Apa itu stomata dan dimana letaknya? Sel pelindung dan sel sekunder stomata

Stomata, yang termasuk dalam sistem jaringan epidermis, sangat penting dalam kehidupan tumbuhan. Struktur stomata sangat unik dan signifikansinya sangat besar sehingga harus dipertimbangkan secara terpisah.

Signifikansi fisiologis jaringan epidermis bersifat ganda dan sebagian besar saling bertentangan. Di satu sisi, epidermis secara struktural diadaptasi untuk melindungi tanaman dari kekeringan, yang difasilitasi oleh penutupan sel-sel epidermis yang rapat, pembentukan kutikula dan rambut penutup yang relatif panjang. Namun di sisi lain, epidermis harus melewati massa uap air dan berbagai gas yang mengalir dalam arah yang berlawanan. Pertukaran gas dan uap dalam kondisi tertentu bisa sangat intens. Pada organisme tumbuhan, kontradiksi ini berhasil diselesaikan dengan bantuan stomata. Stomata terdiri dari dua sel epidermis yang dimodifikasi secara khusus, dihubungkan satu sama lain melalui ujung yang berlawanan (sepanjang panjangnya) dan disebut sel penjaga. Ruang antar sel di antara mereka disebut celah stomata.

Disebut sel penjaga karena, melalui perubahan turgor yang aktif secara periodik, mereka mengubah bentuknya sedemikian rupa sehingga celah stomata terbuka atau tertutup. Dua ciri berikut ini sangat penting untuk pergerakan stomata ini. Pertama, sel penjaga, tidak seperti sel epidermis lainnya, mengandung kloroplas, tempat fotosintesis terjadi dalam cahaya dan gula terbentuk. Akumulasi gula sebagai zat aktif osmotik menyebabkan perubahan tekanan turgor sel penjaga dibandingkan sel epidermis lainnya. Kedua, membran sel penjaga menebal secara tidak merata, sehingga perubahan tekanan turgor menyebabkan perubahan volume sel tersebut tidak merata, dan akibatnya terjadi perubahan bentuknya. Perubahan bentuk sel penjaga menyebabkan perubahan lebar celah stomata. Mari kita ilustrasikan hal ini dengan contoh berikut. Gambar tersebut menunjukkan salah satu jenis stomata pada tumbuhan dikotil. Bagian terluar stomata terdiri dari tonjolan membran yang dibentuk oleh kutikula, terkadang tidak signifikan, dan terkadang cukup signifikan. Mereka membatasi ruang kecil dari permukaan luar, batas bawahnya adalah celah stomata itu sendiri, yang disebut stomata halaman depan. Di belakang celah stomata, di dalam, terdapat ruang kecil lainnya, dibatasi oleh tonjolan internal kecil dari dinding samping sel penjaga, yang disebut stomata teras. Teras langsung membuka ke ruang antar sel besar yang disebut rongga udara.

Dalam cahaya, gula terbentuk di sel penjaga, ia menarik air dari sel tetangga, turgor sel penjaga meningkat, dan bagian tipis cangkangnya lebih meregang daripada bagian tebal. Oleh karena itu, tonjolan cembung yang menonjol ke dalam celah stomata menjadi datar dan stomata terbuka. Jika gula misalnya berubah menjadi pati pada malam hari, maka turgor pada sel penjaga turun, hal ini menyebabkan melemahnya bagian tipis cangkang, saling menonjol dan stomata menutup. Pada tumbuhan yang berbeda, mekanisme menutup dan membuka celah stomata mungkin berbeda. Misalnya pada rerumputan dan alang-alang, sel penjaga ujungnya melebar dan menyempit di bagian tengah. Selaput di bagian tengah sel menebal, sedangkan ujungnya yang melebar mempertahankan membran selulosa yang tipis. Peningkatan turgor menyebabkan pembengkakan pada ujung sel dan akibatnya bagian tengah yang lurus saling menjauh. Hal ini menyebabkan terbukanya stomata.

Ciri-ciri mekanisme kerja alat stomata diciptakan baik oleh bentuk dan struktur sel penjaga, dan oleh partisipasi sel-sel epidermis yang berdekatan dengan stomata di dalamnya. Jika sel-sel yang berbatasan langsung dengan stomata berbeda penampakannya dengan sel-sel epidermis lainnya, maka sel-sel tersebut disebut sel-sel stomata yang menyertainya.

Seringkali, sel penyerta dan sel belakang memiliki asal usul yang sama.

