדו חמצני ומפרידים אותו לאטומי פחמן דו חמצני ולאטומי חמצן. הצמח לוקח את הפחמן החיוני לחייו ולצמיחתו ואז אטומי החמצן מתחברים לאטומי מימן חופשיים ויוצרים מים. מים אלה והחמצן שבתוכם משוחררים לאטמוספירה דרך הסטומטה. עם זאת, מים חיוניים לקיומו של הצמח, משמעות הדבר היא שיש צורך במנגנון להחלפת המים שאבדו בזרימתם.

כיצד סטומטה מווסתת את הזרמת הדם? מאחורי כל סטומטה יש זוג תאי שמירה. מחשבים שתאים אלה נפתחים ונסגרים כדי להקל על צריכת המים ושחרורם, אם כי ייתכן שיש להם פונקציות לא ידועות אחרות. צריכת מים ושחרורם מקלה על ידי לחץ אוסמוטי. לחץ אוסמוטי הוא הלחץ שנוצר על ידי מים הנעים על פני קרום חדיר כגון עלה צמח. מים יזרמו באופן טבעי לעבר הריכוז הגבוה ביותר של אטומים, יונים ומולקולות בנוזל. האמונה כי לחץ זה גורם לתאי השמירה להיפתח ולהיסגר. ככל שיש לצמח יותר מים כך תאי השמירה ייפתחו בתדירות גבוהה יותר. לעומת זאת, ככל שיש לצמח פחות מים, תאי השמירה ייפתחו בתדירות נמוכה יותר.

סטומטה ופוטוסינתזה סטומטה הם קריטיים לתהליך הפוטוסינתזה. פוטוסינתזה היא תהליך המרת אנרגיית האור לאנרגיה כימית שתאוחסן בתוך צמח ירוק לשימוש מאוחר יותר. צמח ירוק צריך לקחת אור שמש כדי ליצור את מקור המזון שלו. האנרגיה מאור מייצרת תגובה כימית בתוך הצמח. תגובה כימית זו מתפרקת ומסדרת מחדש את המולקולות, שהופכות את המים והפחמן הדו-חמצני לגלוקוז, סוכר פשוט, שמזין את הצמח בתורו. כאשר הגלוקוז נוצר נוצר חמצן ואז הוא מתפזר דרך הסטומטיות.

השפעה על הסביבה על הסטומטה לחום ולקור יש השפעה על תפקוד הסטומטה. יותר מדי חום יכול לגרום לכך שהסטומטה תישאר פתוחה וייתכן שתנקז את הצמח ממקור המים שלה. יותר מדי קור יכול להאט או להפחית את תהליך הסטומטה, ומאפשר לו לשמור יותר מדי מים, שעלולים להתגבש לקרח ולהרוג את הצמח. כימיקלים, כמו אלה המשמשים לאבקת יבולים, עלולים להיכנס לצמח דרך הסטומטה, אם כי זה עדיין לא הוכח סופית. מכיוון שהסטומטה היא פתח ממשי למבנה הפנימי של הצמח, זה יכול להיות דרך המעבר של פתוגנים להדביק את הצמח. ההערכה היא שתאי השמירה עשויים למלא תפקיד בהגנה על הצמח מפני זיהומים שהוכנסו דרך הסטומטה.


שליטה על תנועת השרירים ותפקידם בהתמצאות ובפוטוסינתזה

בצמחים 99% מהמים שנלקחים מהשורשים משתחררים לאוויר כאדי מים. עוּבדָה! ביום אחד 200 עד 400 ליטר מים יכולים ללכת לאיבוד על ידי עץ נשיר אחד הגדל בקיץ טמפרטורה!

אובדן מים באמצעות אדי מים נקרא זגירה, זה עשוי לכלול כל חלק מעל הקרקע בגוף הצמח. עלי הצמח הם האיברים העיקריים של נשיפה והסטומטה הם הצינור לאובדן מים.

זרימת יתר (תפוקה עולה על קלט) עוצרת / מאטה את צמיחתם של צמחים רבים והורגת צמחים רבים על ידי התייבשות. לסטומטה יש התאמות מיוחדות שיוזכרו בקרוב כדי למזער את אובדן המים תוך קידום רכישת CO2.

לציפורן משמש כמחסום יעיל לאובדן מים

לציפורן השעווה עלה מהווה מחסום יעיל לתנועת מים. ההערכה היא שרק כ -5% מאובדן המים מהעלים הוא באמצעות לציפורן. לציפורן השעווה מגבילה את הדיפוזיה דרך העלה כך שאדי מים וגזים אחרים חייבים להיכנס ולצאת דרך סטומטת העלים.
כל עוד הסטטומיות סגורות לחלוטין והטמפרטורה יציבה אז האוויר הכלול בעלה יהיה 'בדרך כלל' רווי באדי מים.

לציפורן השעווה ברוב הצמחים מונעת החלפת גזים אם כי הדבר תלוי בעובי ובהרכב הציפורן. מכיוון שרמת דיפוזיית הגזים דרך העלה נמוכה כל כך, פתיחתם וסגירתם של הסטומטיות שולטת בחילופי אדי מים וגזים אחרים על פני העלה.

פתיחה וסגירה של סטומטה


תודות

המחבר חב מאוד לפרופסור B. O. Jun באוניברסיטה הלאומית Kangnung על סקירתו והתיקון הנדיב של מאמר זה.

עבודה זו נתמכה במענק המחקר של האוניברסיטה הלאומית צ'ונגבוק בשנת 2008.

גישה חופשית

מאמר זה מופץ בתנאים של הרישיון Creative Commons ייחוס לא מסחרי המאפשר שימוש, הפצה והעתקה לא מסחריים בכל מדיה כלשהי, בתנאי שהמחבר / ים המקוריים יזכו.