Sztómák: növényi pórusok, gázcsere és transzspiráció (őrsejtek)

Sztómák: fedezd fel, hogyan szabályozzák az őrsejtek a gázcserét és transzspirációt, szerepüket a fotoszintézisben, víz- és gázforgalom irányításában.

A botanikában a sztómák (más néven sztómák; többes számban sztómák) olyan apró nyílások vagy pórusok, amelyek a gázcserére szolgálnak. Többnyire a növényi levelek alsó felületén találhatók, de előfordulnak a felső felületen, hajtásokon és néhány növényen a szárakon is. Szinte minden szárazföldi növény rendelkezik sztómákkal, de elhelyezkedésük, sűrűségük és működésük fajonként és élethelyenként jelentősen eltér.

Felépítés

A pórust két, egymással szemben álló sejtpár, az úgynevezett őrsejtek (guard cells) alkotja. Az őrsejtek alakjának és falvastagságának különbsége határozza meg, hogyan nyílik a sztóma. Az őrsejtek mellett gyakran találhatók kísérősejtek, amelyek anyag- és ionforgalmat segítenek.

Funkciók

• Gázcsere: a sztómákon keresztül jut be a levegőből a szén-dioxid, amelyet a fotoszintézis során használnak fel, és ezen keresztül távozik a keletkező oxigén is. A légzés során felhasznált oxigén egy részét a növény visszaveszi, a felesleg pedig a külső térbe kerül.
• Transzspiráció: a sztómákon keresztül távozik a transzspiráció során keletkező vízgőz, ami fontos a víz- és ionáramlás, valamint a levél lehűlése szempontjából.

Sztóma működése és szabályozása

A sztómák nyitását és zárását az őrsejtek turgora (teltsége) szabályozza. Amikor az őrsejtekbe ionok (például K+ és Cl−) és oldott anyagok halmozódnak, víz áramlik be ozmotikus úton, a sejtek megduzzadnak és a sztóma kinyílik. Az iontranszportot aktív folyamatok vezérlik: az őrsejtek membránjain működő H+-ATPáz enzimek protonokat szállítanak, ami membránpotenciált hoz létre és elősegíti a kálium felvételét. (A protonok szerepére utalva: protonokat (hidrogénionokat, H+) említenek a szakirodalomban.)

A sztóma működését számos környezeti és belső tényező befolyásolja:

• Fény: különösen a kék fény aktiválja az őrsejtek H+-ATPázát, ami a sztómanyitást serkenti.
• CO2-szint: alacsony belső CO2 koncentráció általában sztómanyitást vált ki; magas CO2 a záródást elősegítheti.
• Vízellátás és ABA: vízhiány esetén a növény által termelt abcisinsav (ABA) jelzésére a sztómák bezáródnak, hogy csökkentsék a vízveszteséget.
• Páratartalom és hőmérséklet: alacsony léghőmérséklet vagy alacsony relatív páratartalom befolyásolja a transzspirációt és a sztóma-reakciókat.
• Cirkadián ritmus: a sztómanyitás és -záródás napközbeni ritmust mutathat függetlenül a külső fényingertől is.

Változatok és alkalmazkodás

A növények alkalmazkodtak különböző élőhelyekhez: xerofitonoknál (szárazságtűrő növények) gyakori a süllyesztett sztóma (mélyedésben), vastag viaszréteg vagy szőrök, amelyek csökkentik a párolgást. Egyes fajok amphistomatous levelei mindkét oldalon sztómákat viselnek, míg mások hypostomatousak (csak az alsó oldalon).

Sűrűség, mérések és ökológiai jelentőség

A sztómák sűrűsége (stomatal density) fajonként és környezeti feltételek szerint változik, és befolyásolja a növény vízhasználati hatékonyságát. A sztómazárás a vízveszteség gyors csökkentésének eszköze, ugyanakkor a túl szoros zárás korlátozhatja a CO2 felvételt és a fotoszintézist. A sztómák viselkedésének vizsgálata fontos mezőgazdasági, éghajlati és ökológiai kutatásokban — például a növények vízfelhasználásának és a szénkörforgásnak a modellezésében.

A sztómák működését laborban és terepen különböző módszerekkel mérik: gázcsere-mérőkkel (porometriával és infra-red gázelemzőkkel), mikroszkópos felvételekkel és időfüggő nyitás-mérésével.

Összefoglalva, a sztómák kulcsszerepet játszanak a növények anyagcseréjében: egyrészt biztosítják a szén-dioxid bejutását a fotoszintézishez és az ebből származó energia előállításához, másrészt szabályozzák a transzspiráció révén történő hő- és vízháztartást. A működésüket meghatározó fizikai és kémiai folyamatok — például a protonpumpák és ionáramlások — finom szabályozást tesznek lehetővé a változó környezetben.

Keresés betűvel