Sel-sel penjaga stomata sedikit terangkat di atas permukaan epidermis, atau, sebaliknya, diturunkan ke dalam lubang yang kurang lebih dalam. Tergantung pada posisi sel penjaga dalam kaitannya dengan tingkat umum permukaan epidermis, mekanisme penyesuaian lebar celah stomata agak berubah. Kadang-kadang sel penjaga stoma mengalami lignifikasi, dan kemudian pengaturan pembukaan celah stomata ditentukan oleh aktivitas sel epidermis di sekitarnya. Mengembang dan mengecil, yaitu mengubah volumenya, mereka memasukkan sel penjaga yang berdekatan dengannya. Namun seringkali stomata dengan sel penjaga lignifikasi tidak menutup sama sekali. Dalam kasus seperti itu, pengaturan intensitas pertukaran gas dan uap dilakukan secara berbeda (melalui apa yang disebut pengeringan awal). Pada stomata dengan sel pelindung lignifikasi, kutikula seringkali menutupi tidak hanya seluruh celah stomata dengan lapisan yang cukup tebal, tetapi bahkan meluas ke rongga udara, melapisi bagian bawahnya.

Kebanyakan tumbuhan mempunyai stomata di kedua sisi daun atau hanya di bagian bawah. Namun ada juga tumbuhan yang stomatanya hanya terbentuk pada bagian atas daun (pada daun yang mengapung di permukaan air). Biasanya, terdapat lebih banyak stomata pada daun daripada batang hijau.

Jumlah stomata pada daun tumbuhan berbeda sangat bervariasi. Misalnya, jumlah stomata di bagian bawah daun brom tanpa tenda rata-rata 30 per 1 mm 2 , pada bunga matahari yang tumbuh pada kondisi yang sama jumlahnya sekitar 250. Beberapa tanaman memiliki hingga 1.300 stomata per 1 mm 2 .

Pada spesimen spesies tumbuhan yang sama, kepadatan dan ukuran stomata sangat bergantung pada kondisi lingkungan. Misalnya, pada daun bunga matahari yang tumbuh dalam cahaya penuh, rata-rata terdapat 220 stomata per 1 mm 2 permukaan daun, dan pada spesimen yang tumbuh di sebelah stomata pertama, tetapi dengan sedikit naungan, terdapat sekitar 140 stomata. pada suatu tanaman yang ditanam dalam cahaya penuh, kepadatan stomata meningkat dari daun bagian bawah ke daun bagian atas.

Jumlah dan ukuran stomata sangat bergantung tidak hanya pada kondisi pertumbuhan tanaman, tetapi juga pada hubungan internal proses kehidupan pada tanaman itu sendiri. Nilai (koefisien) tersebut merupakan pereaksi yang paling sensitif terhadap setiap kombinasi faktor yang menentukan pertumbuhan suatu tanaman. Oleh karena itu, penentuan kepadatan dan ukuran stomata daun tumbuhan yang tumbuh pada kondisi berbeda memberikan gambaran tentang sifat hubungan setiap tumbuhan dengan lingkungannya. Semua metode untuk menentukan ukuran dan jumlah unsur anatomi pada suatu organ tertentu termasuk dalam kategori metode anatomi kuantitatif, yang kadang-kadang digunakan dalam studi lingkungan, serta untuk mengkarakterisasi varietas tanaman budidaya, karena setiap varietas tanaman budidaya adalah dicirikan oleh batasan ukuran dan jumlah elemen anatomi tertentu per satuan luas. Metode anatomi kuantitatif dapat digunakan dengan manfaat besar baik dalam budidaya tanaman maupun dalam ekologi.

Selain stomata yang dimaksudkan untuk pertukaran gas dan uap, ada juga stomata yang melaluinya air dikeluarkan bukan dalam bentuk uap, melainkan dalam bentuk tetesan-cair. Terkadang stomata tersebut sangat mirip dengan stomata biasa, hanya sedikit lebih besar, dan sel penjaganya kurang bergerak. Seringkali, pada stomata yang sudah matang sepenuhnya, sel penjaga tidak ada dan hanya tersisa lubang yang mengalirkan air keluar. Stomata yang mengeluarkan tetesan air cair disebut air, dan semua formasi yang terlibat dalam pelepasan air tetesan-cair - hidatoda.

Struktur hidatoda bervariasi. Beberapa hidatoda memiliki parenkim di bawah lubang yang mengalirkan air, yang terlibat dalam perpindahan air dari sistem penghantar air dan pelepasannya dari organ; di hidatoda lain, sistem penghantar air langsung mendekati saluran keluar. Hidatoda terutama sering terbentuk pada daun pertama bibit berbagai tanaman. Jadi, dalam cuaca lembab dan hangat, daun muda serealia, kacang polong, dan banyak rerumputan padang rumput melepaskan air setetes demi setetes. Fenomena ini dapat diamati pada paruh pertama musim panas di pagi hari setiap hari cerah.

Hidatoda yang paling jelas terletak di sepanjang tepi daun. Seringkali satu atau lebih hidatoda dibawa oleh masing-masing dentikel yang mematikan tepi daun.

Jika Anda menemukan kesalahan, silakan sorot sepotong teks dan klik Ctrl+Masuk.

Stomata pada tumbuhan merupakan pori-pori yang terletak pada lapisan epidermis. Mereka berfungsi untuk menguapkan kelebihan air dan pertukaran gas antara bunga dan lingkungan.

