🌿 Что такое стоматы?
Стоматы (от греч. stoma — «рот») — это микроскопические отверстия, в основном на нижней стороне листьев, через которые растения дышат и «потеют». Каждое устьице окружено двумя специализированными замыкающими клетками, которые контролируют его открытие и закрытие.
Структурно стоматы являются устьичными щелями на внешней поверхности листьев большинства растений.
Функционально стоматы играют ключевую роль в процессах газообмена и испарения воды из листьев (транспирации). Они открываются и закрываются в течение светового дня/ночи, а также в ответ на изменение доступности воды или жары.
🔬 Строение стомат
- ✅ Две замыкающие клетки
→ Имеют грушевидную или бобовидную форму
→ Содержат хлоропласты (могут фотосинтезировать!)
→ Их стенки неравномерно утолщены: внутренняя толще, чем внешняя
- ✅ Устьичная щель
→ Пространство между замыкающими клетками, через которое происходит газообмен
Когда эти клетки набухают водой (становятся тургесцентными), они изгибаются, и щель открывается. При потере воды – сжимаются, и отверстие закрывается.
🔍 Где находятся?
- В основном на нижней стороне листа (у большинства растений).
🌬️ Что делают стоматы?
1. ✅ Пропускают CO₂ внутрь листа
→ Углекислый газ нужен для фотосинтеза
2. ✅ Выпускают O₂ наружу
→ Кислород образуется как побочный продукт фотосинтеза
3. ✅ Позволяют испаряться воде (транспирация)
→ Это помогает растению охлаждаться и "тянуть" воду из корней вверх по стеблю
⚙️ Как работают?
Открытие и закрытие регулируется несколькими факторами:
➡️ Главный механизм: поступление ионов калия (K⁺) в замыкающие клетки притягивает воду осмосом → повышается тургорное давление → устьице открывается.
❗ Зачем нужны?
1. Газообмен
- Поглощение CO₂ для фотосинтеза
- Выделение O₂ как побочного продукта
2. Транспирация
- Испарение воды с поверхности листьев
- Создает "всасывающую силу", которая поднимает воду из корней к листьям
- Охлаждает растение
3. Регуляция водного баланса
- Растения "решают": получать ли больше углекислого газа или сохранять воду
⚖️ Проблемный компромисс:
> Чтобы получить CO₂ для жизни — нужно открыть стому… но тогда теряется вода!
В условиях засухи это становится серьёзной проблемой! Именно поэтому разные типы растений эволюционировали стратегии:
- C4-растения: меньше открытых часов
- CAM-растения: работают ночью!
🌵 Кактус может месяцами не открывать стому днём!
🔎 Где ещё есть?
Обычно на кожице (эпидермис) листьев.
Но иногда встречаются на молодых побегах.
У наземных покрытосеменных их миллионы!
Пример: один подсолнечник имеет ~20 000 000 (!) устьиц.
Интересно:
🔹 Лиственные деревья имеют больше устьиц сверху? НЕТ! Обратное часто правда.
🔹 Водные растения могут вообще не иметь ни одного нижнего типа… потому что им не нужна защита от испарений!
🔍 Типы стомат
Когда мы говорим о верхнем и нижнем типах стомат, имеется в виду расположение устьиц на листе:
🔝 1. Верхняя сторона листа (адаксиальная поверхность)
- Это лицевая, верхняя сторона листа — та, что обращена к солнцу.
- У некоторых растений (например, плавучих водных — как кувшинка или водяная лилия) стоматы находятся только на верхней стороне, потому что нижняя полностью в воде.
🟢 Пример:
> Лист кувшинки — стоматы только сверху. Вода не даёт газообмену происходить снизу.
🔽 2. Нижняя сторона листа (абаксиальная поверхность)
- У большинства наземных растений стоматы сосредоточены именно здесь.
- Такое расположение помогает снизить испарение воды: нижняя сторона меньше прогревается и меньше подвергается прямому воздействию ветра и солнца.
🟢 Пример:
> Пшеница, капуста, дуб — устьица преимущественно на нижней стороне.
📊 Типы распределения устьиц
У ботаников есть специальные термины для описания расположения:
Интересно: амфистоматические листья могут быть эффективнее при интенсивном фотосинтезе — больше газообмен!
💡 Почему важно?
Расположение стому зависит от:
- Среды обитания
- Необходимости экономить воду
- Интенсивности светового потока
🌱 Растения адаптируются!
Например:
— В засушливых районах часто встречаются гипостромные формы → чтобы минимизировать потерю воды.
— В болотах или водоёмах – эпистемные → потому что дышать можно только через воздух сверху.