植物氣孔的結構以植物葉片氣孔的分佈,形態結構及機理為例,論述植物對環境的適應性。

2021-03-06 18:46:05 字數 5294 閱讀 2100

1樓:晨光稀落

氣孔是植物與外界進行氣體交換的孔道和控制蒸騰

的結構。通過它的開閉,調控著植物的氣體交換率和水分蒸騰率,對植物的生活起著極為重要的作用。現將與氣孔有關的知識編撰如下,供同行在教學時參考。

一、結構與概念

氣孔一般由兩個保衛細胞圍成。保衛細胞通常呈腎形或啞鈴形。腎形的保衛細胞中位於氣孔內側的細胞壁較厚,堅韌而有彈性;外側的細胞壁較薄,可脹縮;啞鈴形的保衛細胞其兩端壁薄,中間壁厚。

有些植物,在保衛細胞的四周還有一或多個副衛細胞。在植物葉表皮的氣孔下方,常有較大的空隙,叫孔下室。孔下室與葉肉組織的細胞間隙相通連,構成葉片內部的通氣系統和水分蒸散系統。

因此,氣孔的開閉能控制植物的氣體交換和水分蒸散。

二、分佈與位置

氣孔,除了根部以外,在植物體所有的氣生部分都有分佈,尤以葉上為多。氣孔的數量、排列和位置,隨植物種類和生活環境而不同。即使是同一葉的不同位置都有很大差別。

保衛細胞的水平位置變化也很大,有的凸出葉表面,有的凹入表面。

氣孔在表皮上的分佈,不同種的植物各有自己的規律。如天竺葵葉上的氣孔是散生的;夾竹桃葉上的氣孔只分佈於下表皮的區域性區域;地錢的葉狀體背面有許多菱形或多角形的小區,每個小區的**有一氣孔;問荊的氣孔分佈在莖上,位於節間的溝槽中,呈縱行排列;滿江紅的孢子體葉形成兩裂片,只露出水面的裂片上下表皮均具氣孔,而沉水中的裂片無氣孔;很多裸子植物,如紅豆杉,在條形葉子上氣孔縱向單列成兩條氣孔帶。一般情況下,水生植物的氣孔分佈在氣生葉的上表皮。

據調查,三分之一的陸生植物葉上下表皮有氣孔,但下表皮更多些;有些只在下表皮有。下表是幾種植物葉子的氣孔分佈情況(單位:個/釐米2):

三、發生與型別

在被子植物中,某個原表皮細胞發生不均等**,其中較小的細胞即為保衛細胞的母細胞。母細胞經**,再分化為兩個保衛細胞。問荊的氣孔形成很獨特,氣孔原細胞經兩次**,成為4個細胞,分內外兩層,外面的兩個較大與表皮細胞一樣浸透矽質,形成自氣孔隙口輻射而分叉的橫向矽質增厚,永遠保持原形而失去了關閉能力。

內面兩個細胞形體較小,沒有矽質增厚而起保衛細胞的作用。

副衛細胞在個體發育上,有的與保衛細胞有關,如百歲蘭屬的植物,葉子的原表皮細胞**成保衛細胞的母細胞和兩個側生細胞,這兩個側生細胞各自成為副衛細胞或通過**而成為副衛細胞。有的與保衛細胞無關,如蘇鐵、銀杏、禾本科的植物副衛細胞,是由氣孔側面的表皮細胞衍生出來的。

氣孔型別複雜,就雙子葉植物而言,依據副衛細胞的有無及狀況可分為四種:一是無規則型。象西瓜等植物,保衛細胞外無副衛細胞,周圍的表皮細胞分佈不規則。

二是不等型。如景天,在保衛細胞外有三個副衛細胞,其中一個較小。三是平列型。

如豇豆等,其副衛細胞一至多個,且細胞形狀及排列與保衛細胞的長軸平行。四是橫列型。如石竹等植物,其一對副衛細胞的共用橫壁與保衛細胞的長軸垂直。

四、氣孔開閉機理

氣孔運動的最終原因是保衛細胞的吸水膨脹或失水皺縮。對氣孔運動機理目前有三種學說:

l、澱粉—糖變化說 在光照的前提下,保衛細胞進行光合作用,co2濃度降低,使之ph值增高至6.l~7.3,這時,澱粉磷酸化酶水解澱粉為葡萄糖,導致保衛細胞水勢下降,引起吸水膨脹和氣孔開放。

在黑暗中,呼吸產生co2,ph下降,葡萄糖+磷酸合成澱粉,水勢上升,細胞失水,氣孔關閉。

2、無機離子說 光下,光活化h+泵atp酶分解atp,在h+分泌到細胞壁外的同時,鉀離於進人保衛細胞,導致水勢下降,保衛細胞吸水膨脹,氣孔開放。

3、蘋果酸生成說 光下,co2被消耗,ph上升,澱粉經糖酵解產生的磷酸烯醇式丙酮酸與hco3-作用形成草醯乙酸,進一步還原為蘋果酸,細胞水勢下降,水分進人保衛細胞,細胞膨脹,氣孔開放。