Mereka pertama kali dikenal pada tahun 1675, ketika naturalis Marcello Malpighi menerbitkan penemuannya di Anatome plantarum. Namun, ia tidak dapat mengungkap tujuan sebenarnya, yang menjadi dorongan untuk pengembangan hipotesis dan penelitian lebih lanjut.

Sejarah penelitian

Abad ke-19 menyaksikan kemajuan yang telah lama ditunggu-tunggu dalam penelitian. Berkat Hugo von Mohl dan Simon Schwendener, prinsip dasar kerja stomata dan klasifikasinya menurut jenis strukturnya diketahui.

Penemuan-penemuan ini memberikan dorongan yang kuat terhadap pemahaman tentang fungsi pori-pori, namun beberapa aspek penelitian sebelumnya terus dipelajari hingga saat ini.

Struktur daun

Bagian tumbuhan seperti epidermis dan stomata berhubungan dengan struktur bagian dalam daun, tetapi struktur luarnya harus dipelajari terlebih dahulu. Jadi, lembarannya terdiri dari:

Helaian daun - bagian datar dan fleksibel yang bertanggung jawab untuk fotosintesis, pertukaran gas, penguapan air, dan perbanyakan vegetatif (untuk spesies tertentu).
Basis tempat lempeng pertumbuhan dan tangkai daun berada. Ini juga membantu menempelkan daun ke batang.
Stipula adalah formasi berpasangan di pangkal yang melindungi tunas ketiak.
Tangkai daun - bagian daun yang meruncing yang menghubungkan bilah ke batang. Ia bertanggung jawab atas fungsi vital: orientasi terhadap cahaya dan pertumbuhan melalui jaringan pendidikan.

Struktur luar daun mungkin sedikit berbeda tergantung pada bentuk dan jenisnya (sederhana/kompleks), namun semua bagian di atas selalu ada.

Struktur internal meliputi epidermis dan stomata, serta berbagai jaringan formatif dan vena. Masing-masing elemen memiliki desain tersendiri.

Misalnya, bagian luar daun terdiri dari sel-sel hidup yang berbeda ukuran dan bentuknya. Yang paling dangkal bersifat transparan, memungkinkan sinar matahari menembus ke dalam daun.

Sel-sel kecil yang terletak sedikit lebih dalam mengandung kloroplas, yang memberi warna hijau pada daun. Karena sifatnya, mereka disebut penutup. Tergantung pada tingkat kelembapannya, mereka menyusut atau membentuk celah stomata di antara mereka.

Struktur

Panjang stomata tumbuhan bervariasi tergantung pada jenis dan derajat cahaya yang diterimanya. Pori-pori terbesar bisa mencapai ukuran 1 cm. Stomata membentuk sel pelindung yang mengatur tingkat pembukaannya.

Mekanisme pergerakannya cukup kompleks dan bervariasi pada spesies tumbuhan yang berbeda. Pada sebagian besar jaringan - tergantung pada persediaan air dan tingkat kloroplas - turgor jaringan sel dapat menurun atau meningkat, sehingga mengatur pembukaan stomata.

Tujuan dari celah stomata

Mungkin tidak perlu membahas secara rinci aspek seperti fungsi lembaran. Bahkan seorang anak sekolah pun mengetahui hal ini. Tapi apa fungsi stomata? Tugas mereka adalah memastikan transpirasi (proses pergerakan air melalui tumbuhan dan penguapannya melalui organ luar seperti daun, batang dan bunga), yang dicapai melalui kerja sel penjaga. Mekanisme ini melindungi tanaman dari kekeringan pada cuaca panas dan tidak memungkinkan terjadinya proses pembusukan pada kondisi kelembaban yang berlebihan. Prinsip operasinya sangat sederhana: jika jumlah cairan di dalam sel tidak cukup tinggi, tekanan pada dinding turun dan celah stomata menutup, menjaga kadar air yang diperlukan untuk mempertahankan kehidupan.

Sebaliknya, kelebihannya menyebabkan peningkatan tekanan dan terbukanya pori-pori tempat kelebihan uap air menguap. Oleh karena itu, peran stomata dalam mendinginkan tumbuhan juga besar, karena suhu udara di sekitarnya justru menurun melalui transpirasi.

Di bawah celah tersebut juga terdapat rongga udara yang berfungsi untuk pertukaran gas. Udara masuk ke dalam tumbuhan melalui pori-pori untuk selanjutnya masuk ke dalam respirasi. Kelebihan oksigen kemudian keluar ke atmosfer melalui celah stomata yang sama. Apalagi ada tidaknya sering digunakan untuk mengklasifikasikan tumbuhan.

Fungsi Lembar Kerja

Daun adalah organ luar tempat berlangsungnya fotosintesis, respirasi, transpirasi, gutasi, dan perbanyakan vegetatif. Selain itu, ia mampu mengakumulasi kelembapan dan bahan organik melalui stomata, dan juga memberikan tanaman kemampuan beradaptasi yang lebih besar terhadap kondisi lingkungan yang sulit.

