Rośliny to organizmy samożywne, które wytwarzają pokarm w procesie fotosyntezy. Do jej przebiegu niezbędne są dwutlenek węgla i woda, które w obecności światła przekształcają się w cukry oraz tlen. Wodę roślina pobiera za pomocą korzeni, a dwutlenek węgla – przez aparaty szparkowe, którymi także wydala tlen oraz parę wodną.

RLUfbxR1N0k8n
Aparaty szparkowe w liściu tulipana.
Źródło: MarekMiś, Wikimedia Commons, licencja: CC BY 4.0.
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
  • jak zbudowane są liście;

  • jakie są funkcje liści i jakie są ich przekształcenia;

  • czym są tkanki i jakie znasz rodzaje tkanek roślinnych;

  • czym są aparaty szparkowe i jaka jest ich funkcja.

Twoje cele
  • Przedstawisz budowę aparatu szparkowego.

  • Opiszesz, w jaki sposób otwierają się i zamykają aparaty szparkowe.

  • Wyjaśnisz, jak czynniki środowiska wpływają na otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych.

  • Wskażesz rozmieszczenie aparatów szparkowych w liściu.

  • Wykażesz, że rośliny wydalają wodę.

bg‑green

1. Budowa aparatu szparkowego

Aparat szparkowyaparat szparkowyAparat szparkowy utworzony jest z dwóch komórek szparkowych, które mogą przybrać kształt umożliwiający utworzenie pomiędzy nimi otworu (szparki).

R2rUNyhIDcKcd
Aparat szparkowy otwarty i zamknięty. Wzrost uwodnienia komórek szparkowych (gdy wakuole wypełniają się wodą) powoduje ich wygięcie się i powstanie między nimi otworu, nazywanego szparką.
Źródło: Andrzej Bogusz, licencja: CC BY 3.0.

Nadziemne części roślin pokryte są substancją woskową, która zabezpiecza rośliny przed nadmierną utratą wody w wyniku parowania, ale jednocześnie utrudnia wymianę z otoczeniem dwutlenku węgla, tlenu i pary wodnej. Procesy te mogą zachodzić dzięki obecności w skórceskórkaskórce roślin aparatów szparkowych.

bg‑green

2. Czynniki wpływające na otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych

U większości gatunków roślin aparaty szparkowe pozostają otwarte w ciągu dnia, a w nocy się zamykają. Wiąże się to z tym, że w dzień obecne jest światło potrzebne do przebiegu fotosyntezyfotosyntezafotosyntezy i wtedy roślina musi pobierać dwutlenek węgla, z którego podczas fotosyntezy wytwarza cukier. Jednak otwarcie aparatów szparkowych powoduje też zwiększone wyparowywanie wody z rośliny. Aby oszczędzać wodę, roślina zamyka aparaty szparkowe, jeśli ich otwarcie nie jest potrzebne, np. w nocy, gdy nie zachodzi fotosynteza.

1
Symulacja 1

Przeprowadź symulację, żeby sprawdzić reakcję zamykania i otwierania aparatów szparkowych pod wpływem zmian warunków środowiska.

Zapoznaj się z opisem symulacji, aby dowiedzieć się, jak zamykają się i otwierają aparaty szparkowe pod wpływem zmian warunków środowiska.

