RuJKhgC2bruEt

Internal structure of the leaf

Link to the lesson

Before you start you should know
  • plants produce organs: roots, stems, leaves, flowers and fruits;

  • the root is an underground organ of a plant that keeps it in the soil and absorbs water and mineral salts from it;

  • the stem with the leaves form the shoot – the overground plant parts.

You will learn
  • describe the structure of a leaf and its role in a plant;

  • explain what transpiration is.

R1BULq0a1LpP3
Nagranie dźwiękowe dotyczące budowy wewnętrznej liścia

Both the external and the tissue structures of a leafleafleaf indicate that it is adapted for photosynthesis. Both surfaces of the leaf bladeleaf bladeleaf blade – upper and lower – are covered with a single‑layer, transparent epidermis, through which sun rays penetrate freely. Epidermis cells contain no chloroplasts. They are strictly adhering each other and are covered by a cuticle therefore they limit the evaporation of water and protect against penetration of pathogenic microorganisms.

R1W7EM6MnnOOc
A leaf's lower epidermis with stomata
Source: Science and Plants for Schools, www.flickr.com, licencja: CC BY-NC-SA 2.0.

The stomatastomatastomata usually occur in the lower epidermis and are made of two guard cells with a characteristic shape. Between them there is a stoma leading to the interior of a leaf. The intensity of gas exchange and transpiration, i.e. evaporation of water, depends on the degree of opening of the stomata. During water scarcity, the stomata go limp and close the stoma. Thus, the transpiration which could expose the plant to excessive water loss is limited. With the right amount of water, the cells regain their firmness, stretch and open the stoma. Then, transpiration and gas exchange are resumed.

RExoPGBrq4vB8
Stomata
Source: Andrzej Bogusz, licencja: CC BY 3.0.
Task 1
Szukając dodatkowych informacji w dostępnych ci źródłach (np. w internecie, encyklopedii lub specjalistycznych publikacjach) znajdź odpowiedź na pytanie, po której stronie blaszki liściowej znajduje się więcej aparatów szparkowych - górnej lub dolnej?
Szukając dodatkowych informacji w dostępnych ci źródłach (np. w internecie, encyklopedii lub specjalistycznych publikacjach) znajdź odpowiedź na pytanie, po której stronie blaszki liściowej znajduje się więcej aparatów szparkowych - górnej lub dolnej?

The upper part of the leaf blade in most temperate climate plants is filled with long, cylindrical cells of the palisade parenchyma that closely adhere to each other. Their shape, arrangement in the leaf and the presence of a large number of chloroplasts make this tissue the main place where food is produced. Under the layer of the palisade parenchyma , in the lower part of the blade there is spongy parenchyma. Its cells are variously shaped, loosely arranged and have fewer chloroplasts than palisade parenchyma cells. The numerous and large intercellular spaces between them allow for the circulation of air and water vapour in the leaf. The largest air chambers occur above the stomata. The palisade parenchyma together with the spongy parenchyma form chlorenchymachlorenchymachlorenchyma.

The supply of a leaf with water and removal of photosynthesis products from it takes place through vascular bundles, being part of leaf nerves. Each bundle contains elements of wood and phloem. The wood supplies a leaf with water taken from the roots and delivered by the stem. The phloem discharges photosynthetic products from the chlorenchyma. The vascular bundles are often surrounded by a sheath built of support tissue stiffening the leaf blade.

R1Cbq9YZt4leu
Internal structure of the leaf
Source: Andrzej Bogusz, licencja: CC BY 3.0.
RQwr7sZddRUcG1
Fotografia przedstawia widok mikroskopowy przekroju poprzecznego liścia lilaka. Na fotografii umieszczono punkty z następującymi podpisami: 1. upper epidermis covered by the waterproof cuticle, which serves to reduce water loss from the leaf, the stomata are located here, 2. lower epidermis the stomata are located here, 3. collenchyma support plant tissue consisting of living, elastic cells which facilitate the longitudinal growth of a plant, 4. wood (xylem) plant tissue that conducts water and dissolved minerals, 5. pholem plant tissue that conducts soluble organic compounds, 6. palisade mesophyll a type of parenchyme tissue, the cells are vertically elongated in reference to the surface of the leaf and include a large amount of chloroplasts, which makes them the primary site of photosynthesis, 7. spongy mesophyll a type of parenchyme tissue where the cells are arranged in a lose way and include chloroplasts
Leaf of Syringa
Source: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Observation 1

Differentiation of tissues that form a leaf.

You will need
  • microscope,

  • permanent preparation of the cross‑section of the leaf.

Instruction
  1. Place the preparation on the microscope table.

  2. Set the preparation image and a proper focus.

  3. Observe the leaf tissues, moving from the lowest to the highest magnifications.

  4. Select cell layers and observe their characteristics: upper and lower epidermis, as well as stomata, chlorenchyma, vascular bundle.