Karena air adalah media intraseluler utama, ekskresi dan sirkulasi cairan di dalam pohon atau bunga sama pentingnya bagi kehidupannya. Dalam hal ini, tanaman hanya menyerap 0,2% dari seluruh kelembaban yang melewatinya, sisanya menuju transpirasi dan gutasi, yang menyebabkan pergerakan garam mineral terlarut dan pendinginan.

Perbanyakan secara vegetatif sering kali dilakukan dengan memotong dan mengakar daun bunga. Banyak tanaman dalam ruangan yang ditanam dengan cara ini, karena ini adalah satu-satunya cara untuk menjaga kemurnian varietas.

Seperti disebutkan sebelumnya, mereka membantu beradaptasi dengan berbagai kondisi alam. Misalnya, transformasi menjadi duri membantu tanaman gurun mengurangi penguapan air, sulur meningkatkan fungsi batang, dan ukuran besar sering kali berfungsi untuk mengawetkan cairan dan nutrisi di mana kondisi iklim tidak memungkinkan pengisian cadangan secara teratur.

Dan daftar ini tidak ada habisnya. Pada saat yang sama, sulit untuk tidak memperhatikan bahwa fungsi-fungsi ini sama untuk daun bunga dan pohon.

Tumbuhan apa yang tidak memiliki stomata?

Karena celah stomata merupakan ciri tumbuhan tingkat tinggi, maka celah stomata terdapat pada semua spesies, dan merupakan suatu kesalahan jika menganggapnya tidak ada, meskipun pohon atau bunga tidak memiliki daun. Satu-satunya pengecualian terhadap aturan ini adalah rumput laut dan ganggang lainnya.

Struktur stomata dan fungsinya pada tumbuhan runjung, pakis, ekor kuda, dan perenang berbeda dengan tumbuhan berbunga. Di sebagian besar dari mereka, pada siang hari, celahnya terbuka dan secara aktif berpartisipasi dalam pertukaran gas dan transpirasi; Pengecualiannya adalah kaktus dan sukulen, yang pori-porinya terbuka pada malam hari dan menutup pada pagi hari untuk menjaga kelembapan di daerah kering.

Stomata pada tumbuhan yang daunnya mengapung di permukaan air hanya terletak di lapisan atas epidermis, dan pada daun “sessile” - di lapisan bawah. Pada varietas lain, slot ini terdapat di kedua sisi piring.

Lokasi stomata

Celah stomata terletak pada kedua sisi helaian daun, namun jumlahnya di bagian bawah sedikit lebih banyak dibandingkan di bagian atas. Perbedaan ini disebabkan oleh kebutuhan untuk mengurangi penguapan air dari permukaan daun yang cukup terang.

Untuk tumbuhan monokotil tidak ada kekhususan letak stomata, karena bergantung pada arah tumbuhnya lempeng. Misalnya, epidermis daun tumbuhan yang berorientasi vertikal mengandung jumlah pori yang sama baik di lapisan atas maupun bawah.

Seperti disebutkan sebelumnya, daun terapung tidak memiliki celah stomata di bagian bawah, karena mereka menyerap kelembapan melalui kutikula, seperti tanaman air sepenuhnya, yang tidak memiliki pori-pori sama sekali.

Stomata pohon jenis konifera terletak jauh di bawah endodermis, yang berkontribusi terhadap penurunan kemampuan transpirasi.

Selain itu, lokasi pori-pori berbeda dibandingkan dengan permukaan epidermis. Celah tersebut dapat sejajar dengan sel “kulit” lainnya, lebih tinggi atau lebih rendah, membentuk barisan teratur, atau tersebar secara acak di seluruh jaringan integumen.

Pada kaktus, sukulen, dan tumbuhan lain yang daunnya hilang atau berubah menjadi jarum, stomata terletak pada batang dan bagian yang berdaging.

Jenis

Stomata pada tumbuhan terbagi menjadi banyak jenis tergantung letak sel yang menyertainya:

Anomositik - dianggap sebagai yang paling umum, dimana produk sampingannya tidak berbeda dengan produk lain yang ditemukan di epidermis. Salah satu modifikasi sederhananya bisa disebut tipe laterosit.
Parasitik - ditandai dengan penyangga paralel sel-sel yang menyertainya relatif terhadap celah stomata.
Diacitic - hanya memiliki dua partikel samping.
Anisositik - jenis yang hanya ditemukan pada tumbuhan berbunga, dengan tiga sel yang menyertainya, salah satunya berukuran sangat berbeda.
Tetrasit - ciri tumbuhan monokotil, memiliki empat sel pengiring.
Ensiklotik - di dalamnya partikel samping menutup membentuk cincin di sekitar partikel penutup.
Pericytic - ditandai dengan stomata yang tidak terhubung dengan sel yang menyertainya.
Desmosit - berbeda dari tipe sebelumnya hanya dengan adanya adhesi antara celah dan partikel samping.

Hanya jenis yang paling populer yang tercantum di sini.