五、光合作用與蒸騰作用

氣孔開閉與植物的光合作用和蒸騰作用密切相關。但光合作用和蒸騰作用在葉片上是兩個相互聯絡相互矛盾的過程,在植物光合作用時蒸騰失水不可避免;而光合作用所需的co2只有在氣孔張開時才能進人。因此,一些植物在葉片上密生茸毛,或氣孔下陷是減少水分蒸騰的一種適應。

另一方面,光合作用中合成的澱粉、產生的atp、co2濃度降低又直接為保衛細胞運動提供原動力,有利於氣孔開放。

六、氣孔與皮孔

皮孔是位於莖和根周皮上的一種通氣結構。皮孔大小不一,小的用肉眼剛能看見,大的長達1釐米以上,它們以分散存在或成行排列。當根與莖次生生長產生周皮時,由氣孔內方的木栓形成層區域性產生大量球形、排列疏鬆的薄壁細胞,變為補充組織,使其外方的組織隆起,進而被脹破,顯出不同形狀的裂孔。

皮孔使木栓內方的細胞與外界相通,這和表皮上的氣孔具有同樣的適應意義。另外,在周皮的生長過程中,不斷產生新的皮孔。皮孔在形態、結構、位置等方面均與氣孔不同,但在通氣這一功能上是相同的。

七、氣孔與水孔

一般情況下,植物根吸水量的99%左右都通過氣孔以氣態形式散發到體外。但當植物的吸水量大於蒸騰失水量,此時空氣中溼度又較大時,如早晨或傍晚,植物將水以液態形式通過水孔排出體外。水孔是分佈在植物的葉尖或葉齒表面的排水孔,屬於分泌組織的一種。

它也是由成對並列的保衛細胞圍成,但不能調節關閉,始終開放著。水孔內方有排列疏鬆的薄壁細胞,這些細胞的間隙與管胞的末端相通連。水從管胞流出,通過薄壁組織間隙而經水孔流出。

這樣看來,氣孔與水孔在構成、分佈、性質等方面存在著一些微小差異,但最終都是使體內的水分進人到外界環境之中。

2樓:誰能懂我的心

葉片下表皮氣孔多,上表皮氣孔少上表皮接受太陽光照射,氣孔數量少可減少水分蒸發...睡蓮是浮水植物,氣孔分佈在上表皮才能進行氣體交換

以植物葉片氣孔的分佈,形態結構及機理為例,論述植物對環境的適應性。

3樓:匿名使用者

植物與生態環境的適應性:

一、荒漠植物形態結構特徵與荒漠環境的適應性: 總體上講,荒漠植物為了適應環境一般都具有葉面蒸騰面積縮小,具有發達儲水組織和發達的根系的特徵。

(一) 減少蒸騰作用。

有些植物的葉面角質層加厚,氣孔密度小而下陷,以減少蒸騰作用。霸王以增大葉片厚度和角質層厚度來適應環境,一般有桉屬、沙冬青屬等。有些植物葉面具有密的絨毛也可減少蒸騰作用,如蒿屬、濱藜屬等。

有些植物葉面積大大縮小,有的變成細棒狀,如駝絨藜屬、裸果木屬、沙拐棗屬、豬毛菜屬等。有些植物近乎無葉,而以綠色枝條或莖幹營光合作用,如麻黃屬、梭梭屬、大戟屬等。有些植物以落葉度過乾旱高溫季節,如樹欖屬、麻風樹屬等。

利用夏季半休眠、冬季脫落枝條末梢度過旱熱夏季和嚴寒冬季的植物有梭梭屬、豬毛菜屬等的一些種。亞洲中部的高山、高原,因高寒風大加劇了乾旱,一些荒漠植物於冬季落枝特別顯著,形成墊狀小半灌木,如亞菊屬、棘豆屬、駝絨藜屬、蒿屬的一些種。荒漠中的沙拐棗,一年生枝條的外面覆以閃亮的厚角質層,葉子呈極**狀並很快脫落,一部分枝條上著生花,共同執行光合功能,果實成熟後一齊脫落,另一部分枝條則當年木化越冬。

麻黃屬是另一常見無葉型旱生植物,蒸騰很弱。

當中生植物因乾旱而關閉氣孔時,它能繼續開放氣孔進行光合反應,這一方面可以較多地吸水,另一方面可以忍受較低的含水量。常見的針茅屬(stipa)植物具有狹長的葉片,葉的上表皮呈褶曲狀,較大的突起中貫穿以狹帶狀的機械組織,氣孔全部分佈在上表皮突起物的側面。當針茅因乾旱而失水時,葉肉組織收縮而機械組織不變,葉子遂捲成筒狀,將氣孔圍在中間。

