En basit su bitkileri, özellikle algler, vücutlarının tüm yüzeyi ile gaz alışverişi yaparlar. Bununla birlikte, dehidrasyon sorununa ve vücut boyutunun üç boyutta artmasına yanıt olarak, çoğu kara bitkisi daha ayrıntılı uyarlamalardır.
Hem fotosentez hem de hücresel solunumla ilişkili gaz değişimi, özellikle bu olaylara adapte olmuş organlar olan yeşil yapraklarda özellikle yüksek bir oranda gerçekleşir. Yaprağın görünen dış yüzeyinin çoğu, yarı kuru ve geçirimsiz mumsu bir kabukla kaplıdır; Bu nedenle difüzyon gazları için uygun değildir. Bu nedenle, gaz değişimi başka bir yerde gerçekleşmelidir. Hatırlayacağımız gibi yaprağın mezoparenkiması, yaprak hücreleri arasında geniş boşluklar bırakacak şekilde düzenlenmiştir. Her bir ara hücrenin toplam yüzeyinin çoğu, bu boşluklardaki hava ile temas halindedir. Bu boşluklar birbirine bağlıdır ve epidermis yani stomadaki deliklerden dış atmosfere açılır. Böylece gazlar, çevredeki atmosfer ile yapraktaki boşluklar arasında kolayca hareket edebilir. Aslında gaz değişimi, yani gazların canlı bir hücrenin içine ve dışına difüzyonu, yaprağın içindeki hücrelerin ince, nemli zarları aracılığıyla gerçekleşir.
Yaprağın yapısının solunum sisteminin özellikle önemli dört gereksinimini karşılamaya nasıl yardımcı olduğuna hızlıca bir göz atalım:
1. Panjurda gaz değişimi için mevcut yüzey alanı çok geniştir. Yaprağın dış alanına kıyasla, hücre zarlarının hücreler arası boşluklara bakan toplam alanı çok büyüktür. Bununla ilgili kural çok basittir: düzensiz şekilli bir oda çok sayıda kısmi bölmeyle bölünürse, bu tür odaların yüzey alanı yuvarlak veya çanak şeklindeki odalardan çok daha büyük olacaktır. Aynı beden. İnce bağırsaktaki mikrovilluslar ve bitki köklerindeki tüyler, küçük bir hacimde yüzey alanı artırma sorununa benzer çözümlerdir.
2. Gazların panjur içine dahili transferi, herhangi bir özel değişiklik olmaksızın gerçekleşir. Gazlar, hücreler arasındaki boşluklardan doğrudan her hücreye ulaşabilir.
3. İçerideki gaz değişim yüzeyleri için mekanik hasar riski nispeten düşüktür. Epidermis, kıllar, dikenler veya diğer epidermal türevli yapılar tüm yaprak için koruyucu bir örtü görevi görür.
4. Gaz değişim yüzeyleri sadece hücreler arası boşluklarda hava ile temas ettikleri için sürekli ıslak kalırlar. Bu boşluklarda %100’e yakın nem ile ara hücrelerin zarları, yüzeylerinde sürekli olarak ince bir su tabakasına sahiptir. Gazlar hücrelere geçmeden önce bu suda çözünürler.
Yaprakların dış kısmındaki mumlu epidermis ve koruyucu epidermal doku, dışarıdaki kuru hava ile içerideki nemli hava arasında bir bariyer (bariyer) görevi görür. Ancak bu engeller mükemmel değildir. Tamamlanırsa, gazın dışarı ve içeri hareketi mümkün olmayacaktır. Böylece, santimetrekare başına ihtiyaç duyulan bu tür binlerce deliği sağlayan stomalar, bir anlamda yaprağın koruyucu zarfı içindeki kontrollü giriş noktalarıdır. Burada, evrimsel adaptasyonun değişmez özelliği olan bir tür eşitleme görüyoruz. Bazı morfolojik yapılar veya biyokimyasal yollar, bazı açılardan faydalı olabilirken bazı açılardan zararlı olabilir. Belirli bir özelliğin evrimsel kaderini belirleyen şey, sadece yararlı mı yoksa zararlı mı olduğu değil, yararlı etkisinin zararlı etkiden ağır basıp basmadığıdır. Bu durumda, ostomi kuruma riskinden daha ağır basan avantajlar sunarken, diğer uyarlamalar bu riski azaltmaya yardımcı olur.
