Language
Country/Area
No result found
Секреты дыхания растений: почему устьица называют «ртами растений»
В природе процесс дыхания растений сильно отличается от дыхания человека, но не менее важен. Для газообмена растения используют специализированные структуры, называемые устьицами. Эти крошечные отверстия необходимы для выживания и роста растений, поскольку позволяют им поглощать углекислый газ и выделять кислород. Почему устьица в шутку называют «ртами растений»? Сегодня мы более подробно рассмотрим этот невероятный биологический процесс.
Структура и функции пор
Устьица — это отверстия в эпидермисе растений, обычно расположенные на поверхности листьев и стеблей. Каждое устьице окружено двумя специальными замыкающими клетками, которые могут открываться и закрываться, регулируя размер устьица, тем самым контролируя поток газов внутрь и наружу. Этот процесс особенно важен для растений при фотосинтезе и дыхании.
Функция устьиц — пропускать кислород из воздуха внутрь листа и выделять синтезированный углекислый газ.
Как работают поры
В течение дня устьица обычно открыты. Это происходит потому, что в условиях высокой интенсивности света вода из замыкающих клеток проникает в клетки посредством процесса, называемого «осмосом», увеличивая тургорное давление клетки. В этом состоянии в листья может поступать не только углекислый газ для фотосинтеза, но и выделяться водяной пар; этот процесс называется транспирацией. Благодаря этим двум процессам растения могут поглощать необходимое количество углекислого газа и контролировать потерю воды.
Дыхание растений тесно связано с водным балансом, поэтому открытие и закрытие устьиц имеет решающее значение для выживания.
Адаптация к окружающей среде и поведение устьиц
Количество, размер и распределение устьиц различаются у разных видов растений. Как правило, у двудольных растений устьица в основном расположены на нижнем эпидермисе листьев, тогда как у однодольных растений, таких как лук и кукуруза, количество устьиц одинаково на верхнем и нижнем эпидермисе. Кроме того, устьица плавающих листьев могут присутствовать только на верхнем эпидермисе, тогда как у погруженных листьев устьица могут вообще отсутствовать. Такое изменение позволяет растению эффективно поглощать углекислый газ и удерживать воду в различных условиях окружающей среды.
Связь между устьицами и изменением климата
По мере усиления изменения климата поведение устьиц также может измениться. Исследования показали, что многие растения очень чувствительны к изменениям освещенности и уровня углекислого газа. Например, при воздействии высокой концентрации углекислого газа растения сокращают количество устьиц, чтобы защитить себя от чрезмерной потери воды. Эта адаптация также снижает транспирацию растений, помогая экономить драгоценную воду.
Столкнувшись с изменением климата, стратегии выживания растений неизбежно изменятся, и реакция устьиц является важной их частью.
Развитие пор
Нельзя сказать, что устьица всегда существовали у растений; их эволюцию можно проследить до ранних стадий эволюционной истории растений. Согласно исследованию, устьица могли произойти от водорослевых предков растений и появились в то время, когда растения успешно вышли на сушу и открыли совершенно новую экосистему. Этот процесс свидетельствует о том, что способность растений использовать устьица стала ключевым фактором их выживания.
Как защитить устьица от вредных микробов
Хотя устьица являются каналами, по которым растения получают углекислый газ, они также становятся путями проникновения патогенов. Исследования показали, что растения могут чувствовать присутствие патогенов и реагировать соответствующим образом. Когда растение заражено патогеном, устьица немедленно закрываются, чтобы предотвратить проникновение новых патогенов. Этот механизм самозащиты важен для выживания растений.
Будущие проблемы и возможные решения
По мере усиления глобального изменения климата растения сталкиваются с беспрецедентными проблемами. Изменение климата влияет на поведение устьиц, что, в свою очередь, изменяет рост и развитие растений. Оптимизация функции устьиц для адаптации к постоянно меняющейся окружающей среде станет важным направлением будущих исследований в области растениеводства.
В этой дышащей тайне растений мы видим, что устьица, как «рот растений», играют незаменимую роль в выживании растений. Как этот процесс влияет на всю экосистему?
