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植物叶片上的气孔为什么会开闭?

气孔开闭与什么有关,请解释得详细些,谢谢!!!!!!!!!!

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2007-06-07

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    蒸腾作用    植物体内水分以气态散发到体外的过程。蒸腾作用与物理学的蒸发作用有所不同,因   为它还要受植物本身的控制和调节,比蒸发作用要复杂。     植物吸收的水分只有很小一部分(不到1%)用于构成植物组织,绝大部分(99%以   上)均通过蒸腾作用散失到外界大气中。
    这是植物适应陆地生活的必然结果,而且也具有   一定的生理意义。第一,蒸腾作用是植物吸收和转运水分的主要动力;第二,蒸腾作用引   起的上升液流能使进入植物体内的各种矿物盐类分布到各个部位;第三,每蒸腾1g水(在   20℃)需要2445 J的能量,故蒸腾作用能降低植物体温,避免受高温的危害。
         蒸腾的主要途径是气孔。气孔主要分布在叶表面,草本植物叶片上下表皮都有气孔,   木本植物只有下表皮才有。一般每平方毫米叶面有50~500个气孔。当气孔张开时,叶内的   水汽就通过扩散而蒸腾出去。
  关闭时,蒸腾作用受阻,甚至停止。气孔之所以能开闭,主   要是由于构成气孔的两个保卫细胞具有特殊的构造和机能。  例如双子叶植物的气孔由两个   肾形保卫细胞构成,每个保卫细胞靠气孔的壁厚而背气孔的壁薄,且保卫细胞内有叶绿体。
     当保卫细胞由于进行光合作用形成葡萄糖等原因使水势下降时,因向周围表皮细胞吸水膨   胀,薄壁的伸长大于厚壁,致使外壁弯曲,气孔张开;在相反的情况下则保卫细胞失水收   缩,气孔关闭。
    影响气孔开闭的外界因素有阳光、温度、二氧化碳浓度等。     蒸腾作用的强弱,既受植物本身形态结构和生理状况的制约,又受外界条件的影响。   例如根系生长情况,叶色深浅和叶形、叶肉细胞间隙大小、气孔开闭频度和开度、叶面角   质层厚薄等,都与蒸腾强弱有密切关系。
    气象因素中的大气湿度、温度、光照和风等是影   响蒸腾的主要环境因素。这些因素常互相联系和制约,对蒸腾作用产生综合的影响。此外,   土壤的湿度、温度、通气状况和土壤溶液浓度等都能影响蒸腾作用。
  在晴朗无风的夏天,   如果土壤供水充足,大气又不干燥时,植物蒸腾作用的一般日变化规律为:日出后,气孔   开度逐渐增大,蒸腾随之增强,至14时左右达到高峰。  以后由于植物体内水分减少,且光   照减弱,气孔逐渐关闭,蒸腾作用随之下降,日落后迅速降到最低点。
       表示蒸腾作用的数量指标有蒸腾强度(单位时间单位叶面积蒸腾失水的重量)、蒸腾   系数(植物每形成一克干物质所消耗水的克数)和蒸腾效率(植物消耗1000g水所生成干   物质的克数)等。
    对作物进行这些指标的测定和研究,可以了解作物的水分生理状况、作   物的需水规律和作物对水的利用效率等。 。