Döngüsel olmayan fotofosforilasyon ve Calvin döngüsü için ham maddeler ışık (foton), su ve karbondioksittir. Stomanın işlevi, yaprağın fotosentez ihtiyacı ile kuruma riskini dengelemektir. Üç hammadde de hazır olduğunda, gaz değişimine izin vermek için stoma açılmalıdır. Ancak bu deliklerden biri veya birkaçı eksikse su kaybını önlemek için bu deliklerin kapatılması gerekir. Her bir delik veya stoma, uçları birbirine birleştirilmiş, koruyucu hücreler olarak adlandırılan, oldukça özelleşmiş epidermal hücrelerle çevrilidir.
Diğer epidermal hücrelerin aksine, bu fasulye şeklindeki hücreler kloroplast içerir. Her bir koruma hücresinin duvarları aynı kalınlıkta değildir; Sitoplazmaya yakın olan duvarlar, stomadan uzak olanlardan daha kalındır. Ayrıca koruyucu hücreler, radyal olarak genişlemelerini önleyen elastik olmayan lif demetleriyle çevrilidir. Koruyucu hücrelere su akışı stomaların açılmasına neden olur. Bu su akışı normalde hücrenin su potansiyelini düşürerek potasyum iyonlarının aktif olarak hücreye pompalanmasıyla sağlanır. Koruyucu hücreler su ile şiştiğinde (köklerden yeterli su elde edilirse bu fenomen doğal olarak meydana gelebilir), boyuttaki bu artışa uygun olarak hücre yüzeyinin genişlemesi, stomanın distalindeki nispeten ince kenarların uzaması ile sınırlıdır. . Sonuç olarak, koruyucu hücreler bükülür ve stoma açılır. Gaz değişimi gerçekleşebilir ve yaprak fotosentez için karbondioksit elde edebilir. Mevcut su kıt olduğunda veya bitkiden su çok hızlı kaybolduğunda, koruyucu hücreler kasılarak stomaların kapanmasına neden olarak sonraki su kaybını yavaşlatır. Doğal olarak bu kapanma, karbondioksitin yaprağa difüzyonunu da sınırlar ve dolayısıyla fotosentezi de sınırlar.
Geceleri stomalar genellikle dardır, ancak kuruma sorunu nadiren ciddidir. Çünkü fotosentez için gerekli olan maddelerden biri olan güneş ışığı mevcut değildir. Koruma hücrelerinin şişme durumundaki hızlı değişikliklerin, suyun yanı sıra güneş ışığının mevcudiyetine bağlı olduğu hala tartışılmaktadır. Ancak, en azından, birçok koruma hücresindeki potasyum pompalarının işlevini kontrol eden, yakın zamanda keşfedilen mavi ışık alıcılarının, yalnızca ışık varken potasyum iyonlarının girmesine neden olduğuna dair iyi kanıtlar var. Başka bir hipotez, ipuçlarını nişastanın koruyucu hücrelerdeki alışılmadık metabolizmasından alır. Normalde karanlıkta nişastayı şekere dönüştüren çoğu hücrenin aksine, bekçi hücreleri de bunu ışıkta yapar. Fotosentezde karbondioksit alımının neden olduğu asitlikte azalma (artmış pH), koruyucu hücrelerde nişastayı şekere dönüştürmekten sorumlu enzimleri giderek daha aktif hale getiriyor gibi görünmektedir. Depolanan nişastanın şekere dönüştürülmesi, koruyucu hücrelerin sitoplazmasının su potansiyelinde hızlı bir düşüşe yol açar. Böylece su, ozmoz yoluyla koruyucu hücrelere geçerek hücrelerin şişmesine ve stomanın açılmasına neden olur. Strese tepki olarak üretilen bir bitki hormonu olan absisik asidin ağzın kapanmasını uyardığına dair kanıtlar da vardır.