葉筒內空氣溼度容易保持一定水平,從而穩定蒸騰強度。

(二)葉片肉質化,葉肉組織不分化,儲水組織發達而輸導組織不發達。

在降水季節分配極不均勻的荒漠中,往往有很長的無雨期。許多植物的葉以至莖幹肥大而能儲水,一遇降雨就大量吸收水分,儲存在肉質葉和莖幹中,以備乾旱期使用,如仙人掌科、大戟科、龍舌蘭科、番杏科的一些種。球果白刺和小果白刺以增大柵欄組織或海綿組織來適應乾旱環境。

戈壁霸王、蒙新苓菊則以增大導管口徑為其適應環境提供條件。多裂駱駝蓬以增大導管口徑和維管束大小來適應環境的環境。四合木、駱駝蹄瓣、大花霸王以增大導管口徑來適應環境。

(三)發達的根系。

荒漠土壤中含水量經常低到1~3%,迫使植物根系具有耐旱、逐水的特性。根系龐大,葉脈較密,葉細胞水勢可達—40——60bar,以擴大水源,增強吸水能力,改善供水條件作為適應乾旱的另一重要途徑。 許多植物根系的深度、幅度比地上部分的高度、幅度大幾倍至幾十倍,如白梭梭、羽狀三芒草。

羽狀三芒草的根系還具有堅固的沙套,因而遇風蝕而致根系露出沙層後不會很快旱死。荒漠中有些沙丘上的沙拐棗、三芒草的根系,為了追隨吸取沙層水分而沿坡背方向生長。還有許多植物具有兩層根系,如retama raetama在表土中有一層根系,可利用降雨滲入土壤表層的水分,在30~120釐米處又有一層根系,可在乾旱期利用土壤深層儲存下來的水分。

經過長期的自然選擇,荒漠植物都會有適合自己的形態特徵,來減少荒漠環境給它帶來的不利影響,從而適應周圍環境。

二、水生植物形態結構特徵與水環境的適應性:

水體中含氧量不到空氣中的1/20—1/40,擴散速度則不及空氣中的兩萬分之一。光照也比陸上弱得多。水生植物會形成了一套適應水生環境的本領。

(一)葉子漂浮,根系不發達。 水生植物很容易得到水分,因而其輸導組織都表現出不同程度的退化,特別是木質部更為突出。沉水植物木質部上留下一個空腔,被韌皮部包圍著。

浮水植物的維管束也相對退化。四周都是水,不需要厚厚的表皮,來減少水分的散失,所以表皮會變得極薄,可以直接從水中吸收水分和養分。如此一來,根也就失去原有的功能,使水生植物的根不發達。

有些水生植物的根,功能不在吸收水分和養分,主要是作為固定之用。水環境的光照強度微弱,所以水生植物的葉片通常較薄,有的葉片細裂如絲或是呈線狀;有的呈帶狀;有的葉子寬大呈透明狀,葉綠體不僅分佈在葉肉細胞中,還分佈在表皮的細胞內,並且葉綠體能夠隨著原生質的流動而向迎光面,這樣就可以有效地利用水中的微弱光照進行光合作用。

浮水植物(floating plant)葉子(如睡蓮、芡)或植物體(如浮萍)漂浮水面,根系常退化,上部直接接觸空氣,接受日光進行光合作用。葉子柔軟而透明,有的形成為絲狀(如金魚藻)。絲狀葉可以大大增加與水的接觸面積,使葉子能最大限度地得到水裡很少能得到的光照和吸收水裡溶解得很少的二氧化碳,保證光合作用的進行。

(二)具有良好的通氣組織。

水生植物有一個很突出特點久是具有很發達的通氣組織,蓮藕是最典型的例子,它的葉柄和藕中有很多孔眼,這就是通氣道。孔眼與孔眼相連,彼此貫穿形成為一個輸送氣體的通道網。這樣,即使長在不含氧氣或氧氣缺乏的汙泥中,仍可以生存下來。

通氣組織還可以增加浮力,維持身體平衡,這對水生植物也非常有利。

挺水植物的器官具有良好的通氣組織,維管束、機械組織和保護組織發育健全,在強烈陽光下植株蒸騰旺盛,並常能忍受短期的一定限度的土壤乾燥。也有一些溼生植物能忍受短期的輕度漬水,所以兩者分佈有所交錯,尤其是在漬水與排水交替出現,或地下水位很高的地區。

金魚藻,甚至維管束和保護組織不發達,整個植物體都可以吸收水分,體內細胞間隙很多,巨大的空腔構成連貫的系統並充滿空氣(即通氣組織),既可**生命活動需要,又能調節浮力。

水環境具有流動性、溫度變化平緩、光照強度弱、含氧量少等特點。水生植物也都會為適應環境而衍生出相應的形態結構特徵。

千姿百態的植物,在長期進化的過程中,都會形成了許多與其生長環境相適應的形態結構,從而繁衍不息,在整個自然界中佔據一定的位置。

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