Pengaruh faktor lingkungan terhadap struktur luar daun

Untuk kelangsungan hidup suatu tanaman, tingkat kemampuan beradaptasi sangatlah penting. Misalnya, daerah lembab ditandai dengan helaian daun yang besar dan jumlah stomata yang banyak, sedangkan di daerah kering mekanisme kerjanya berbeda. Baik bunga maupun pohon tidak berbeda ukurannya, dan jumlah pori-pori berkurang secara nyata untuk mencegah penguapan berlebih.

Dengan demikian, dimungkinkan untuk melacak bagaimana bagian-bagian tumbuhan berubah seiring waktu di bawah pengaruh lingkungan, yang juga mempengaruhi jumlah stomata.

Menentukan keadaan stomata pada tanaman indoor

Daun tumbuhan mempunyai fungsi yang berbeda-beda. Ini adalah organ utama tempat terjadinya fotosintesis, pertukaran gas, dan transpirasi (penguapan air). Untuk melakukan pertukaran gas, organ tumbuhan terestrial memiliki formasi khusus - stomata.

Stomata, meskipun merupakan bagian dari epidermis (kulit daun), merupakan kelompok sel khusus. Alat stomata terdiri dari dua sel penjaga, di antaranya terdapat celah stomata, 2-4 sel parastomata, dan ruang gas-udara yang terletak di bawah celah stomata.

Sel penjaga stomata memiliki bentuk “berbentuk kacang” yang memanjang, melengkung. Dindingnya yang menghadap celah stomata menebal. Sel-sel stomata dapat mengubah bentuknya - karena ini, celah stomata membuka atau menutup. Sel-sel ini mengandung kloroplas (plastida hijau). Pembukaan dan penutupan celah stomata terjadi karena adanya perubahan turgor (tekanan osmotik) pada sel penjaga. Kloroplas sel penjaga mengandung pati, yang dapat diubah menjadi gula. Ketika pati diubah menjadi gula, tekanan osmotik meningkat dan stomata terbuka. Ketika kadar gula menurun, terjadi proses sebaliknya dan stomata menutup.

Celah stomata sering kali terbuka lebar di pagi hari dan tertutup (atau setengah tertutup) di siang hari. Jumlah stomata tergantung pada kondisi lingkungan (suhu, cahaya, kelembaban). Tingkat pembukaannya pada waktu yang berbeda dalam sehari sangat bervariasi antar spesies. Pada daun tumbuhan di habitat lembab, kepadatan stomata adalah 100–700 per 1 mm2.

Pada sebagian besar tumbuhan darat, stomata hanya terdapat pada bagian bawah daun. Mereka juga bisa berada di kedua sisi daun, seperti pada kubis atau bunga matahari. Selain itu, kerapatan stomata pada sisi atas dan bawah daun tidak sama: pada kubis masing-masing 140 dan 240 per 1 mm2, dan pada bunga matahari masing-masing 175 dan 325 per 1 mm2. Pada tumbuhan air, misalnya teratai, stomata terletak hanya di sisi atas daun dengan kepadatan sekitar 500 per 1 mm 2. Tumbuhan bawah air tidak memiliki stomata sama sekali.

Tujuan pekerjaan:

penentuan keadaan stomata pada berbagai tanaman indoor.

Tugas

1. Mempelajari pertanyaan tentang struktur, letak dan jumlah stomata pada berbagai tumbuhan dengan menggunakan literatur tambahan.

2. Memilih tanaman untuk penelitian.

3. Menentukan kondisi stomata, derajat pembukaannya pada berbagai tanaman indoor yang tersedia di kelas biologi.

Bahan dan metode

Penentuan keadaan stomata dilakukan sesuai dengan metode yang dijelaskan dalam “Rekomendasi metodologis untuk fisiologi tanaman” (disusun oleh E.F. Kim dan E.N. Grishina). Inti dari teknik ini adalah derajat pembukaan stomata ditentukan oleh penetrasi bahan kimia tertentu ke dalam daging daun. Untuk tujuan ini, berbagai cairan digunakan: eter, alkohol, bensin, minyak tanah, benzena, xilena. Kami menggunakan alkohol, benzena, dan xilena yang diberikan kepada kami di ruang kimia. Penetrasi cairan tersebut ke dalam daging daun bergantung pada derajat pembukaan stomata. Jika 2-3 menit setelah mengoleskan setetes cairan pada bagian bawah helaian daun, muncul titik terang pada daun, berarti cairan tersebut menembus stomata. Dalam hal ini, alkohol menembus ke dalam daun hanya dengan stomata terbuka lebar, benzena - dengan lebar bukaan rata-rata, dan hanya xilena yang menembus stomata hampir tertutup.