  5. Draw a cross‑sectional pattern of the leaf, select the highlighted cell layers (remember to keep the proportions).

RxxFiuhbNJTOB
A cross-section of a leaf of an angiosperm - microscopic image
Source: Jon Houseman, commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 4.0.
Summary

On the cross‑section of the leaf there are tissues arranged in layers: upper epidermis, palisade parenchyma, sponge parenchyma, lower epidermis. The lower epidermis contains stomata.

Task 2

A typical land plant leaf has more chloroplasts in the upper part of the chlorenchyma than in the lower one. The upper epidermis of the leaf is generally thicker than the lower one and covered with a thicker layer of cuticle. Explain what the cause of these two facts is.

Transpiration and its meaning

Gas exchange connected with photosynthesis, respiration and transpirationtranspirationtranspiration processes is mainly carried out by stomata. Transpiration is responsible for the formation of the suction force of leavessuction force of leavessuction force of leaves, which causes the suction of water along with mineral salts from the soil through the root and forces it to be transported through the stem to other organs. What is more, transpiration protects the plant against overheating on hot days. This is because water must take heat from the environment in order to change into steam. Evaporation significantly lowers the temperature of leaves, just as sweat evaporation lowers the temperature of human skin. The intensity of transpiration depends on the size of the leaf surface, the number of stomata, ambient temperature, air humidity and light intensity.

Experiment 1

Demonstration that plants excrete water.

You will need
  • a pot plant watered with a lot of water a few hours earlier,

  • plastic bag,

  • string.

Instruction
  1. Cover a few shoots of the plant with a plastic bag.

  2. Tie the bag at the base of the shoots.

  3. Leave the rest of the plant shoots uncovered.

  4. Leave the plant for a few hours and observe the changes appearing on the internal surface of the bag.

Ri51AIvnxxKE8
A method to check if plants expel water
Source: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Summary

If there are drops of water inside the bag, we can conclude that the plant excretes it during transpiration.

Task 3

During a sunny day, a sunflower can evaporate about one litre of water, a birch with 200,000 leaves – 60‑70 litres, and on particularly hot days with low air humidity - even up to 400 litres. Explain how important this is for the environment.