Çoğu bitki, stomalarından terleme adı verilen buharlaşma yoluyla her gün büyük miktarlarda su kaybeder. Aslında bitkiler, yaşama bağımlı olmalarına rağmen, hayvanlara göre birim ağırlık başına 10-20 kat daha fazla su kaybederler. Bunun nedeni, bitkilerin her bir birime karşılık gelen çok daha geniş gaz değişim dokusu alanlarına sahip olmasıdır. Su sürekli olarak bu nemli zarlardan buharlaşır. Çok fazla alan gerektirir. Çünkü atmosferdeki fotosentez için gerekli olan karbondioksit konsantrasyonu, hayvanların ihtiyaç duyduğu O2 konsantrasyonundan çok daha düşüktür (%0,03’e karşı %21). Bu nedenle, nispeten daha büyük bir “yakalama yüzeyi” gereklidir.
Terleme ile kaybedilen su yerine konulmalıdır. Aracıların dokuları kurursa gaz değişimi durur. Değiştirilecek su kökten alınır ve bir sonraki bölümde anlatacağımız bir olay olan ksilem yoluyla yukarı doğru çekilir. Bu su akışı sayesinde karasal bitkiler kökler yoluyla topladıkları inorganik maddeleri gövde, yaprak ve sürgünlere taşırlar. Terleme aynı zamanda değerli bir soğutma aracı olarak hizmet eder; Çünkü yapraklar doğrudan güneş ışığına maruz kaldığında bile iç sıcaklığın aşırı yükselmesini engeller.
Su kıt olduğunda stomalar gün boyunca yavaş fotosentezle kapanır; Ama onu tamamen durdurmuyor. Stomanın kapatılması, hücresel solunumda da üretilen karbondioksitin alımını sınırlar; Bu nedenle, fotosentez hızı, yaklaşık olarak solunum hızına eşit olana kadar azalır. Öte yandan, solunum, fotosentez ürünü olarak üretilen ve salınan oksijen miktarı ile sınırlıdır. Buharlaşmalı soğutma olmadan, hücre sıcaklığı birçok enzim için optimal sıcaklığın üzerine çıkabilir ve böylece her iki olay da engellenebilir. Karbondioksit depolarındaki azalma, karbonhidrat sentezinde azalmaya yol açan fotorespirasyona (fotorespirasyon) yol açar. Karbonu tespit etmenin başka bir yolu, C4 bitkilerinde karbondioksit bol olmadığında ortaya çıktı. Bu C4 fotosentezi, aşırı su kaybını önlemek için geliştirilen bir adaptasyonun tamamlayıcısı olarak ortaya çıkan metabolik bir adaptasyon olarak kendini gösterir.
Savunmasızlık konusunu kapatmadan önce, diğer bazı evrimsel değişikliklere bir göz atalım. Stomalar birçok bitkide, özellikle epidermisin alt tabakasında bulunur. Yaprak kenarı genellikle güneş ışınlarını yansıtır, burada kuruma eğilimi daha az şiddetlidir. Ayrıca, birçok bitkinin alt katmanı, izole edilmiş havayı hapseden kısa tüylerle kaplıdır. Bu sınır hava tabakası, doğrudan ağız açıklığından geçen hava akışını azaltır, böylece kurumayı yavaşlatır. Özellikle nemli veya kuru habitatlarda yaşamaya adapte olmuş bitki türleri genellikle stomalar açısından özel adaptasyonlar gösterirler. Çok kuru habitatlarda yaşayan zakkumda (Nerium), stomalar epidermisin alt tabakasındaki derin, kıllarla kaplı çöküntülerde bulunur. Böyle bir uyum, stomalardan hava akışını ortadan kaldırır. Buna karşılık, suda yaşayan potamogitonda, çok ince olan üst epidermiste yüzen yaprak stomaları bulunur ve alt epidermiste stomalar yoktur.
kaynak:
https://www.sciencedirect.com
yazar: bronzlaştırıcı tonik
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]