Строение устьиц
Устьица это структуры в покровной ткани листьев и стеблей - кожице (эпидермисе), состоящие из замыкающих клеток и щели между ними:
Замыкающие клетки
- пара полукруглых клеток с неравномерно утолщенными клеточными стенками, Имеют хлоропласты, способны к фотосинтезу.
Устьичная щель
- пространство между замыкающими клетками.
Подустьичная (воздушная) полость -
- крупный межклетник, заполненный воздухом и воздушным паром.
На рисунке ниже вид на устьице сверху с окружающими его клетками кожицы:
На рисунке ниже вид на устьице сбоку в кожице с окружающими его клетками губчатой ткани листа и межклетником под ним:
Механизм открытия и закрытия устьиц
Открытие устьиц
- Свет → фотосинтез (сахара) + накопление ионов калия → приток воды → рост тургора → устьица открываются.
Поясним: под воздействием солнечного света в замыкающих клетках начинается фотосинтез (образуются сахара/глюкоза) Концентрация растворенных веществ внутри клеток растет, и вода из соседних клеток устремляется внутрь замыкающих клеток (про осмос помните?). В результате тургорное давление растет. Так как стенки замыкающих клеток неоднородны по толщине, то внешние тонкие стенки растягиваются сильнее, увлекая за собой внутренние толстые стенки. В результате клетки выгибаются, и щель открывается.
Относительно недавно было установлено, что днем на свету в замыкающих клетках накапливаются ионы калия. После этого по закону осмоса вода из близлежащих клеток поступает в замыкающиеся клетки, тургор повышается и устьица открывается
Закрытие устьиц
Когда света нет или растению не хватает воды, концентрация сахаров и ионов калия в замыкающих клетках снижается. Тургорное давление падает, клетки уменьшаются в размерах «обвисают», их стенки выпрямляются и плотно прилегают друг к другу. Щель закрывается.
Три функции устьиц
- Фотосинтез - замыкающие клетки устьиц содержат хлоропласты и способны к фотосинтезу.
- Газообмен -в дневное время (период фотосинтеза) устьица обычно открыты для поглощения CO₂. В ночное время (период дыхания) газообмен продолжается, но интенсивность может снижаться.
- Во время дыхания: растение поглощает O₂ и выделяет CO₂ через устьица.
- Во время фотосинтеза: растение поглощает CO₂ и выделяет O₂ через устьица.
3. Транскрипция или испарение воды
внутри листа водяной пар по межклетникам проходит к устьицам и испаряется через них. На место испарившейся воды в листья постоянно поступает новая. С токами воды передвигаются и минеральные вещества.
При транскрипции происходит :
- терморегуляция - лист охлаждается, что спасает белки и ферменты от денатурации в жару.
- транспорт веществ - создается корневое давление — сила, которая тянет воду и растворенные минеральные соли от корней к листьям (восполняя потери).
- тургор - постоянный приток воды поддерживает клетки форму клеток
У некоторых растений есть особые водяные устьица - гидатоды для выделения
избытка воды из внутренних тканей листа в виде капель. Обычно они располагаются на верхушке и по краям листа. Происходит это обычно ночью или рано утром, когда влажность воздуха 100% и испарение невозможно, а корни продолжают активно качать воду вверх (корневое давление)
Биологическая роль устьиц
Расположение устьиц — это важная адаптация для выживания
Расположение устьиц изменяется в зависимости от условий среды, в которой произрастает растений, от его экологической группы:
- Мезофиты (растения мест обитания с умеренным количеством воды), имеют устьица на нижней стороне листа. Это снижает транспирацию. Нижняя сторона листа обычно находится в тени, поэтому солнце не так сильно нагревает зону испарения. Если бы устьица были сверху, под прямыми лучами растение теряло бы влагу слишком быстро и могло бы просто засохнуть
У растений с узкими, вертикально ориентированными листьями устьица распределены с обоих сторон , но с нижней стороны их все таки больше:
Например, кукуруза растет в жарком климате при интенсивном солнечном свете. Солнце освещает ее равномерно со всех сторон. При нехватке воды лист сворачивается в трубочку благодаря специальным крупным клеткам (моторным клеткам) в кожице. Устьица оказываются внутри этой трубки, где создается влажный микроклимат, и потеря воды резко сокращается.