RnJlBrlcUDyg0
Exercise 1
Enter the missing words in the gaps. Thanks to chlorophyll, (Tu uzupełnij) takes place in the green parts of the plant. Thanks to it, (Tu uzupełnij) is produced. The by-product is (Tu uzupełnij). Photosynthesis can not take place without (Tu uzupełnij). Możliwe odpowiedzie: oxygen, photosynthesis, food, light
R3bw5IXEcge1A
Exercise 2
Match the pairs: English words with Polish definition. stomata Możliwe odpowiedzi: 1. siła powstająca wskutek zachodzącej w liściach transpiracji; wymusza pobieranie wody z gleby i przewodzenie jej do liści., 2. główna część liścia, najczęściej szeroka i płaska, przystosowana do prowadzenia procesu fotosyntezy., 3. tkanka miękiszowa zawierająca w komórkach dużą liczbę chloroplastów; bierze udział w fotosyntezie; występuje głównie w liściach., 4. wytwór skórki pędu; składa się z dwóch komórek szparkowych, między którymi znajduje się szparka --- otwór, przez który zachodzi parowanie wody i wymiana gazowa., 5. przystosowania kształtu i tkankowej budowy liścia do pełnienia innych funkcji niż odżywianie; wyróżnia się m. in. przystosowania do rozmnażania, gromadzenia pokarmu i wody, obrony, chwytania organizmów, przetrwania w warunkach suszy., 6. proces wyparowywania wody przez liście, dzięki któremu w roślinie zapewniony jest stały przepływ wody od korzenia do liści; powoduje także obniżenie temperatury ciała rośliny., 7. organ wegetatywny roślin, w którym zachodzą procesy fotosyntezy, wymiany gazowej i transpiracji (parowania); liście mogą być pojedyncze lub złożone. leaf blade Możliwe odpowiedzi: 1. siła powstająca wskutek zachodzącej w liściach transpiracji; wymusza pobieranie wody z gleby i przewodzenie jej do liści., 2. główna część liścia, najczęściej szeroka i płaska, przystosowana do prowadzenia procesu fotosyntezy., 3. tkanka miękiszowa zawierająca w komórkach dużą liczbę chloroplastów; bierze udział w fotosyntezie; występuje głównie w liściach., 4. wytwór skórki pędu; składa się z dwóch komórek szparkowych, między którymi znajduje się szparka --- otwór, przez który zachodzi parowanie wody i wymiana gazowa., 5. przystosowania kształtu i tkankowej budowy liścia do pełnienia innych funkcji niż odżywianie; wyróżnia się m. in. przystosowania do rozmnażania, gromadzenia pokarmu i wody, obrony, chwytania organizmów, przetrwania w warunkach suszy., 6. proces wyparowywania wody przez liście, dzięki któremu w roślinie zapewniony jest stały przepływ wody od korzenia do liści; powoduje także obniżenie temperatury ciała rośliny., 7. organ wegetatywny roślin, w którym zachodzą procesy fotosyntezy, wymiany gazowej i transpiracji (parowania); liście mogą być pojedyncze lub złożone. leaf Możliwe odpowiedzi: 1. siła powstająca wskutek zachodzącej w liściach transpiracji; wymusza pobieranie wody z gleby i przewodzenie jej do liści., 2. główna część liścia, najczęściej szeroka i płaska, przystosowana do prowadzenia procesu fotosyntezy., 3. tkanka miękiszowa zawierająca w komórkach dużą liczbę chloroplastów; bierze udział w fotosyntezie; występuje głównie w liściach., 4. wytwór skórki pędu; składa się z dwóch komórek szparkowych, między którymi znajduje się szparka --- otwór, przez który zachodzi parowanie wody i wymiana gazowa., 5. przystosowania kształtu i tkankowej budowy liścia do pełnienia innych funkcji niż odżywianie; wyróżnia się m. in. przystosowania do rozmnażania, gromadzenia pokarmu i wody, obrony, chwytania organizmów, przetrwania w warunkach suszy., 6. proces wyparowywania wody przez liście, dzięki któremu w roślinie zapewniony jest stały przepływ wody od korzenia do liści; powoduje także obniżenie temperatury ciała rośliny., 7. organ wegetatywny roślin, w którym zachodzą procesy fotosyntezy, wymiany gazowej i transpiracji (parowania); liście mogą być pojedyncze lub złożone. chlorenchyma Możliwe odpowiedzi: 1. siła powstająca wskutek zachodzącej w liściach transpiracji; wymusza pobieranie wody z gleby i przewodzenie jej do liści., 2. główna część liścia, najczęściej szeroka i płaska, przystosowana do prowadzenia procesu fotosyntezy., 3. tkanka miękiszowa zawierająca w komórkach dużą liczbę chloroplastów; bierze udział w fotosyntezie; występuje głównie w liściach., 4. wytwór skórki pędu; składa się z dwóch komórek szparkowych, między którymi znajduje się szparka --- otwór, przez który zachodzi parowanie wody i wymiana gazowa., 5. przystosowania kształtu i tkankowej budowy liścia do pełnienia innych funkcji niż odżywianie; wyróżnia się m. in. przystosowania do rozmnażania, gromadzenia pokarmu i wody, obrony, chwytania organizmów, przetrwania w warunkach suszy., 6. proces wyparowywania wody przez liście, dzięki któremu w roślinie zapewniony jest stały przepływ wody od korzenia do liści; powoduje także obniżenie temperatury ciała rośliny., 7. organ wegetatywny roślin, w którym zachodzą procesy fotosyntezy, wymiany gazowej i transpiracji (parowania); liście mogą być pojedyncze lub złożone. leaf modifications Możliwe odpowiedzi: 1. siła powstająca wskutek zachodzącej w liściach transpiracji; wymusza pobieranie wody z gleby i przewodzenie jej do liści., 2. główna część liścia, najczęściej szeroka i płaska, przystosowana do prowadzenia procesu fotosyntezy., 3. tkanka miękiszowa zawierająca w komórkach dużą liczbę chloroplastów; bierze udział w fotosyntezie; występuje głównie w liściach., 4. wytwór skórki pędu; składa się z dwóch komórek szparkowych, między którymi znajduje się szparka --- otwór, przez który zachodzi parowanie wody i wymiana gazowa., 5. przystosowania kształtu i tkankowej budowy liścia do pełnienia innych funkcji niż odżywianie; wyróżnia się m. in. przystosowania do rozmnażania, gromadzenia pokarmu i wody, obrony, chwytania organizmów, przetrwania w warunkach suszy., 6. proces wyparowywania wody przez liście, dzięki któremu w roślinie zapewniony jest stały przepływ wody od korzenia do liści; powoduje także obniżenie temperatury ciała rośliny., 7. organ wegetatywny roślin, w którym zachodzą procesy fotosyntezy, wymiany gazowej i transpiracji (parowania); liście mogą być pojedyncze lub złożone. suction force of leaves Możliwe odpowiedzi: 1. siła powstająca wskutek zachodzącej w liściach transpiracji; wymusza pobieranie wody z gleby i przewodzenie jej do liści., 2. główna część liścia, najczęściej szeroka i płaska, przystosowana do prowadzenia procesu fotosyntezy., 3. tkanka miękiszowa zawierająca w komórkach dużą liczbę chloroplastów; bierze udział w fotosyntezie; występuje głównie w liściach., 4. wytwór skórki pędu; składa się z dwóch komórek szparkowych, między którymi znajduje się szparka --- otwór, przez który zachodzi parowanie wody i wymiana gazowa., 5. przystosowania kształtu i tkankowej budowy liścia do pełnienia innych funkcji niż odżywianie; wyróżnia się m. in. przystosowania do rozmnażania, gromadzenia pokarmu i wody, obrony, chwytania organizmów, przetrwania w warunkach suszy., 6. proces wyparowywania wody przez liście, dzięki któremu w roślinie zapewniony jest stały przepływ wody od korzenia do liści; powoduje także obniżenie temperatury ciała rośliny., 7. organ wegetatywny roślin, w którym zachodzą procesy fotosyntezy, wymiany gazowej i transpiracji (parowania); liście mogą być pojedyncze lub złożone. transpiration Możliwe odpowiedzi: 1. siła powstająca wskutek zachodzącej w liściach transpiracji; wymusza pobieranie wody z gleby i przewodzenie jej do liści., 2. główna część liścia, najczęściej szeroka i płaska, przystosowana do prowadzenia procesu fotosyntezy., 3. tkanka miękiszowa zawierająca w komórkach dużą liczbę chloroplastów; bierze udział w fotosyntezie; występuje głównie w liściach., 4. wytwór skórki pędu; składa się z dwóch komórek szparkowych, między którymi znajduje się szparka --- otwór, przez który zachodzi parowanie wody i wymiana gazowa., 5. przystosowania kształtu i tkankowej budowy liścia do pełnienia innych funkcji niż odżywianie; wyróżnia się m. in. przystosowania do rozmnażania, gromadzenia pokarmu i wody, obrony, chwytania organizmów, przetrwania w warunkach suszy., 6. proces wyparowywania wody przez liście, dzięki któremu w roślinie zapewniony jest stały przepływ wody od korzenia do liści; powoduje także obniżenie temperatury ciała rośliny., 7. organ wegetatywny roślin, w którym zachodzą procesy fotosyntezy, wymiany gazowej i transpiracji (parowania); liście mogą być pojedyncze lub złożone.