R1iAiOyEkWz3l
Symulacja przedstawia otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych w zależności od warunków środowiska. Po kliknięciu przycisku rozpocznij wyświetla się ekran z następującym tekstem: Zmień parametry środowiska, żeby sprawdzić ich wpływ na otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych. Wybierz, który z parametrów chcesz zbadać. Poniżej do wyboru są: ilość światła, ilość wody w glebie lub ilość dwutlenku węgla. Po wybraniu opcji pojawia się widok na biurko z mikroskopem, obok widać rośliny w doniczkach. W górnym prawym rogu widać przycisk, po kliknięciu którego widać następującą informację: Aparaty szparkowe zbudowane są z dwóch komórek szparkowych o charakterystycznym kształcie, pomiędzy którymi znajduje się szparka. Szparki stanowią połączenie między wnętrzem liścia a środowiskiem zewnętrznym. Od tego, w jakim stopniu są rozwarte, zależy intensywność wymiany gazowej i parowania wody. Po wyłączeniu informacji wracamy do widoku biurka. Klikamy na mikroskop. Widoczne są aparaty szparkowe. Przy braku światła aparaty szparkowe są zamknięte, przy stopniowym zwiększaniu światła aparaty szparkowe coraz mocniej się otwierają. Przy braku wody w glebie aparaty szparkowe są zamknięte. Przy stopniowym zwiększaniu wody w glebie aparaty szparkowe coraz mocniej się otwierają. Przy braku dwutlenku węgla aparaty szparkowe są szeroko otwarte. Przy zwiększającej się ilości dwutlenku węgla w powietrzu aparaty szparkowe stopniowo się zamykają.
Źródło: Contentplus.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Symulacja przedstawia otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych w zależności od warunków środowiska. Po kliknięciu przycisku rozpocznij wyświetla się ekran z następującym tekstem: Zmień parametry środowiska, żeby sprawdzić ich wpływ na otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych. Wybierz, który z parametrów chcesz zbadać. Poniżej do wyboru są: ilość światła, ilość wody w glebie lub ilość dwutlenku węgla. Po wybraniu opcji pojawia się widok na biurko z mikroskopem, obok widać rośliny w doniczkach. W górnym prawym rogu widać przycisk, po kliknięciu którego widać następującą informację: Aparaty szparkowe zbudowane są z dwóch komórek szparkowych o charakterystycznym kształcie, pomiędzy którymi znajduje się szparka. Szparki stanowią połączenie między wnętrzem liścia a środowiskiem zewnętrznym. Od tego, w jakim stopniu są rozwarte, zależy intensywność wymiany gazowej i parowania wody. Po wyłączeniu informacji wracamy do widoku biurka. Klikamy na mikroskop. Widoczne są aparaty szparkowe. Przy braku światła aparaty szparkowe są zamknięte, przy stopniowym zwiększaniu światła aparaty szparkowe coraz mocniej się otwierają. Przy braku wody w glebie aparaty szparkowe są zamknięte. Przy stopniowym zwiększaniu wody w glebie aparaty szparkowe coraz mocniej się otwierają. Przy braku dwutlenku węgla aparaty szparkowe są szeroko otwarte. Przy zwiększającej się ilości dwutlenku węgla w powietrzu aparaty szparkowe stopniowo się zamykają.

1
Polecenie 1
R1dLdJgNmfNmG
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 2
R18CXOFgthZWl
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 3
RieWMpVU8UY8w
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑green

3. Rozmieszczenie aparatów szparkowych w liściu

11
Laboratorium 1

Przeprowadź doświadczenie badające rozmieszczenie aparatów szparkowych w liściu. Zanotuj wyniki i wnioski. Zweryfikuj hipotezę.

Zapoznaj się z poniższym opisem doświadczenia badającego rozmieszczenie aparatów szparkowych w liściu. Zanotuj wyniki i wnioski. Zweryfikuj hipotezę.

Co będzie potrzebne?

  • liść jabłoni,

  • woda,

  • alkohol 70%,

  • bibuła,

  • 2 szkiełka podstawowe,

  • 2 szkiełka nakrywkowe,

  • żyletka,

  • maseczka defoliacyjna,

  • pędzelek.