Pada pekerjaan tahap pertama, kami mencoba menetapkan kemungkinan untuk menentukan keadaan stomata (derajat pembukaan) di berbagai tanaman. Agave, cyperus, tradescantia, geranium, oxalis, syngonium, Amazonian lily, begonia, sanchetia, dieffenbachia, clerodendron, passionflower, labu dan kacang digunakan dalam percobaan ini. Oxalis, geranium, begonia, sanchetia, clerodendron, passionflower, labu dan kacang-kacangan dipilih untuk pekerjaan lebih lanjut. Dalam kasus lain, derajat pembukaan stomata tidak dapat ditentukan. Hal ini mungkin disebabkan oleh fakta bahwa agave, cyperus, dan lily memiliki daun yang agak keras yang ditutupi lapisan yang mencegah penetrasi zat melalui celah stomata. Alasan lain yang mungkin adalah pada saat percobaan (14.00 jam) stomata mereka sudah tertutup.

Penelitian dilakukan selama seminggu. Setiap hari sepulang sekolah pukul 14.00 kami menentukan derajat pembukaan stomata dengan menggunakan cara di atas.

hasil dan Diskusi

Data yang diperoleh disajikan dalam tabel. Data yang diberikan dirata-ratakan, karena pada hari yang berbeda kondisi stomata berbeda-beda. Jadi, dari enam pengukuran, lebar stomata tercatat dua kali pada kayu coklat kemerah-merahan, satu kali pada geranium, dan pada begonia rata-rata derajat pembukaan stomata dicatat dua kali. Perbedaan ini tidak bergantung pada waktu percobaan. Mungkin hal ini terkait dengan kondisi iklim, meskipun suhu di kantor dan penerangan tanaman cukup konstan. Dengan demikian, data rata-rata yang diperoleh dapat dianggap sebagai norma tertentu untuk tanaman tersebut.

Penelitian menunjukkan bahwa pada tumbuhan yang berbeda pada waktu yang sama dan kondisi yang sama, derajat pembukaan stomata tidak sama. Ada tumbuhan dengan stomata terbuka lebar (begonia, sanchetia, labu kuning), dan celah stomata berukuran sedang (oxalis, geranium, buncis). Celah stomata sempit hanya terdapat pada clerodendron.

Kami menganggap hasil ini sebagai permulaan. Di masa depan, kami berencana untuk mengetahui apakah dan bagaimana ritme biologis ada dalam pembukaan dan penutupan stomata pada tanaman yang berbeda. Untuk melakukan ini, keadaan celah stomata akan dipantau sepanjang hari.

Stomata, struktur dan mekanisme kerjanya

Sel epidermis hampir tidak dapat ditembus air dan gas karena struktur dinding luarnya yang khas. Bagaimana pertukaran gas antara pabrik dan lingkungan luar serta penguapan air dilakukan - proses yang diperlukan untuk berfungsinya pabrik secara normal? Di antara sel-sel epidermis terdapat formasi khas yang disebut stomata.

Stomata adalah bukaan seperti celah, di kedua sisinya dibatasi oleh dua sel pelindung, sebagian besar berbentuk bulan sabit.

Stomata adalah pori-pori di epidermis tempat terjadinya pertukaran gas. Mereka ditemukan terutama di daun, tetapi juga di batang. Setiap stomata dikelilingi di kedua sisinya oleh sel penjaga, yang, tidak seperti sel epidermis lainnya, mengandung kloroplas. Sel penjaga mengontrol ukuran bukaan stomata dengan mengubah turgiditasnya.

Sel-sel ini hidup dan mengandung butiran klorofil dan butiran pati, yang tidak terdapat pada sel epidermis lainnya. Ada banyak stomata di daun. Pada penampang melintang terlihat bahwa tepat di bawah stomata di dalam jaringan daun terdapat rongga yang disebut rongga pernafasan. Di dalam celah tersebut, sel-sel penjaga saling berdekatan di bagian tengah sel, dan jarak di atas dan di bawah semakin jauh, membentuk ruang-ruang yang disebut halaman depan dan belakang.

Sel penjaga mampu memperbesar dan memperkecil ukurannya, sehingga celah stomata terkadang terbuka lebar, terkadang menyempit, atau bahkan menjadi tertutup seluruhnya.

Dengan demikian, sel penjaga merupakan alat yang mengatur proses pembukaan dan penutupan stomata.

Bagaimana proses ini dilakukan?

Dinding sel penjaga yang menghadap celah tersebut jauh lebih tebal dibandingkan dinding yang menghadap sel epidermis di sekitarnya. Ketika tanaman mendapat penerangan dan kelembapan berlebih, pati terakumulasi dalam butiran klorofil sel penjaga, beberapa di antaranya diubah menjadi gula. Gula yang dilarutkan dalam getah sel menarik air dari sel epidermis di sekitarnya, akibatnya turgor meningkat pada sel penjaga. Tekanan yang kuat menyebabkan penonjolan dinding sel yang berdekatan dengan sel epidermis, dan sebaliknya, dinding yang sangat menebal menjadi lurus. Akibatnya, celah stomata terbuka, dan pertukaran gas serta penguapan air meningkat. Dalam kegelapan atau dengan kurangnya kelembapan, tekanan turgor menurun, sel pelindung kembali ke posisi semula dan dinding yang menebal menutup. Celah stomata menutup.

