Lapa — auga orgāns un fotosintēzes nozīme: uzbūve, funkcijas, veidi
Lapa: visu par lapu uzbūvi, funkcijām, fotosintēzi un veidiem — stomas, krāsu maiņa, mūžzaļie vs. lapkoki, adaptācijas un interesanti fakti.
Lapa ir virszemes auga orgāns, un tā parasti ir zaļa. Tās galvenās funkcijas ir fotosintēze, gāzu apmaiņa un ūdens iztvaikošana (transpirācija). Lapas bieži ir plakanas un plānas, lai tās absorbētu pēc iespējas vairāk saules gaismas un lai gaisma varētu iekļūt līdz šūnās esošajiem hloroplastiem. Lielākajai daļai lapu ir stomas, kas atveras un aizveras. Tās regulē oglekļa dioksīda, skābekļa un ūdens tvaika apmaiņu ar atmosfēru, tādējādi palīdzot fotosintēzei un ūdens apritei auga audos.
Uzbūve
Tipiska lapa sastāv no:
- Vējlapas (lapiņas, lamina) — plata daļa, kur notiek lielākā daļa fotosintēzes.
- Vaiskas (epidermas) slānis — epidermas šūnas bieži ir pārklātas ar vaskišķo kutikulu, kas samazina ūdens zudumu.
- Mesofils — lapas iekšējais audi ar divām galvenajām zonām: palisādes parenhīma (blīvi sakārtotas šūnas ar daudz hloroplastiem, galvenā fotosintēzes vieta) un porainā (spongey) parenhīma, kur notiek gāzu apmaiņa.
- Asiņu sistēma (zariņveida vēnas) — vaskulārie audi (ksilema un floēma) nodrošina ūdens, minerālvielu piegādi un fotosintēzes produktu transportu.
- Petiole (lapiņas kāts) — savieno lapu ar stumbru un atbalsta lapu pozīciju attiecībā pret gaismu.
Funkcijas
- Fotosintēze: hloroplastos saules gaisma tiek pārvērsta ķīmiskajā enerģijā, oglekļa dioksīdu un ūdeni pārveidojot par cukuriem un izdalot skābekli.
- Gāzu apmaiņa: stomas regulē oglekļa dioksīda uzņemšanu un skābekļa izdalīšanu.
- Transpirācija: ūdens iztvaikošana caur stomām, kas palīdz auga temperatūras regulācijā un ūdens un barības vielu pārvadē no saknēm.
- Uzglabāšana un specializētas funkcijas: dažas lapas uzglabā barības vielas (piem., sīpolu mēlīs), citas ir pārveidotas par aizsardzības orgāniem (spikes, skujas) vai pieķeršanās orgāniem (tendrilas).
Veidi un pielāgojumi
Lapas var būt ļoti atšķirīgas atkarībā no vides:
- Vienkāršas un sastāvaļas lapas: vienkārša lapa ir viena nepārrauta lapiņa, bet sastāvā lapa dalīta vairākos lapiņos (lapiņu kopas).
- Skadi un skujas: koniferu skujas un dažu putekšaugu skaliņas ir pielāgojušās sausumam ar mazāku virsmas laukumu un biezāku kutikulu.
- Ūdensaugi: hidrofitu lapas bieži ir plānākas, ar stomām uz virsmas, kas tieši saskaras ar gaisu, un mazu kutikulu.
- Saulainās un ēnainās lapas: saulainajām lapām parasti ir biezāks mesofils un vairāk hloroplastu, ēnainajām — plānākas un plašākas, lai noķertu vājāku gaismu.
Sezonālās pārmaiņas
Augi ar lapām visu gadu ir mūžzaļie augi, bet tie, kuriem lapas nokrīt, ir lapu koki. Rudenī lapas bieži tiek zaudētas: pirms nomaiņas pavasarī vai rudenī, hlorofils izzūd un parādās karotinoīdi un antociāni, tāpēc lapas krāsojas oranžā, dzeltenā vai sarkanā krāsā. Lapu atdalīšanos nodrošina abscīcijas (nolaušanas) slānis pie lapiņas kāta pamatnes.