2. Гидрофиты (растения произрастающие в водоемах, водные плавающие), например, кувшинка- устьица только на верхней стороне. Нижняя часть листа плотно прилегает к воде, поэтому газообмен возможен только через верхнюю поверхность, контактирующую с воздухом.
3. Гидатофиты (обитают в воде полностью погруженные), например элодея канадская- устьиц нет. Растение поглощает газы (CO₂ и O₂), растворенные в воде, всей поверхностью тела. Отсутствие устьиц помогает им избежать попадания лишней воды внутрь тканей.
у водных растений устьица есть на плавающих листьях, а на подводных листьях отсутствуют
Верхнее расположение устьиц позволяет растениям беспрепятственно поглощать углекислый газ из воздуха и испарять лишнюю влагу.
4. Ксерофиты (произрастают в сухих условиях/кактусы) - в засушливых местах листья невелики по размеру и имеют относительно небольшое число устьиц. У кактусов листья редуцированы (в колючки), Устьица располагаются на стебле, часто погружены (находятся в углублениях кожицы (эпидермы), что создает слой влажного воздуха над ними и уменьшает потери воды при испарении.
Задание в формате ЕГЭ
Источник заданий ссылка
1. Какие клетки листа растения обозначены на рисунке цифрой 1, какие функции они выполняют? В какой ткани листа располагаются эти клетки и чем они отличаются от других клеток этой ткани.
Элементы ответа:
1) цифрой 1 обозначены замыкающие клетки устьица;
2) они регулируют интенсивность испарения воды (транспирацию) и газообмена;
3) замыкающие клетки располагаются в покровной ткани (кожице) листа;
4) они отличаются от других клеток наличием хлоропластов, в них происходит фотосинтез; у них неравномерно утолщаются стенки.
2. Выберите три верных ответа из шести. Какие признаки характерны для изображенного растения?
- расположение устьиц на верхней поверхности листьев
- размножение семенами
- отсутствие корней
- наличие таллома, или слоевища
- двойное оплодотворение
- простой околоцветник
верный ответ 1,2,5
3. Выберите три верных ответа из шести.
Испарение воды растениями (транспирация):
- происходит с одинаковой интенсивностью в течение суток
- способствует транспорту воды от корня
- уменьшается в ветреную солнечную погоду
- обеспечивает терморегуляцию
- угнетает процесс фотосинтеза
- регулируется открыванием и закрыванием устьиц
верный ответ 145
1) ✅способствует транспорту воды от корня - транспирация создает присасывающую силу
2) ❌происходит с одинаковой интенсивностью в течение суток - в жаркую, солнечную, ветреную погоду транспирация увеличивается
3)❌ уменьшается в ветреную солнечную погоду - увеличивается, так как в сухом, жарком, подвижном воздухе мало воды. Чем больше разница между количеством воды в растении и воздухе, тем эффективнее «движение» воды в сторону недостатка (транспирация)
4)✅ регулируется открыванием и закрыванием устьиц - если устьица открыты, то происходит испарение воды (транспирация) и газообмен
5) ✅обеспечивает терморегуляцию - транспирация охлаждает растение (при испарении воды затрачивается энергия в виде тепла)
6) ❌угнетает процесс фотосинтеза
Под каким номером на рисунках изображена растительная ткань с замыкающими клетками?
верный ответ 4, 1– флоэма, 2 – ксилема, 3 – меристема, 4 – эпидерма, 5 – колленхима, 6 – сосуд ксилемы, 7 – трахеида
про устьица все☝️👌😊