Устьица листа

Что такое устьица листа

 

 

Устьица – специализированные замыкающие клетки эпидермиса листа растений. Устьица являются главной структурой для обеспечения процессов газообмена и транспирации (транспирация – испарение воды листьями). Две замыкающие клетки раскрываются и закрываются в соответствии с нуждами растения. Устьичная щель служит началом канала к движению воздуха.

 

Лист – не такая простая структура, какой может казаться на первый взгляд. Он является целой системой, которая может нормально существовать только при наличии работы всех её структур. Одной из таких незаменимых частей служат устьица.

 

Устьица являются подобием двери – закрываются при отсутствии передвижения и нужды сохранения единения и открываются, если необходимо обеспечить изменения.

 

Особенности устьица листа

 

Устьице – оригинальная структурная часть листа растения. А в связи с этим они имеют ряд особенностей, которые выделяют ботаники.
• Устьице состоит всего из двух клеток.
• Клетки устьица могут работать только при условии изменения тургорного или осмотического давления, наличии сахара (глюкозы) и крахмала. Это могут обеспечить зелёные хлоропласты, имеющиеся в замыкающих клетках. Глюкоза вызывает раскрытие клеток, крахмал – их закрытие.
• Клетки устьица могут менять свою форму, чтобы образовывать щель. На форму влияние оказывают оболочки. Они имеют разную толщину в зависимости от местоположения на клетке. А тонкие оболочки растягиваются больше, чем более плотные.
• Имея общую модель раскрытия устьиц, некоторые растения могут видоизменять его, если того требуют условия жизни.
• Устьица изолированы небольшим свободным пространством от других клеток листовой пластины.
• Замыкающие клетки имеют разное расположение относительно эпидермы: они могут быть выше него, ниже или выступать наравне с соседними клетками.
• Размеры и общее количество устьиц зависит не только от особенностей вида, но и условий произрастания. Так, их характеристика может дать представление о месте роста растений.
• Устьица могут быть не только такими, чтобы выделять газы и водяные пары. Существуют устьица, способные выделять влагу в жидкой форме. Они носят название гидатод.

 

 

Расположение устьица листа

Расположение устьиц зависит от специфики самого растения. В том числе, влияет его принадлежность к классам и отделам.
Первые различия в расположении устьиц на листовой пластинке выделяют у двудольных и однодольных растений.
• Двудольные обычно содержат замыкающие клетки и сверху, и снизу листа, беспорядочно расположенные относительно других клеток. Их приблизительное количество редко одинаково – внизу их обычно больше. Так лист приспособился к тому, что сверху, где света больше, испарять излишне большое количество воды не нужно. Её напротив иногда нужно сохранять подольше. Но встречаются среди двудольных и те, что устьица содержат исключительно в нижней части. Такие листья получили название гипостоматических.
• Однодольные более разнообразны в данном плане. У них нет общих определенных стандартов расположения замыкающих клеток (кроме того, что в основном они расположены ровными рядами). Это зависит от того, как лист расположится относительно стебля. Если он расположен вертикально, количество устьиц на обеих сторонах будет относительно равным. Это листья амфистоматические.
Более интересно дела обстоят у водных растений. Плавающие на поверхности воды имеют устьица только сверху. Влага поступает с помощью кутикулы. Эпистоматические листья – те, что устьица имеют только сверху листовой пластины. Подводные растения не испытывают потребности наличия устьиц, поэтому они полностью отсутствуют.
Чуть другие особенности появляются у некоторых отделов продуцентов биоценозов.
• Суккуленты имеют устьица только на стеблях, потому что листья редуцированы до иголок.
• Хвойные содержат устьица под эндодермой. Это способствует сохранению воды во время перезимовки и засух. При этом расположение по отношению к другим клетках тоже различно:
1. они могут быть и наравне, и ниже, и выше;
2. могут образовывать ряды или быть расположенными беспорядочно.
• Мхи не содержат настоящих устьиц, есть только подобные им.