Lielums un forma
Lapām ir dažādas formas un izmēri: no mikroskopiskām līdz ļoti lielām tropu sugām. Lielākā nedalītā lapa kādai sugai tropu apvidos var būt ārkārtīgi liela — dažiem augiem Borneo tropisko lietus mežu purvainās vietās viena lapa var sasniegt ievērojamu diametru un virsmas laukumu (rādīts piemērs var pārsniegt desmit pēdu diametru un ~30 kvadrātpēdas, apmēram 2,8 m²). Tomēr neatkarīgi no izmēra, lapas parasti ir pietiekami plānas, lai oglekļa dioksīds ātri izplatītos šūnās un fotosintēze būtu efektīva.
Ekoloģiskā un cilvēku nozīme
- Lapas ir pamata ražotāji pārtikas ķēdē — tās ražo organiskās vielas, uz kurām balstās dzīvnieki un cilvēki.
- Tās piedalās oglekļa ciklā, absorbējot CO2 un palīdzot klimata regulēšanā.
- Cilvēkiem lapas kalpo arī par pārtiku, ārstniecības izejvielām, dekoratīviem materiāliem un izolāciju.
Kopsavilkumā: lapa ir daudzfunkcionāls auga orgāns ar sarežģītu uzbūvi, kur fotosintēze, gāzu apmaiņa un transpirācija notiek rūpīgi regulētā veidā. Lapu daudzveidība atspoguļo augiem nepieciešamās pielāgošanās stratēģijas dažādās dzīvesvidēs.
Dižskābarža lapas
Nicotiana alata lapas epidermas SEM attēls, kurā redzami trihomāti (matiņiem līdzīgi piedēkļi) un kuņģi (acu formas spraugas, redzamas ar pilnu izšķirtspēju).
Lapām var būt dažādas formas. Bioloģijas daļu, kas pēta lietu formas, sauc par morfoloģiju.
Anatomija
Lapa ir augu orgāns, un to veido regulāra audu kopums. Galvenās audu sistēmas ir šādas:
- Epiderma, kas pārklāj ādas augšējo un apakšējo virsmu.
- Mezofils (saukts arī par hlorenhīmu) lapas iekšpusē, kurā ir daudz hloroplastu.
- Vēnu (asinsvadu audu) izvietojums.
Epiderma
Epiderma ir ārējais šūnu slānis, kas pārklāj lapu. Tā veido robežu, kas atdala auga iekšējās šūnas no ārējās vides.
Epidermu klāj poras, ko sauc par stomātēm. Katru poru no abām pusēm ieskauj hloroplastus saturošas aizsargšūnas un divas līdz četras palīgšūnas, kurās nav hloroplastu. Stomu kompleksa atvēršanās un aizvēršanās regulē gāzu un ūdens tvaiku apmaiņu starp ārējo gaisu un lapas iekšpusi. Tas nodrošina fotosintēzi, neļaujot lapai izžūt.
Mezofils
Lielāko daļu lapas iekšpuses starp epidermas augšējo un apakšējo slāni veido audi, ko sauc par mezofilu (grieķu valodā "lapas vidusdaļa"). Šis asimilācijas audums ir galvenā vieta, kur augā notiek fotosintēze. Fotosintēzes produkti ir cukuri, kurus augu šūnās var pārvērst citos produktos.
Papardēm un lielākajai daļai ziedaugu mezofils ir sadalīts divos slāņos:
- Augšējais palisādes slānis, kas sastāv no cieši sakārtotām, vertikālām, vienu līdz divas šūnas biezām šūnām. Tās šūnās ir daudz hloroplastu. Hloroplasti pārvietojas, izmantojot procesu, ko sauc par "ciklozi". Nelielā šūnu atdalīšana nodrošina maksimālu oglekļa dioksīda absorbciju. Saules lapām ir daudzslāņains palisādes slānis, bet ēnas lapām tuvāk augsnei - vienslāņains.
- Zem palisādes slāņa atrodas porainais slānis. Sēkļainā slāņa šūnas ir vairāk noapaļotas un nav tik cieši sakārtotas. Starp šūnām ir lielas gaisa spraugas. Šajās šūnās ir mazāk hloroplastu nekā palisādes slāņa šūnās. Epidermas poras jeb stomas atveras kambarīšos, kas ir savienoti ar gaisa spraugām starp sūkļainā slāņa šūnām.
Lapām parasti ir zaļa krāsa, ko nodrošina hlorofils, kas atrodas hloroplastos. Augi, kuriem trūkst hlorofila, nespēj fotosintētiski attīstīties.
