蒸发作用气孔开闭和闭的关系
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蒸腾与气孔开闭的关系蒸腾是一个复杂的生理过程,因为水分从活植物表面以水蒸气的状态流失到大气中,与物理蒸腾过程不同,它不仅受外界环境条件的影响,而且受植物自身的调节和控制。植物在蒸腾过程中不需要光线,煮好的种子可以起到呼吸作用。例如,在酿造葡萄酒的过程中,谷物首先被煮沸,使其无氧呼吸以产生酒精。孔隙闭合对蒸腾作用的影响如果光线(阳光)太强,叶片温度升高,蒸腾作用更强,叶片细胞失去太多水分。植物可以关闭气孔,减少水分的流失。但是,如果是冷的光,如荧光灯,植物的气孔一般不会被关闭。如果光线太强,温度会升高,叶子水分会迅速蒸发,植物也会自我保护。关闭气孔(防止枯死),减少蒸腾作用,防止植物水分的进一步流失,从而减弱二氧化碳吸收率和氧排放率,从而减弱蒸腾作用,使植物根部吸水率变弱,导致缺水;另一方面,高温蒸发也是叶片缺水不利于光合作用的原因之一。为什么蒸发作用的增强会导致气孔封闭的光合作用是绿色植物利用光能在叶绿体中将二氧化碳和水等无机物合成为有机物,释放氧气,同时将光能转化为化学能储存在合成有机物中的过程.二氧化碳的进入、氧气的排出通过气孔,是植物体与外界气体交换的“窗口”。因此,光合作用直接受到气孔开闭的影响。蒸发作用是植物体内的水分通过叶的气孔以水蒸气的形式释放到植物体外的过程。当气孔打开时,叶片中的水分吸收热量,形成水蒸气,通过气孔扩散到外部空气中。因此,气孔是植物体蒸发水分的“门户”,蒸发作用直接受气孔开闭的影响。气孔开放封闭与蒸腾作用的关系气孔在光合作用、呼吸、蒸腾作用等气体代谢中,是空气和水蒸气的通道.在保护细胞之间形成的凸透镜状小孔称为气孔。它的吞吐量是由保护细胞的打开和关闭作用调节的。保护细胞的侧壁较薄,因此内壁较厚;当保护细胞吸收水分时,细胞膨胀,细胞厚度增加,两个细胞分离,气孔打开。当防御细胞失去水分时,细胞收缩,细胞厚度减小,两个细胞合并,气孔关闭。适宜孔隙蒸腾的过程和机理植物的蒸腾主要是孔隙蒸腾,孔隙蒸腾在很大程度上受光照、温度和CO2等因素的调节。光是气孔运动的主要调节因子。光的气孔开放效果有2种,1种是光合作用的间接效果。另一个是通过光感受器感受光信号而产生的直接效果。光对蒸腾作用的影响首先导致气孔的开放,从而降低了内部阻力,增加了蒸腾作用。其次,光线提高了大气和叶片的温度,增加了叶片内外的蒸气压差,加快了蒸腾速度。气孔作用及蒸散作用的意义气孔[stoma]是叶、茎及其他植物器官上皮上许多小开口之一,是高等陆植物表皮特有的结构。狭义上,在保护细胞之间形成的凸透镜状小孔多称为气孔。有时也伴有与保护细胞相邻的2-4个副卫细胞。包括这些都是广义的气孔(或者气孔器)在气孔的正下方有一个大的细胞间隙(气室)气孔在碳同化、呼吸、蒸发等气体代谢中成为空气和水蒸气的路径,其吞吐量通过保护细胞的开闭作用来调节,在生理上具有重要的意义。气孔通常存在于植物体的地上部分,特别是叶表皮,也存在于幼茎、花瓣中,但在很多沉水植物中没有发现。1气孔的分布不同植物的叶,同一植物的不同叶,同一片叶的不同部位(包括上、下表皮)都有差异,并且受到客观的生存条件。浮水植物只分布在上皮,也有分布在陆生植物叶的上下表皮的可能性,一般多在阳生植物叶的下表皮。2孔隙类型双子叶植物的孔隙有四种类型。1.无不规则型、特殊形态分化保护细胞周围的副卫细胞;在异质型中,保护细胞周围有三个副卫细胞。平行型:多个副保护细胞平行于长轴存在于保护细胞的外侧。4.副卫胞对与保护细胞的长轴呈直角,气孔间保护细胞的形态也有差异,几乎所有植物保护细胞呈肾脏形状,气孔间壁厚,背气孔间壁薄。水稻、小麦等植物的保护细胞为哑铃型,中间壁厚,两端壁薄。3.孔隙的开启和关闭机理当肾脏的保护细胞吸收水分并膨胀时,细胞向外弯曲,气孔打开;当保护细胞水分流失减少时,壁变直,气孔关闭。