Stomata (stomāti) — augu poras gāzu apmaiņai un transpirācijai
Stomata (stomāti) — kā augu poras regulē gāzu apmaiņu, fotosintēzi un transpirāciju; uzzini to uzbūvi, darbību un nozīmi augiem.
Botānikā stoma (arī stomāts; daudzskaitlī stomata) ir maza atverīte vai poriņa, kas tiek izmantota gāzu apmaiņai. Tās lielākoties atrodas augu lapu apakšpusē. Gandrīz visiem sauszemes augiem ir stomas.
Funkcijas un nozīme
Stomatām ir divas galvenās funkcijas. Pirmā ir gāzu apmaiņa, t. i., oglekļa dioksīda uzņemšana un skābekļa izdalīšana, kas ir būtiski fotosintēzei. Otrā ir transpirācijas process — caur stomatām atmosfērā nonāk arī ūdens tvaiks, kas veicina ūdens un minerālvielu transportu caur augu, kā arī palīdz lapu atdzesēties.
Īpašības un uzbūve
Poras veido šūnu pāris, ko sauc par aizsargšūnām. Tās, atveroties vai aizveroties, regulē atveres lielumu. Bieži pie aizsargšūnām atrodas arī tā sauktās palīgsūnas (subsidiary cells), kas var sekmēt stomatas darbību un struktūru. Stomata poru platums un forma var atšķirties atkarībā no sugas — daļai sugu pora ir platāka, citām šaura vai iegrimaļojuma tipa.
Fizioloģija un atvēršanās mehānisms
Cilvēks var redzēt tikai rezultātu — atvērtu vai aizvērtu poru —, taču mehānisms ir biķerīgs un vielmaiņas vadīts. Lai atvērtu aizsargšūnu, šajās šūnās aktivizējas H+-ATPāzes (protonu pumpji), kas izsūknē protonus (ūdeņraža jonus, H+) no šūnas uz ārpusi. Tas izmaina membrānas potenciālu, ļaujot iekļūt kālija joniem (K+), anjoniem un organiskajām vielām (piem., malāta formai), kuru dēļ pieaug osmotiskais spiediens un ūdens ieplūst šūnā. Šūnas piepildās ar ūdeni, palielinās turgors un aizsargšūnas atveras.
Stomatu aizvēršanās bieži iniciē hormons abscizīnskābe (ABA) stresa apstākļos (piem., sausumā). ABA ierosina anjonu un kālija izplūdi no aizsargšūnām, ūdens izplūdi un turgora pazemināšanos, kā rezultātā pora aizveras. Gaisma (it īpaši zilā gaisma) veicina atvēršanos, bet tumsa un sauss gaiss bieži veicina aizvēršanos.
Vides ietekme un adaptācijas
Stomatu darbība ir kompromiss starp CO2 uzņemšanu fotosintēzei un ūdens zudumu. Dažādi augi attīstījuši pielāgojumus, lai optimizētu šo kompromisu:
- Hypostomatous sugas: stomatas galvenokārt lapas apakšpusē (vairums sauszemes augu).
- Amphistomatous sugas: stomatas abās lapas pusēs (biežāk ātras augšanas vai sauszemes augos, kur ir liels gāzu apmaiņas pieprasījums).
- Epistomatous sugas: stomatas galvenokārt lapas augšpusē (piem., ūdensaugos ar lapām uz ūdens virsmas).
- Sausumizturīgi adaptāti (xerofyti): samazināts stomatu skaits, iegrimušas poras, blīvas matiņu virsmas vai vasks, kas samazina ūdens zudumu.
- CAM augi: atver stomatas naktī, lai samazinātu transpirāciju dienas karstumā.
- Akvatiķi: daudzi ūdens augi stomatas nav vai tās atrodas tikai uz lapas virsmas virs ūdens.
Loma augos un ekoloģiskā nozīme
Stomatu darbība ietekmē ūdens izmantošanas efektivitāti (WUE), augu izaugsmi un fotosintēzes efektivitāti. Transpirācija veido negatīvu spiedienu, kas palīdz pacelt ūdeni no saknēm uz lapām. Stomatas regulē arī gāzu sastāvu lapās un ir svarīgas reaģējot uz klimata faktoriem — temperatūru, mitrumu, CO2 koncentrāciju un gaismas intensitāti.
Mērīšana un pētījumi
Pētījumos bieži mēra stomatu blīvumu (stomata skaits uz mm2) un stomatu indeksu, kas aprēķināms kā S = (s / (e + s)) × 100, kur s ir stomatu skaits, bet e ir epidermas šūnu skaits tajā pašā laukā. Šie rādītāji palīdz salīdzināt augu sugu pielāgošanos videi, novērtēt vietējo klimata ietekmi un pētīt evolūcijas tendences.
Kopsavilkums
Stomatas ir mikroskopiskas, bet vitāli svarīgas augu struktūras, kas ļauj mainīt gāzu apmaiņu un regulēt ūdens zudumu. To darbība ir sarežģīta fizioloģiska sistēma, ko ietekmē gaisma, ūdens pieejamība, hormoni un apkārtējā vide. Pētījumi par stomatām sniedz svarīgu informāciju par augu adaptācijām, lauksaimniecības resursu efektivitāti un klimata izmaiņu ietekmi uz augiem.
Lapas stoma zem mikroskopa
Augu stoma aizsargšūnas. Hloroplasti šajā attēlā izskatās sarkani.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir stoma?
A: Stoma ir maza atverīte vai poriņa, kas atrodas uz augu lapām un stublājiem.
J: Kur augos ir stomas?
A: Stomas galvenokārt ir atrodamas augu lapu apakšējā virspusē.
J: Kāda ir galvenā stomatu funkcija?
A: Galvenā stomu funkcija ir gāzu apmaiņa, kas ietver oglekļa dioksīda uzņemšanu un skābekļa izdalīšanos.
J: Kāds ir transpirācijas process augos?
A: Transpirācija augos ir process, kurā ūdens tvaiks caur stomatu porām nonāk atmosfērā.
J: Kā tiek regulēts stomas atvēruma lielums?
A: Stomas atveres lielumu regulē pāris šūnu, ko sauc par aizsargšūnām, kuras var atvērt vai aizvērt poras.
J: Kā atveras aizsargšūnas?
A: Sargšūnas atveras, sūknējot tajās protonus (ūdeņraža jonus, H+), kas izraisa ūdens iekļūšanu šūnās un to piepildīšanu, un tad stoma atveras.
J: Kāpēc augiem ir vajadzīgas stomas?
A: Augiem ir vajadzīgas stomas gāzu apmaiņai, jo īpaši oglekļa dioksīda uzņemšanai un skābekļa izdalīšanai, kā arī transpirācijas procesam.
Meklēt