Vēnas
Dzīslas" ir blīvs tīkls, ko veido ksilēma, kas nodrošina fotosintēzi ar ūdeni, un flēma, kas aizvada fotosintēzes laikā radušos cukurus. Dzīslu izvietojumu sauc par "dzīslojumu".
Divās galvenajās blakussēkļu grupās dzīslojumu raksts atšķiras. Viendīgļlapjiem augiem dzīslojums parasti ir paralēls, bet platlapu augiem (divdīgļlapjiem) tas ir savstarpēji savienots tīkls.
Mati
Daudzas lapas ir klātas ar trihomiem (maziem matiņiem), kuriem ir dažādas struktūras un funkcijas. Daži trihomāti ir dzelkšņi, daži ir zvīņveidīgi, daži izdala vielas, piemēram, eļļu. Gaļēdāji augi no trihomām izdala gremošanas fermentus.
Vaskveida kutikulas
Vaska kutikula ir ūdensnecaurlaidīga, caurspīdīga lapas ārējā virsma. Tā ir ūdensnecaurlaidīga, lai samazinātu ūdens zudumus (transpirāciju), un caurspīdīga, lai gaisma varētu iekļūt palisādes šūnā.
Dzīslu sazarošanās taro lapas apakšpusē
Plēsīgā auga Drosera capensis lipīgie trihomāti ar notvertu kukaiņu
Forma
Lapu izskats uz auga ir ļoti atšķirīgs. Tuvu radniecīgiem augiem ir vienāda veida lapas, jo tie visi ir cēlušies no kopīga priekšteča. Termini lapu formas un raksta aprakstīšanai ilustrētā veidā ir attēloti vietnē Wikibooks.
Pamata veidi
- Likofītiem ir mikrofilas lapas.
- Papardēm ir lapotnes
- Skujkoku lapām parasti ir adatu, auss vai zvīņveida forma.
- Cerošu (ziedošu augu) lapas: standarta formā ir vārpiņas, vārpstiņa un plēksna.
- Apvalka lapas (veids, kas sastopams lielākajai daļai zālaugu)
- Citas specializētas lapas (piemēram, Nepenthes)
Izvietojums uz stublāja
Lai aprakstītu lapu izvietojumu (fitotaksiju), parasti lieto dažādus terminus:
- Aizvietotājs - secīgās lapas pārmaiņus gar stublāju.
- Pretstats - divas struktūras, pa vienai katrā stublāja pretējā pusē, parasti lapas, zari vai zieda daļas.
- Vijveida - katrā stublāja punktā vai mezglā ir trīs vai vairāk lapu.
Lapas veido spirāles formu, kas centrēta ap stublāju, ar (atkarībā no sugas) vienādu atzarojuma leņķi. Šie leņķi ir likumsakarīgi, un tie atbilst Fibonači secības skaitļiem. Tas nodrošina vislabāko iespēju lapām uztvert gaismu.
Asmeņa sadalījumi
Var raksturot divas galvenās lapu formas, ņemot vērā to, kā ir sadalīta lāpstiņa (lamina).
- Vienkāršai lapai ir nedalīta plūksna. Tomēr lapas forma var būt veidota no daivām, bet atstarpes starp daivām nesniedzas līdz galvenajai dzīslai.
- Saliktajai lapai ir pilnībā sadalīta plēksne, un katra plēksnes lapiņa ir atdalīta gar galveno vai sekundāro dzīslu. Tā kā katra lapiņa var izskatīties pēc vienkāršas lapas, lai atpazītu saliktu lapu, ir svarīgi noteikt, kur atrodas vārpstiņa. Saliktās lapas ir raksturīgas dažām augstāko augu dzimtām, piemēram, Fabaceae dzimtas augiem. Saliktu lapu vai lapotnes vidējo dzīslu, ja tāda ir, sauc par vārpstiņu.
Petioles
Dažām lapām ir lapu kātiņš. Sēkļainajām lapām tā nav: asmens ir piestiprināts tieši pie stublāja. Dažkārt lapas plēksne apņem stublāju, radot iespaidu, ka dzinums izaug caur lapu.
Dažām akāciju sugām, piemēram, koa kokam (Acacia koa), lapu plātnes ir paplašinātas vai paplašinātas un darbojas kā lapu plātnes; tās sauc par filodēm. Fīloda galotnē var būt vai nebūt parastas plūksnainās lapas.
