气孔的结构及运动 气孔是植物叶表皮组织上的小孔,为气体出入的门户,气孔在叶的上下表皮都有,但一般在下表皮分布较多,花序,果实,尚未木质化的茎,叶柄等也有气孔存在
气孔的大小随植物的种类和器官而异,一般长约 20~40um,宽约 5~10um
每平方厘米叶面上约有气孔 2000~4000个
气孔是由两个保卫细胞围绕而成的缝隙,保卫细胞有两种类型:一类存在于大多数植物中,呈肾形;另一类存在于禾本科与莎草科等单子叶植物中,呈哑铃形,与其他表皮细胞不同,保卫细胞中有叶绿体和磷酸化酶,保卫细胞与叶肉细胞也不同,前者叶绿体较小,数目较少,片层结构发育不良,且无基粒存在,但能进行光合作用,保卫细胞内外壁厚度不同,内壁厚,外壁薄,当液泡内溶质增多,细胞水势下降,吸收邻近细胞的水分而膨胀,这时较薄的外壁易于伸长;细胞向外弯曲,气孔就张开
反之,当溶质减少,保卫细胞水势上升而失水缩小,内壁伸长互相靠拢,导致气孔关闭
这种自主运动可以根据体内水分的多少自动控制气孔的开闭,以调节气体交换和蒸腾作用
气孔总面积只占叶面积的 1%~2%,但当气孔全部开放时,其失水量可高达与叶面积同样大小的自由水面蒸发量的 80%~90%,为什么气孔散失水分有这样高的效率呢
当水分从较大的面积上蒸发时,其蒸发速率与蒸发面积成正比;但从很小的面积上蒸发时,其蒸发速率与周长成正比,而不与小孔的面积成正比
这是因为气体分子穿过小孔时,边缘的分子比中央的分子扩散速度较大,由于气孔很小,符合小孔扩散原理,所以气孔蒸腾散失的水量比同面积的自由水面蒸发的水量大得多
如上所述,气孔运动是保卫细胞内膨压改变的结果
这是通过改变保卫细胞的水是而造成的
人们早知道气孔的开闭与昼夜交替有关
在温度合适和水分充足的条件下,把植物从黑暗移到光照下,保卫细胞的水势下降而吸水膨胀,气孔就张开
日间蒸腾过多,供水不足或在黑夜时,保卫细胞因水势上升