Summary

  • Leaves serve the plant for the processes of photosynthesis, gas exchange and transpiration.

  • Transpiration allows the plant to absorb water from the soil.

  • The structure of the leaf indicates its very good adaptation to the functions it performs.

Keywords

leaf, photosynthesis, transpiration

Glossary

stomata
stomata
ROL6XN67USJyA
Nagranie dźwiękowe słówka stomata

aparat szparkowy – wytwór skórki pędu; składa się z dwóch komórek szparkowych, między którymi znajduje się szparka – otwór, przez który zachodzi parowanie wody i wymiana gazowa.

leaf blade
leaf blade
RvxmWDl9dexnl
Nagranie dźwiękowe słówka leaf blade

blaszka liściowa – główna część liścia, najczęściej szeroka i płaska, przystosowana do prowadzenia procesu fotosyntezy.

leaf
leaf
R1dmM6wrrxfy4
Nagranie dźwiękowe słówka leaf

liść – organ wegetatywny roślin, w którym zachodzą procesy fotosyntezy, wymiany gazowej i transpiracji (parowania); liście mogą być pojedyncze lub złożone.

chlorenchyma
chlorenchyma
RkTrW4dHvJgQG
Nagranie dźwiękowe słówka chlorenchyma

miękisz asymilacyjny – tkanka miękiszowa zawierająca w komórkach dużą liczbę chloroplastów; bierze udział w fotosyntezie; występuje głównie w liściach.

leaf modifications
leaf modifications
R18rBQ93WtyaC
Nagranie dźwiękowe słówka leaf modifications

modyfikacje liści – przystosowania kształtu i tkankowej budowy liścia do pełnienia innych funkcji niż odżywianie; wyróżnia się m. in. przystosowania do rozmnażania, gromadzenia pokarmu i wody, obrony, chwytania organizmów, przetrwania w warunkach suszy.

suction force of leaves
suction force of leaves
RmF5aUKYNc2SK
Nagranie dźwiękowe słówka suction force of leaves

siła ssąca liści – siła powstająca wskutek zachodzącej w liściach transpiracji; wymusza pobieranie wody z gleby i przewodzenie jej do liści.

transpiration
transpiration
R1WzvVoMfGM7E
Nagranie dźwiękowe słówka transpiraton

transpiracja – proces wyparowywania wody przez liście, dzięki któremu w roślinie zapewniony jest stały przepływ wody od korzenia do liści; powoduje także obniżenie temperatury ciała rośliny.