Stipuli
Stipule, kas ir uz daudzu divdīgļlapju lapām, ir kā neliela lapiņa, kas atrodas abās laplapas pamatnes pusēs un atgādina nelielu lapiņu. Stipulas var būt vai nebūt izšķīlušās vai neizšķīlušās.
Baltās egles (Picea glauca) lapas ir adatveidīgas, un to sakārtojums ir spirālveida.
Šā auga lapas ir sakārtotas pa pāriem viena pret otru, bet nākamie pāri ir viens otram taisnā leņķī ("decussate") gar sarkano stublāju. Pievērsiet uzmanību pumpuriem, kas attīstās šo lapu padusēs.
Lapa ar kārtainu struktūru un plūksnainu plūksnainumu
Rabarbera (Rheum rhabarbarum) apaugušie kātiņi ir ēdami.
Lapu pielāgojumi
Evolūcijas gaitā daudzām sugām lapas ir pielāgotas citām funkcijām.
- Ērkšķi palīdz aizsargāt augu no apēšanas.
- Vīnogulāji palīdz augam piestiprināties pie virsmām un kāpt kokos.
- Dažas lapas tiek izmantotas, lai uzkrātu enerģiju spuldzēs. Piemērs ir sīpols.
- Daudzi sukulenti uzkrāj ūdeni dažās lapās.
- Daži augi (epifīti) aug uz citiem augiem. Tiem nav sakņu zemē. Tie uztver lietus ūdeni.
- Gaļēdājiaugi izmanto pielāgotas lapas, lai sagūstītu savu upuri.
- Sagrieztas lapas samazina vēja pretestību.
- Sausā klimatā matiņi uz lapu virsmas aiztur mitrumu.
- Vaskaina lapu virsma samazina ūdens zudumus.
- Liels virsmas laukums nodrošina saules gaismu un ēnu augam, lai līdz minimumam samazinātu sasilšanu un ūdens zudumus.
- Vairāk vai mazāk necaurspīdīgās vai augsnē ieraktās lapās caurspīdīgi logi ļauj ieplūst gaismai.
- Sukulentu lapās tiek uzkrāts ūdens un organiskās skābes.
- Aromātiskās eļļas, indes vai feromoni, ko ražo lapu dziedzeri, atbaida zālēdājus (piemēram, eikalipts).
- Kristāliskie minerāli var būt zālēdāji (piemēram, silīcija oksīda fitolīti zālēs, rafīdi Araceae dzimtas augos).
- Ziedlapiņas piesaista apputeksnētājus.
- Tendri ļauj augam kāpt (piem., zirņiem).
- Pieziedes un "viltus ziedi" aizstāj parastās ziedu struktūras, ja īstie ziedi ir ievērojami samazinājušies (piem., Spurģes).
Puansetijas seglapas ir lapas, kas ieguvušas sarkanu pigmentāciju, lai piesaistītu kukaiņus un putnus centrālajiem ziediem, un šo adaptīvo funkciju parasti pilda ziedlapiņas (kas pašas ir evolūcijas rezultātā pārveidotas lapas).
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir lapa?
A: Lapa ir virszemes auga orgāns, kas parasti ir zaļā krāsā.
J: Kādas ir lapas galvenās funkcijas?
A: Galvenās lapu funkcijas ir fotosintēze un gāzu apmaiņa.
J: Kāpēc lapas parasti ir plakanas un plānas?
A: Lapas parasti ir plakanas un plānas, lai tās varētu absorbēt pēc iespējas vairāk gaismas un lai saules gaisma varētu sasniegt šūnās esošos hloroplastus.
J: Ko lapās dara stomas?
A: Stomatas uz lapām atveras un aizveras, lai regulētu oglekļa dioksīda, skābekļa un ūdens tvaika apmaiņu ar atmosfēru.
J: Kāda veida augiem lapas ir visu gadu?
A: Augus ar lapām visu gadu sauc par mūžzaļajiem.
J: Kad lapu koki nokrīt lapas?
A: Lapu koki parasti nokrīt rudenī, pirms nomaina krāsu.
J: Kā hlorofils piešķir augiem zaļo krāsu?
A: Hlorofils, kas atrodas hloroplastos, fotosintēzes procesā piešķir augiem zaļo krāsu.
Meklēt