Stomata (stomat): bladens porer för gasutbyte, vatten och fotosyntes
Lär dig hur stomata på blad styr gasutbyte, transpiration och fotosyntes — vakterceller, öppning/stängning och växtens vattenreglering.
Inom botaniken är en stoma (även stomate; plural stomata) en liten öppning eller por som används för gasutbyte. De finns oftast på undersidan av växternas blad. Nästan alla landväxter har stomata, men deras placering och utformning kan variera mycket mellan arter.
Stomata har två huvudfunktioner. Den första är gasutbyte, dvs. intag av koldioxid och avgivande av syre, vilket är nödvändigt för fotosyntesen. Den andra är transpirationsprocessen hos växter — avdunstning av vattenånga ut genom porerna som hjälper till att reglera bladets temperatur, transportera näringsämnen via vattenströmmar i xylemet och påverkar växtens vattenbalans.
Luft kommer in i växten genom dessa öppningar. Koldioxiden används i fotosyntesen. En del av det producerade syret används i andningen, och syreöverskottet går ut genom samma öppningar. Dessutom går vattenånga ut i atmosfären genom dessa porer vid transpiration, vilket påverkas av ljus, vind, luftfuktighet och markfuktighet.
Struktur och närmare beskrivning
Varje stoma omges av ett par specialiserade celler kallade vaktceller eller goleceller. Vaktcellerna har en tjockare cellvägg på ena sidan och blir turgida (fulla av vatten) när de öppnar poren. I många tvåhjärtbladiga växter är vaktcellerna njurformade, medan i gräs (monokotyledoner) är de ofta hantel- eller dumbbell-formade. Ofta finns även intilliggande stödjeceller (subsidiary cells) som hjälper till att styra vaktcellernas formförändringar.
Hur stomata öppnas och stängs
Öppning och stängning styrs av vaktcellernas turgor (sitt inre tryck). En viktig del i öppningsmekanismen är jontransport:
- Vid stomataöppning aktiveras vaktcellernas H+-ATPaser som flyttar protoner ut ur cellen, vilket hyperpolariserar membranet.
- Den elektriska förändringen gör att kaliumjoner (K+) och kloridjoner (Cl−) strömmar in i vaktcellerna genom specifika kanaler. Organiska negativa joner (t.ex. malat) kan också bildas och ackumuleras som motjoner.
- Jonackumuleringen ökar den osmotiska potentialen i vaktcellerna, så att vatten tränger in via osmos, cellerna blir turgida och poren öppnar sig.
- Vid stomatastängning sker ofta jonutsöndring och vatten lämnar cellerna, eller signaler som höjer cytosoliska Ca2+ leder till att vaktcellerna tappar turgor och poren sluts.
Öppning stimuleras särskilt av ljus (särskilt blått ljus via fotoreceptorer som fototrofiner), låg inre koldioxid-halt i bladet och hög vattenstatus. Stängning utlöses av torka, hög koldioxid-koncentration, mörker och hormonet abskisinsyra (ABA) som bildas vid vattenstress.
Reglering och miljöpåverkan
Stomata är mycket responsiva mot omgivningen. Faktorer som påverkar stomatal öppning/stängning inkluderar:
- Ljusintensitet och våglängd
- Intern och extern koldioxid-nivå
- Luftfuktighet och vind (hög vind ökar avdunstning och kan leda till stängning)
- Markvattentillgång och plantans vattenstatus
- Temperatur
- Signalämnen som abskisinsyra (ABA) och joner/Ca2+-signaler i vaktcellerna
Genom att reglera stomata kan växter balansera koldioxidupptag för fotosyntes mot vattenförlust via transpiration. Vissa växter (t.ex. CAM-växter) öppnar stomata på natten för att spara vatten, medan C4-växter ofta kan ha lägre stomatal konduktans och därmed högre vattenanvändningseffektivitet än typiska C3-växter.
Variation mellan arter och anpassningar
Stomata förekommer i olika tätheter (stomatal densitet) och storlekar beroende på art och miljö. Xerofyter (torrmiljöväxter) kan ha sänkta stomata i stomatiska kammare eller folliklar för att minska avdunstning, medan vattenväxter ofta reducerat eller modifierat stomata, eller att gasutbyte sker direkt genom hela bladytan.
Stomatal index (andel stomata bland epidermisceller) och fossila stomata används inom paleoklimatologin för att uppskatta forna koldioxid-halter och klimatförhållanden.
Betydelse för ekologi och jordbruk
Stomata påverkar produktivitet, vattenförbrukning och växters respons på klimatförändringar. Inom jordbruk och växthusodling övervakas stomatal konduktans ofta med porometrar och gasväxlingsmätare för att optimera bevattning och CO2-tillförsel. Forskning kring stomatal reglering används också för att utveckla grödor med bättre torktålighet och högre vattenanvändningseffektivitet.
Sammanfattningsvis är stomata små men avgörande strukturer för växters gasutbyte och vattenreglering. Genom komplex jon- och hormonreglerad mekanik kan växter snabbt anpassa sina porer efter omgivningens krav för att balansera fotosyntes och vattenbevarande.
Stomi i ett blad i mikroskop
Växtstomaväktarceller. Kloroplasterna ser röda ut på bilden.
Frågor och svar
F: Vad är en stomi?
S: En stomi är en liten öppning eller por som finns på växtblad och stjälkar.
F: Var finns stomata i växter?
S: Stomata finns oftast på undersidan av växternas blad.
F: Vilken är stomatas huvudsakliga funktion?
S: Stomaternas huvudsakliga funktion är gasutbyte, vilket innebär intag av koldioxid och avgivande av syre.
F: Vad är transpirationsprocessen hos växter?
S: Transpiration hos växter är den process genom vilken vattenånga går ut i atmosfären genom porerna i klyvöppningarna.
F: Hur justeras storleken på stomiöppningen?
S: Storleken på stomiöppningen justeras av ett par celler som kallas skyddsceller, som kan öppna eller stänga poren.
F: Hur öppnas skyddscellerna?
S: Skyddscellerna öppnas genom att protoner (vätejoner, H+) pumpas in i dem, vilket gör att vatten tränger in och fyller cellerna, som sedan öppnar stoma.
F: Varför behöver växter stomata?
S: Växter behöver klyvöppningar för utbyte av gaser, särskilt för intag av koldioxid och avgivande av syre, samt för transpirationsprocessen.
Sök