RqXckEFZFFdT3
Symulacja przedstawia rozmieszczenie aparatów szparkowych. Po kliknięciu przycisku rozpocznij wyświetla się stół laboratoryjny z następującym sprzętem: bibuła, marker, pęseta, pipeta, alkohol siedemdziesięcioprocentowy, żyletka, woda, mały pędzelek, liście, pojemnik z maseczką defoliacyjną, szkiełko zegarkowe, szkiełka podstawowe, szkiełka nakrywkowe, mikroskop, stoper. W górnym lewym rogu widać przycisk, po którego kliknięciu wyświetla się instrukcja. Punkt pierwszy. Przygotuj dwa szkiełka podstawowe i podpisz je: „skórka górna”, „skórka dolna”. Punkt drugi. Odtłuść szkiełka alkoholem, a następnie przetrzyj bibułką. Punkt trzeci. Zachowując szczególną ostrożność, wykrój skrawek liścia o kształcie kwadratu o powierzchni około jednego centymetra kwadratowego. Punkt czwarty. Przenieś wykonany skrawek na szkiełko zegarkowe górną stroną liścia do góry i nanieś na skrawek bardzo cienką warstwę maseczki defoliacyjnej (maseczki kosmetycznej, która zastyga, tworząc odcisk). Punkt piąty. Poczekaj dziesięć minut, aż maseczka zaschnie, a następnie przenieś powstały odcisk na szkiełko podstawowe podpisane „skórka górna”. Punkt szósty. Odwróć skrawek liścia na drugą stronę i ponownie nanieś na niego cienką warstwę maseczki. Punkt siódmy. Ponownie poczekaj, aż maseczka zaschnie, a następnie przenieś odcisk na szkiełko podstawowe podpisane „skórka dolna”. Punkt ósmy. Skrop repliki liścia na obydwu szkiełka wodą, a następnie delikatnie zamknij preparaty szkiełkami nakrywkowymi. Punkt dziewiąty. Wybierz preparat, połóż na stoliku mikroskopu i obejrzyj. Punkt dziesiąty. Zrób zdjęcie preparatu i zdejmij preparat ze stolika. Punkt jedenasty. Obejrzyj i sfotografuj drugi preparat. Porównaj wygląd skórki górnej i dolnej. Po wykonaniu tych czynności odcisk aparatów szparkowych widać tylko na dolnej stronie liścia.
Źródło: Contentplus.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Symulacja przedstawia rozmieszczenie aparatów szparkowych. Po kliknięciu przycisku rozpocznij wyświetla się stół laboratoryjny z następującym sprzętem: bibuła, marker, pęseta, pipeta, alkohol siedemdziesięcioprocentowy, żyletka, woda, mały pędzelek, liście, pojemnik z maseczką defoliacyjną, szkiełko zegarkowe, szkiełka podstawowe, szkiełka nakrywkowe, mikroskop, stoper. W górnym lewym rogu widać przycisk, po którego kliknięciu wyświetla się instrukcja. Punkt pierwszy. Przygotuj dwa szkiełka podstawowe i podpisz je: „skórka górna”, „skórka dolna”. Punkt drugi. Odtłuść szkiełka alkoholem, a następnie przetrzyj bibułką. Punkt trzeci. Zachowując szczególną ostrożność, wykrój skrawek liścia o kształcie kwadratu o powierzchni około jednego centymetra kwadratowego. Punkt czwarty. Przenieś wykonany skrawek na szkiełko zegarkowe górną stroną liścia do góry i nanieś na skrawek bardzo cienką warstwę maseczki defoliacyjnej (maseczki kosmetycznej, która zastyga, tworząc odcisk). Punkt piąty. Poczekaj dziesięć minut, aż maseczka zaschnie, a następnie przenieś powstały odcisk na szkiełko podstawowe podpisane „skórka górna”. Punkt szósty. Odwróć skrawek liścia na drugą stronę i ponownie nanieś na niego cienką warstwę maseczki. Punkt siódmy. Ponownie poczekaj, aż maseczka zaschnie, a następnie przenieś odcisk na szkiełko podstawowe podpisane „skórka dolna”. Punkt ósmy. Skrop repliki liścia na obydwu szkiełka wodą, a następnie delikatnie zamknij preparaty szkiełkami nakrywkowymi. Punkt dziewiąty. Wybierz preparat, połóż na stoliku mikroskopu i obejrzyj. Punkt dziesiąty. Zrób zdjęcie preparatu i zdejmij preparat ze stolika. Punkt jedenasty. Obejrzyj i sfotografuj drugi preparat. Porównaj wygląd skórki górnej i dolnej. Po wykonaniu tych czynności odcisk aparatów szparkowych widać tylko na dolnej stronie liścia.

ReoDC9qraHaLa
1
Polecenie 4
R5GCGdlvdy7Mp
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 5
R19xvn527T1IU
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 6
R1cRaLxnMxdWD
Zestaw doświadczalny.
Źródło: Contentplus.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Rj6nq0LJu7Hhc
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ciekawostka

Rośliny o liściach pływających po wodzie (np. lilia wodna) mają aparaty szparkowe na wierzchniej (górnej) stronie liścia, a rośliny z liśćmi w pełni zanurzonymi w wodzie (np. moczarka kanadyjska) nie mają wcale aparatów szparkowych.

RYQJ5wlSCkcqY
Lilia wodna.
Źródło: andreas160578, Pixabay, domena publiczna.
11
Laboratorium 2

Przeprowadź obserwację, która wykaże wydalanie wody przez liść. Zanotuj wyniki i wnioski. Zweryfikuj hipotezę.

Zapoznaj się z opisem obserwacji, która ukazuje wydalanie wody przez liść. Zanotuj wyniki i wnioski. Zweryfikuj hipotezę.

Co będzie potrzebne?