2007-06-07

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    植物的气孔   气孔是植物与外界进行气体交换的孔道和控制蒸腾的结构。通过它的开闭,调控着植物的气体交换率和水分蒸腾率,对植物的生活起着极为重要的作用。现将与气孔有关的知识编撰如下,供同行在教学时参考。
     一、结构与概念   气孔一般由两个保卫细胞围成。  保卫细胞通常呈肾形或哑铃形。肾形的保卫细胞中位于气孔内侧的细胞壁较厚,坚韧而有弹性;外侧的细胞壁较薄,可胀缩;哑铃形的保卫细胞其两端壁薄,中间壁厚。
  有些植物,在保卫细胞的四周还有一或多个副卫细胞。在植物叶表皮的气孔下方,常有较大的空隙,叫孔下室。孔下室与叶肉组织的细胞间隙相通连,构成叶片内部的通气系统和水分蒸散系统。  因此,气孔的开闭能控制植物的气体交换和水分蒸散。
     二、分布与位置   气孔,除了根部以外,在植物体所有的气生部分都有分布,尤以叶上为多。气孔的数量、排列和位置,随植物种类和生活环境而不同。即使是同一叶的不同位置都有很大差别。
  保卫细胞的水平位置变化也很大,有的凸出叶表面,有的凹入表面。     气孔在表皮上的分布,不同种的植物各有自己的规律。如天竺葵叶上的气孔是散生的;夹竹桃叶上的气孔只分布于下表皮的局部区域;地钱的叶状体背面有许多菱形或多角形的小区,每个小区的中央有一气孔;问荆的气孔分布在茎上,位于节间的沟槽中,呈纵行排列;满江红的孢子体叶形成两裂片,只露出水面的裂片上下表皮均具气孔,而沉水中的裂片无气孔;很多裸子植物,如红豆杉,在条形叶子上气孔纵向单列成两条气孔带……。
    一般情况下,水生植物的气孔分布在气生叶的上表皮。据调查,三分之一的陆生植物叶上下表皮有气孔,但下表皮更多些;有些只在下表皮有。下表是几种植物叶子的气孔分布情况(单位:个/厘米2):   三、发生与类型   在被子植物中,某个原表皮细胞发生不均等分裂,其中较小的细胞即为保卫细胞的母细胞。
    母细胞经分裂,再分化为两个保卫细胞。问荆的气孔形成很独特,气孔原细胞经两次分裂,成为4个细胞,分内外两层,外面的两个较大与表皮细胞一样浸透硅质,形成自气孔隙口辐射而分叉的横向硅质增厚,永远保持原形而失去了关闭能力。
  内面两个细胞形体较小,没有硅质增厚而起保卫细胞的作用。     副卫细胞在个体发育上,有的与保卫细胞有关,如百岁兰属的植物,叶子的原表皮细胞分裂成保卫细胞的母细胞和两个侧生细胞,这两个侧生细胞各自成为副卫细胞或通过分裂而成为副卫细胞。
  有的与保卫细胞无关,如苏铁、银杏、禾本科的植物副卫细胞,是由气孔侧面的表皮细胞衍生出来的。     气孔类型复杂,就双子叶植物而言,依据副卫细胞的有无及状况可分为四种:一是无规则型。
  象西瓜等植物,保卫细胞外无副卫细胞,周围的表皮细胞分布不规则。二是不等型。如景天,在保卫细胞外有三个副卫细胞,其中一个较小。三是平列型。如豇豆等,其副卫细胞一至多个,且细胞形状及排列与保卫细胞的长轴平行。
    四是横列型。如石竹等植物,其一对副卫细胞的共用横壁与保卫细胞的长轴垂直。   四、气孔开闭机理   气孔运动的最终原因是保卫细胞的吸水膨胀或失水皱缩。对气孔运动机理目前有三种学说:   1、淀粉—糖变化说在光照的前提下,保卫细胞进行光合作用,CO2浓度降低,使之pH值增高至6。
    1~7。3,这时,淀粉磷酸化酶水解淀粉为葡萄糖,导致保卫细胞水势下降,引起吸水膨胀和气孔开放。在黑暗中,呼吸产生CO2,pH下降,葡萄糖+磷酸合成淀粉,水势上升,细胞失水,气孔关闭。
     2、无机离子说光下,光活化H+泵ATP酶分解ATP,在H+分泌到细胞壁外的同时,钾离子进入保卫细胞,导致水势下降,保卫细胞吸水膨胀,气孔开放。     3、苹果酸生成说光下,CO2被消耗,pH上升,淀粉经糖酵解产 为苹果酸,细胞水势下降,水分进入保卫细胞,细胞膨胀,气孔开放。
     五、光合作用与蒸腾作用   气孔开闭与植物的光合作用和蒸腾作用密切相关。但光合作用和蒸腾作用在叶片上是两个相互联系相互矛盾的过程,在植物光合作用时蒸腾失水不可避免;而光合作用所需的CO2只有在气孔张开时才能进入。
    因此,一些植物在叶片上密生茸毛,或气孔下陷是减少水分蒸腾的一种适应。另一方面,光合作用中合成的淀粉、产生的ATP、CO2浓度降低又直接为保卫细胞运动提供原动力,有利于气孔开放。
     六、气孔与皮孔   皮孔是位于茎和根周皮上的一种通气结构。皮孔大小不一,小的用肉眼刚能看见,大的长达1厘米以上,它们以分散存在或成行排列。  当根与茎次生生长产生周皮时,由气孔内方的木栓形成层局部产生大量球形、排列疏松的薄壁细胞,变为补充组织,使其外方的组织隆起,进而被胀破,显出不同形状的裂孔。
  皮孔使木栓内方的细胞与外界相通,这和表皮上的气孔具有同样的适应意义。另外,在周皮的生长过程中,不断产生新的皮孔。  皮孔在形态、结构、位置等方面均与气孔不同,但在通气这一功能上是相同的。
     七、气孔与水孔   一般情况下,植物根吸水量的99%左右都通过气孔以气态形式散发到体外。但当植物的吸水量大于蒸腾失水量,此时空气中湿度又较大时,如早晨或傍晚,植物将水以液态形式通过水孔排出体外。
    水孔是分布在植物的叶尖或叶齿表面的排水孔,属于分泌组织的一种。它也是由成对并列的保卫细胞围成,但不能调节关闭,始终开放着。水孔内方有排列疏松的薄壁细胞,这些细胞的间隙与管胞的末端相通连。
  水从管胞流出,通过薄壁组织间隙而经水孔流出。这样看来,气孔与水孔在构成、分布、性质等方面存在着一些微小差异,但最终都是使体内的水分进入到外界环境之中。   。

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