Газообмен у наземных растений

Газообмен у наземных растений

   У высших растений нет специальных органов газообмена; никакого переноса газов из одной части растения, например дерева или кустарника, в другую также практически не происходит. Каждая клетка корня, стебля или листа независимо от остальных клеток обменивается со своим окружением двуокисью углерода и кислородом путем диффузии.
   В корнях и стеблях газообмен сравнительно невелик. Интенсивность клеточного дыхания у растений обычно значительно ниже, чем у животных; большая часть корней и ветвей лишена хлорофилла и не участвует в фотосинтезе; кроме того, в корне и стволе многие клетки мертвы. Кислород легко диффундирует из воздуха в промежутки между мелкими частицами почвы в окружающую их пленку воды и в корневые волоски. Затем он, также путем диффузии, проникает в клетки более глубоких слоев коры и наконец в клетки центрального цилиндра. Образующаяся в клетках углекислота диффундирует в обратном направлении и выходит наружу через корневые волоски. В более старых, утолщенных корнях, которые лишены корневых волосков и покрыты защитным слоем мертвых клеток (пробковой тканью), в этом слое имеются бесчисленные мелкие отверстия (чечевички), через которые газы и проходят внутрь и выходят наружу. Если почва сильно пропитана водой, то между ее частицами не остается воздушных пространств, и многие растения в таких условиях погибают.
   Стволы и ветви деревьев и кустарников тоже покрыты толстым слоем пробки, состоящей из мертвых клеток и сильно затрудняющей диффузию. Здесь, так же как и в корнях, имеется множество чечевичек, через которые могут проходить газы. Зеленые стебли однолетних растений имеют тонкий наружный покров, не препятствующий газообмену.
   При активном фотосинтезе лист интенсивно обменивается газами с внешней средой. Поступление в лист углекислоты и выделение кислорода происходят путем диффузии через особые поры на поверхности листа — устьица. Отверстие устьица — устьичная щель — расположено между двумя замыкающими клетками, которые регулируют его величину. В листе имеется много широких межклеточных пространств, сообщающихся с устьицами и свободно пропускающих газы. По мере использования СO2 в процессе фотосинтеза концентрация ее в клетке листа снижается и в клетку из окружающей ее водной пленки диффундируют новые молекулы СO2; из внутренних воздушных пространств приходят другие молекулы СO2 и растворяются в пленке воды; в свою очередь в лист через устьица снаружи из воздуха диффундирует СO2 (содержание ее в атмосфере составляет около 0,03%). На всем своем пути она идет «сверху вниз» по градиенту концентрации. Этот градиент, определяющий передвижение молекул СO2, поддерживается в результате использования двуокиси углерода в клетках и превращения ее в какое-то другое вещество. Свободный кислород, образующийся в клетках листа, переходит из них в водную пленку, во внутренние воздушные пространства и через устьица наружу тоже путем диффузии по градиенту концентрации.
   Скорость поступления СO2 и выхода кислорода зависит от величины устьичной щели, которая в свою очередь регулируется тургорным давлением замыкающих клеток. Устьица обычно открываются утром под действием света и закрываются с наступлением темноты или в жаркую сухую погоду. Механизм, регулирующий тургор замыкающих клеток, подробно рассмотрен в разделе о транспирации. У разных видов растений устьица могут находиться на верхней, нижней или на обеих поверхностях листа, а число их варьирует от нескольких тысяч до 100 тысяч и более на 1 см2.
   Листья растений сталкиваются с той же проблемой, что и клетки дыхательных поверхностей у наземных животных: они должны обеспечивать достаточный газообмен, не теряя при этом слишком много воды. У растений засушливых мест листья обычно толстые, мясистые, с толстой кутикулой, а устьица расположены в углублениях.

Ваша оценка: Нет Средняя: 2.9 (46 votes)