  • roślina,

  • woda,

  • folia spożywcza,

  • sznurek.

RJo8qRMokZOGU
Symulacja odpowiada na pytanie, czy rośliny wydalają wodę. Po kliknięciu przycisku rozpocznij wyświetla się stół laboratoryjny z następującym sprzętem: zlewka z wodą, marker, nitka, roślina w donice, pipeta, pęseta, stoper, woreczki foliowe. W górnym lewym rogu znajduje się przycisk, po którego kliknięciu wyświetla się instrukcja. Punkt pierwszy. Podlej roślinę obficie wodą i odczekaj trzy godziny. Punkt drugi. Kilka pędów rośliny przykryj woreczkiem foliowym. Punkt trzeci. Zawiąż woreczek u nasady pędów. Punkt czwarty. Resztę pędów rośliny pozostaw bez przykrycia. Punkt piąty. Odstaw roślinę na trzy godziny i obserwuj zmiany pojawiające się na wewnętrznej powierzchni woreczka. Po wykonaniu tych działań na woreczku widoczne są krople wody.
Źródło: Contentplus.pl sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Symulacja odpowiada na pytanie, czy rośliny wydalają wodę. Po kliknięciu przycisku rozpocznij wyświetla się stół laboratoryjny z następującym sprzętem: zlewka z wodą, marker, nitka, roślina w donice, pipeta, pęseta, stoper, woreczki foliowe. W górnym lewym rogu znajduje się przycisk, po którego kliknięciu wyświetla się instrukcja. Punkt pierwszy. Podlej roślinę obficie wodą i odczekaj trzy godziny. Punkt drugi. Kilka pędów rośliny przykryj woreczkiem foliowym. Punkt trzeci. Zawiąż woreczek u nasady pędów. Punkt czwarty. Resztę pędów rośliny pozostaw bez przykrycia. Punkt piąty. Odstaw roślinę na trzy godziny i obserwuj zmiany pojawiające się na wewnętrznej powierzchni woreczka. Po wykonaniu tych działań na woreczku widoczne są krople wody.

R1VbmAL0v9553
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 7
RAZyuRErjtGY1
1
Polecenie 8
RCquHqxtfbjcM
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 9
RMCl8I5D3QDXe
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Słownik

aparat szparkowy
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

fotosynteza
fotosynteza

proces wytwarzania przez rośliny substancji odżywczych z dwutlenku węgla i wody, zachodzący przy udziale światła słonecznego

pęd
pęd

nadziemna część rośliny, złożona z łodygi oraz osadzonych na niej liści, pąków, kwiatów i owoców

skórka
skórka

jednowarstwowa tkanka okrywająca pędy i korzenie roślin zielnych oraz młodych drzew i krzewów

tkanka
tkanka

zespół komórek o podobnym pochodzeniu i zbliżonej budowie, pełniących określone funkcje w organizmie

Zadania

RdsLdM4UjAFTW1
Ćwiczenie 1
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1FVen1CDZS781
Ćwiczenie 2
Na ilustracji przekroju przez liść zaznacz aparaty szparkowe.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1UWqjrXSLduX1
Ćwiczenie 2
Uzupełnij tekst odpowiednimi słowami.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R16ePCVX4ceLT1
Ćwiczenie 3
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RROCBwgbQjojn2
Ćwiczenie 4
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R9qwMeetkHRcd2
Ćwiczenie 5
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1enkcComSfKU2
Ćwiczenie 6
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
31
Ćwiczenie 7
RF1gntwTLGIPP
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
31
Ćwiczenie 8

Naukowcy obserwowali pod mikroskopem górną skórkę następujących gatunków roślin:

  • A – rzodkiewnika pospolitego;

  • B – fasoli zwykłej;

  • C – ryżu siewnego;

  • D – pszenicy zwyczajnej.

R1YBiXLChKrJv
Źródło: L.T. Bertolino, R.S. Caine, J.E. Gray, Impact of Stomatal Density and Morphology on Water-Use Efficiency in a Changing World, Frontiers in Plant Science 2019, licencja: CC BY 4.0.
RBVYU7Dr3kiyX
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑green

Notatnik

R1W7EdX6WE4RR
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Bibliografia

Internetowa encyklopedia PWN, Wydawnictwo Naukowe PWN, www.encyklopedia.pwn.pl.

Reece J.B. i in., Biologia Campbella, tłum. K. Stobrawa i in., Dom Wydawniczy REBIS, Poznań 2021 , s. 790–792.