Stomata terletak di semua organ tanaman yang masih muda dan tidak mengalami lignifikasi. Jumlahnya sangat banyak di daun, dan di sini letaknya terutama di permukaan bawah. Jika daun terletak vertikal, maka stomata berkembang di kedua sisi. Pada daun beberapa tumbuhan air yang mengapung di permukaan air (misalnya lili air, kapsul telur), stomata hanya terletak di sisi atas daun.

Jumlah stomata per 1 persegi. mm permukaan daun rata-rata 300, namun terkadang mencapai 600 atau lebih. Cattail (Typha) memiliki lebih dari 1300 stomata per 1 meter persegi. mm. Daun yang terendam air tidak mempunyai stomata. Stomata paling sering terletak merata di seluruh permukaan kulit, tetapi pada beberapa tanaman mereka dikumpulkan dalam kelompok. Pada tumbuhan monokotil, serta pada banyak jarum tumbuhan runjung, mereka tersusun dalam barisan memanjang. Pada tumbuhan di daerah gersang, stomata sering terbenam dalam jaringan daun. Perkembangan stomata biasanya terjadi sebagai berikut. Pada sel-sel individual epidermis, terbentuk dinding arkuata yang membagi sel menjadi beberapa sel yang lebih kecil sehingga sel di tengah menjadi nenek moyang stomata. Sel ini terbagi oleh septum memanjang (sepanjang sumbu sel). Septum ini kemudian terbelah dan terbentuklah celah. Sel-sel yang membatasinya menjadi sel penjaga stomata. Beberapa lumut hati mempunyai stomata yang khas, tanpa sel penjaga.

Pada Gambar. menunjukkan penampakan stomata dan sel penjaga dalam mikrograf yang diperoleh dengan menggunakan mikroskop elektron scanning.

Terlihat di sini bahwa dinding sel sel penjaga memiliki ketebalan yang heterogen: dinding yang lebih dekat dengan bukaan stomata jelas lebih tebal dibandingkan dinding seberangnya. Selain itu, mikrofibril selulosa yang menyusun dinding sel disusun sedemikian rupa sehingga dinding yang menghadap lubang kurang elastis, dan beberapa serat membentuk semacam lingkaran di sekeliling sel pelindung, mirip dengan sosis. Saat sel menyerap air dan menjadi turgid, lingkaran ini mencegahnya mengembang lebih jauh, sehingga hanya bisa meregang. Karena sel-sel penjaga terhubung pada ujungnya, dan dinding yang lebih tipis dari celah stomata lebih mudah meregang, sel-sel tersebut memperoleh bentuk setengah lingkaran. Oleh karena itu, muncul lubang di antara sel penjaga. (Kita akan mendapatkan efek yang sama jika kita mengembang balon berbentuk sosis dengan pita perekat menempel di salah satu sisinya.)

Sebaliknya, ketika air keluar dari sel penjaga, pori-pori menutup. Bagaimana perubahan turgiditas sel terjadi masih belum jelas.

Salah satu hipotesis tradisional, hipotesis “gula-pati”, menyatakan bahwa pada siang hari konsentrasi gula dalam sel penjaga meningkat, dan akibatnya, tekanan osmotik dalam sel dan aliran air ke dalamnya meningkat. Namun, belum ada yang mampu menunjukkan bahwa cukup banyak gula yang terakumulasi dalam sel penjaga untuk menyebabkan perubahan tekanan osmotik yang diamati. Baru-baru ini ditemukan bahwa pada siang hari, dalam cahaya, ion kalium dan anion yang menyertainya terakumulasi di sel penjaga; Akumulasi ion ini cukup untuk menyebabkan perubahan yang diamati. Dalam keadaan gelap, ion kalium (K+) meninggalkan sel penjaga menuju sel epidermis yang berdekatan. Masih belum jelas anion mana yang menyeimbangkan muatan positif ion kalium. Beberapa (tetapi tidak semua) tanaman yang diteliti menunjukkan akumulasi anion asam organik seperti malat dalam jumlah besar. Pada saat yang sama, butiran pati, yang muncul dalam gelap di kloroplas sel penjaga, mengecil ukurannya. Hal ini menunjukkan bahwa pati diubah menjadi malat dalam cahaya.

Beberapa tumbuhan, seperti Allium cepa (bawang), tidak memiliki pati di sel pelindungnya. Oleh karena itu, ketika stomata terbuka, malat tidak terakumulasi, dan kation tampaknya diserap bersama dengan anion anorganik seperti klorida (Cl-).

Beberapa pertanyaan masih belum terselesaikan. Misalnya, mengapa cahaya diperlukan untuk membuka stomata? Apa peran kloroplas selain menyimpan pati? Apakah malat berubah kembali menjadi pati dalam gelap? Pada tahun 1979, ditunjukkan bahwa kloroplas sel penjaga Vicia faba (kacang faba) kekurangan enzim siklus Calvin dan sistem tilakoid kurang berkembang, meskipun terdapat klorofil. Akibatnya, jalur fotosintesis C3 yang biasa tidak berfungsi dan pati tidak terbentuk. Hal ini dapat membantu menjelaskan mengapa pati terbentuk bukan pada siang hari, seperti pada sel fotosintesis biasa, tetapi pada malam hari. Fakta menarik lainnya adalah tidak adanya plasmodesmata pada sel penjaga, yaitu isolasi komparatif sel-sel ini dari sel-sel lain di epidermis.

gerakan.