哑铃型保护细胞在吸收水分时两端膨胀,中间分离,气孔打开,失去水分时两端缩小,中间关闭。可见孔隙运动的原因主要是由于保护细胞的吸水膨胀。4影响气孔运动的主要因素4.1光照保护气孔运动细胞叶绿体在光照下进行光合作用,利用CO2提高细胞内pH值,淀粉磷酸化酶将淀粉水解为磷酸葡萄糖,细胞内水势降低,细胞吸水膨胀,气孔打开。在黑暗中呼吸的CO2降低了保护细胞的pH值,淀粉磷酸化酶将葡萄糖合成为淀粉,降低了细胞液浓度,提高了水势,保护细胞失去水分,气孔关闭。保护细胞的渗透系统也受到K的控制。光合作用光反应(环式和非环式光合作用磷酸化)生成ATP,通过逆着离子差吸收K,使水势降低,吸水使气孔。注:1当光强小于或等于光补偿点时,气孔关闭。2.对于打开气孔的光质,红光和蓝紫色光最有效。3.景天科植物夜间气孔打开,吸收并储存CO2(形成苹果酸储存在液胞中),白天气孔关闭,苹果酸分解为丙酮酸释放CO2进行光合作用。4.2低浓度的CO2会打开气孔,而高浓度的CO2会迅速关闭气孔,无论是在光或黑暗中。抑制机制是保护细胞pH值降低、水势升高和细胞水分流失,在CO2逐渐消耗后,必须照射一段时间,直到气孔迅速打开。4.3温度影响气孔的运动气孔的开度一般随着温度的升高而增加,在30%左右达到最大值,低温(如10%以下)照射时间较长,但气孔仍不能很好地打开,主要是因为淀粉磷酸化酶的活性不高,温度过高时蒸腾作用太强,保护细胞水分,导致气孔闭合。4.4如果白天水分流失太强,保护细胞蒸发气孔会关闭,雨天叶子会吸水饱和,表皮细胞含水量高,会压迫保护细胞,因此白天的气孔也会关闭。蒸腾气孔的开启和关闭的关系是,如果光线太强,温度过高,水分会迅速流失,因此气孔会关闭,而在冷灯下不会关闭。气孔的开启和关闭直接关系到保护细胞的水分流失和吸水。如果没有水来保护细胞,气孔就会关闭,气孔的开启和关闭之间的关系是什么?气孔是植物蒸腾水的“门户”,也是气体交换的“窗口”。它是一个由一对半月形细胞包围的空洞。令人惊讶的是,保护细胞的形状可以被调节,从而允许气孔打开和关闭。当太阳升起时,气孔慢慢打开,空气流入气孔,为树叶提供二氧化碳,以形成有机物。当然,水是通过气孔流失的。到了晚上,叶子的生产活动停止,大部分气孔缩小或关闭,蒸发量减少。2、叶片在白天进行致密物料生产,需要大量的水和无机盐,蒸腾作用可以驱动植物体对水和无机盐的吸收和向上输送,为叶片提供持续的原料供应。保护性细胞与其他细胞不同。细胞壁的厚度不均匀,由于气孔的外壁较厚,难以拉伸。背部空洞内壁薄,容易伸展。当细胞膨胀时,内壁延伸,外壁向内下沉,气孔打开。当细胞失去水分并收缩时,内壁和外壁变直,气孔关闭。气孔是蒸腾作用的入口吗?植物叶片的表皮上有许多气孔,气孔主要分布在叶片的下表皮上,它是指由两个相对防御细胞包围的空腔。气孔是植物体蒸腾水分的“入口”,也是植物体与外界气体交换的“窗口”。当气孔关闭时,植物体内的水分不能释放到体外,从而影响植物体内的蒸腾作用。由于二氧化碳和水是植物光合作用的原料,二氧化碳、水和氧气等外部气体不能进入植物。由于呼吸的原料之一是氧气,它也会影响植物的呼吸。气孔通过蒸散作用作为空气和水蒸气的通道发挥作用,气孔的开关与保护细胞的水势有关,保护细胞的水势降低吸水膨胀时气孔打开,水势上升,水减少,气孔关闭。保护细胞水势下降和升高的原因主要有以下几种说法。淀粉-糖变换说:气孔的开放需要光合作用。黄化叶的保护细胞不含叶绿素,不能进行光合作用,在光的影响下不能发生气孔运动。pH对磷酸化酶反应有影响,自古以来就观察到pH6.1~7.3促进淀粉加水分解。pH2.9-6.1促进淀粉合成。淀粉-糖变换说是指,植物在光下,保护细胞的绿体进行光合作用,CO2浓度降低,pH上升。(约5至7),淀粉磷酸化酶将淀粉转化为葡萄糖-1-P,细胞内葡萄糖浓度高,水势降低,副卫细胞(或周围表皮细胞)的水分通过渗透作用进入保护细胞,气孔打开。