Строение устьица листа

Устьице образовано двумя изогнутыми в дугу клетками эпидермальной (покровной) ткани, концы которых соединены между собой. Это замыкающие клетки. По своей форме они напоминают бобы. Межклеточное пространство клеток получило название устьичной щели.
Объяснить название замыкающих клеток несложно – они являются своеобразным препятствием для поступления воздуха, когда сомкнуты. Но им достаточно просто разомкнуться под действием изменяющегося тургора, чтобы процесс газообмена был запущен. В этом заключается главное свойство замыкающих клеток.
В самих клетках имеется ядро и множество хлоропластов с гранами, образованными тилакоидами. Они представляют собой серповидный объемный предмет с вогнутыми стенками.
Внутренняя и внешняя полость устьица покрыта кутикулой, неравномерно утолщающей стенки клеток, которые имеют пленчатые выступы. Кутикула внешне ограничивает замыкающие клетки и даёт немного пространства вокруг них.
Устьичная щель является передним двориком. За ним имеется внутренний, образованный внутренними выступами стенок. После внутреннего дворика следует гораздо более обширный по объему межклетник. Это воздушная полость.

Функции устьица листа

Функций у устьиц на самом деле не так много. Всё сводится к тому, что они обеспечивают взаимодействие листовой пластины с окружающей средой: внутренняя среда связывается с внешней.
1. Устьица удаляют побочный продукт фотосинтеза (процесса синтеза органических веществ из неорганических листьями растения с использованием энергии солнечного света) – кислород (О2). Несмотря на то, что для растений он здесь выступает как побочный, для планеты, а именно атмосферы, он имеет огромное значение.
2. Через устьица в растение поступают углекислый газ (СО2) и кислород. Кислород идёт на дыхание и высвобождение энергии. Углекислый газ же необходим для фотосинтеза, особенно для темновой его фазы.
Функции 1 и 2 образуют одну общую – газообмен.
3. Устьица обеспечивают транспирацию. Она необходима для поддержания температуры растения: испарение воды не даёт ему перегреваться, и с помощью этого перенести жару с минимальным её влиянием на жизнедеятельность растения. Поэтому транспирация в листьях идёт активнее при чрезмерном нагревании воздуха окружающей среды или усилении порывов ветра. Способствуют устьица и противоположному процессу – сохранению воды (Н2О) внутри растения при её недостатке.

Испарение воды устьицем листа

Как было сказано ранее, этот процесс называется транспирацией. Идёт он по большей части в листьях растений – составляет от 80 до 90% транспирации по всему растению. Существует одна закономерность: транспирация тем больше, чем больше лист растения. Это связано с тем, что на большой листовой пластине размещается больше устьиц, чтобы обеспечить достаточное количество поступающих внутрь газов.
В данном процессе выделяют три основных этапа.
1. Сначала осуществляется переход воды из оболочек клеток (клеточных стенок) в межклетники. Здесь она находится в капельно-жидком состоянии, но начинается переход в парообразное состояние.
2. На втором этапе пары воды выходят в воздушную полость устьица. Устьица к этому времени уже открыты под увеличением тургорного давления: форма клеток изменилась и устьичная щель увеличилась. Преодолевая внутренний дворик, пары готовятся к выходу из листа. Если случается так, что устьица все ещё закрыты, переход воды из одного состояния в другое прекращается, процесс транспирации замедляется.
3. Заключительный этап является непосредственным выходом паров в атмосферный воздух. Когда их испарение закончится, давление уменьшается и замыкающие клетки возвращаются к закрытому состоянию.