Stomata melakukan dua fungsi utama: melakukan pertukaran gas dan transpirasi (penguapan).

Stomata terdiri dari dua sel penjaga dan celah stomata di antara keduanya. Berdekatan dengan sel penjaga adalah sel sekunder (parostomatal). Rongga udara terletak di bawah stomata. Stomata mampu menutup atau membuka secara otomatis sesuai kebutuhan. Hal ini disebabkan oleh fenomena turgor.

Derajat pembukaan stomata bergantung pada intensitas cahaya, jumlah air dalam daun, dan karbon dioksida. di ruang antar sel, suhu udara dan faktor lainnya. Tergantung pada faktor yang memicu mekanisme motorik (cahaya atau awal kekurangan air pada jaringan daun), pergerakan stomata foto dan hidroaktif dibedakan. Ada pula pergerakan hidrostatik yang disebabkan oleh perubahan kadar air sel epidermis dan tidak mempengaruhi metabolisme sel penjaga. Misalnya, kekurangan air yang dalam dapat menyebabkan daun layu, sedangkan sel epidermis mengecil, sel pelindung meregang, dan stomata terbuka. Atau sebaliknya, segera setelah hujan, sel-sel epidermis membengkak begitu banyak

dari air yang menekan sel penjaga, dan stomata menutup.

Larutan hidropasif - menutup celah stomata ketika parenkim sel terisi air secara berlebihan dan secara mekanis menekan sel ujung

Pembukaan dan penutupan hidroaktif merupakan gerakan yang disebabkan oleh perubahan kadar air pada sel penjaga stomata.

Fotoaktif - dimanifestasikan dalam pembukaan stomata dalam terang dan penutupan dalam gelap.

13. Pengaruh faktor luar terhadap transpirasi

Transpirasi adalah hilangnya kelembapan berupa penguapan air dari permukaan daun atau bagian lain tumbuhan, yang dilakukan dengan bantuan stomata. Ketika tanah kekurangan air, laju transpirasi menurun.

Rendah suhu menonaktifkan enzim, sehingga sulit menyerap air dan memperlambat transpirasi. Suhu tinggi menyebabkan daun menjadi terlalu panas, sehingga meningkatkan transpirasi. Dengan meningkatnya suhu, laju transpirasi meningkat. Suhu merupakan sumber energi untuk penguapan air. Efek pendinginan transpirasi sangat signifikan terutama pada suhu tinggi, kelembapan udara rendah, dan pasokan air yang baik. Selain itu, suhu juga menjalankan fungsi pengaturan yang mempengaruhi derajat keterbukaan stomata.

Lampu. Dalam cahaya, suhu daun meningkat dan transpirasi meningkat, dan efek fisiologis cahaya adalah pengaruhnya terhadap pergerakan stomata - tanaman bertransspirasi lebih kuat dalam cahaya daripada dalam gelap. Pengaruh cahaya pada transpirasi terutama disebabkan oleh fakta bahwa sel-sel hijau tidak hanya menyerap sinar matahari inframerah, tetapi juga cahaya tampak yang diperlukan untuk fotosintesis. Dalam keadaan gelap gulita, stomata mula-mula menutup sempurna dan kemudian terbuka sedikit.

Angin meningkatkan transpirasi karena masuknya uap air, sehingga menyebabkan kekurangan uap air di permukaan daun. Kecepatan angin tidak mempengaruhi transpirasi sebesar pengaruhnya terhadap penguapan dari permukaan air bebas. Awalnya, ketika angin muncul dan kecepatannya meningkat, transpirasi meningkat, namun intensifikasi angin lebih lanjut hampir tidak berpengaruh pada proses ini.

Kelembaban udara. Dengan kelembaban berlebih, transpirasi menurun (di rumah kaca), di udara kering meningkat; semakin rendah kelembaban relatif udara, semakin rendah potensi airnya dan semakin cepat transpirasi terjadi. Dengan kekurangan air di daun, regulasi stomata dan ekstrastomata diaktifkan, sehingga intensitas transpirasi meningkat lebih lambat dibandingkan penguapan air dari permukaan air. Jika terjadi kekurangan air yang parah, transpirasi mungkin hampir berhenti, meskipun udara semakin kering. Ketika kelembapan udara meningkat, transpirasi menurun; Pada kelembaban udara yang tinggi hanya terjadi talang.

Kelembaban udara yang tinggi mengganggu jalannya transpirasi yang normal, oleh karena itu berdampak negatif pada pengangkutan zat ke atas melalui pembuluh, pengaturan suhu tanaman, dan pergerakan stomata.

Kekurangan air adalah kekurangan air bagi tanaman.