Хлоропласты в устьицах листа

Устьица отличаются от покровной ткани листа, где они чаще всего содержатся, одной особенностью: они имеют хлоропласты. Покровная же ткань, как известно, их не содержит.
Хлоропласты устьиц имеют такое же строение, как и хлоропласты основной ассимиляционной (фотосинтезирующей) ткани. Они на свету обеспечивают фотосинтез, который обеспечивает клетки глюкозой (сахаром, углеводом). Она необходима для работы замыкающих клеток. Этот сахар оттягивает воду из близлежащих клеток, вследствие чего тургор в устьице становится выше, чем в них. По этой же причине увеличиваются оболочки устьиц. После этого клетки размыкаются для нужного движения. В этом заключается функция глюкозы как осмотически активного углевода.
Так, хлоропласты в устьицах листа – гарант их работы вследствие синтеза собственного дисахара.

Клетки устьиц листа

Уже упоминалось, что клетки устьица называются замыкающими. Они принципиально отличаются одним признаком от других окружающих их клеток. Они полностью живые и имеют свои хлорофилловые зёрна. В клетках имеются и свои крупинки крахмала. Он полимеризуется из глюкозы преимущественно ночью, после чего некоторые его крупицы так и остаются в клетках, как остаточное вещество. Этот крахмал может пойти на работу устьица, если в какой-то момент ему не хватит синтезируемого.
Толщина данных клеток различна в разных местах, особенно различна толщина их стенок. Так, стенки у устьичной щели шире, чем стенки у других эпидермальных клеток. Нужно учитывать и то, что стенки содержат целлюлозные элементы, а потому она менее эластична, чем могла бы быть.

Кожица устьица листа

Кожица устьиц образована кутикулой разной толщины. Она похожа на пленку, в некоторых местах наслаивающуюся на себя по несколько раз. Итак, что же такое кутикула?
Кутикула является слоем, который синтезируется эпидермальной тканью и покрывает её же. При этом кутикулу не считают структурной единицей, её относят к части покровного слоя. Основа кутикулы – вещество, подобное воску. Воски же являются жироподобным гидрофобным веществом. Поэтому кутикула непроницаема для воды и газов, не разрешается под действием жидкостей. Однако и она может пропускать некоторые вещества: это обеспечивается наличием в её составе и других компонентов.

Ткань устьица листа

Устьица листа – это видоизмененные клетки покровной ткани (эпидермы). Они изменились в связи с появлением потребности растения и обеспечили её выполнение. Ошибочно считать, что раз в устьицах имеются хлоропласты с пигментом хлорофилл, то это ткань основная. Бытует и другое мнение: замыкающие клетки образованы основной тканью, а снаружи имеется слой эпидермиса. На самом деле ткань сочетает в себе признаки нескольких, но принято считать, что устьица относятся к ткани покровной.

Устьица у плавающего листа водных растений

Плавающие листья имеют устьица только на верхней стороне пластины. Объяснить это явление совсем не сложно. Эпидермис, частью которой являются устьица, выполняет защитную функцию. В том числе, защищает лист от высыхания при неблагоприятных условиях среды с помощью кутикулы. Водные растения имеют избыточный доступ к влаге, их от высыхания защищать не нужно. А вот кислород нужен по-прежнему. В воде его количество значительно меньше, чем в атмосферном воздухе. Поэтому устьица со стороны, соприкасающейся с водой, отсутствуют или развиты не до конца: они не принесут особой пользы. И кутикула там толще, потому что угроз для листовой пластины больше.

 

 

Что происходит с устьицем при недостатке воды

Недостаток влаги – проблема нередкая. Одно дело, когда растение уже обитает в засушливых местах и уже имеет необходимые для таких условий изменения. И совсем другое, когда недостаток влаги предстаёт новым и довольно долгим явлением. Природные условия неоднородны: иногда и в местности с устойчивым уровнем влажности наступают более сухие времена.
Тогда растение ищет способы для сохранения воды, обеспечивающей многие процессы жизнедеятельности, внутри себя. Главные структуры для удаления жидкости – устьица – сначала становятся значительное меньше по сравнению со своими стандартными размерами. А после этого они становятся плотнее друг к другу. Со временем устьице просто исчезает, а его клетки вступают в другую по характеру работу с помощью иной своей составляющей – хлоропластов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Яндекс.Метрика Adblock
detector