bg‑cyan

„Układ oddechowy” świata roślin

Aparaty szparkowe

Najczęściej aparat szparkowy tworzą dwie komórki szparkowe, pomiędzy którymi znajduje się szczelina, tzw. szparka. Komórki szparkowe są żywe, zawierają chloroplasty i liczne ziarna skrobi. Ich ściany komórkowe są nierównomiernie zgrubiałe, co pozwala na zamykanie lub otwieranie szparki.

RbZ3g57CshVYK
Budowa aparatu szparkowego.
Źródło: Andrzej Bogusz, licencja: CC BY-SA 3.0.

Powierzchnia liści, pokryta kutykuląkutykulakutykulą, która chroni roślinę przed nadmierną utratą wody, jest bardzo słabo przepuszczalna dla dwutlenku węglatlenuwody, dlatego główna droga tych gazów do wnętrza i na zewnątrz liści prowadzi przez szparki. Stopień rozwarcia szparek ma decydujący wpływ na intensywność wymiany gazowejwymiana gazowa roślinwymiany gazowej.

RwRaBgDhMjQSt
Aparaty szparkowe w liściu rośliny jednoliściennej – tulipana (Tulipa). Zdjęcie mikroskopowe, powiększenie 100×.
Źródło: Marek Miś, Wikimedia Commons, licencja: CC BY 4.0.

Im większa liczba aparatów szparkowych, tym intensywniejsza wymiana gazowa. Decydująca dla tego procesu jest także budowa liści: płaskie, rozległe powierzchnie ułatwiają wymianę gazów z powietrzem atmosferycznym.

R14tn176TWtc5
Parzeplin (Gunnera manicata) to bylina kłączowa klimatu zwrotnikowego, której liście są jednymi z największych na Ziemi.
Źródło: James Gaither, Flickr, licencja: CC BY-NC-ND 2.0.
Rozmieszczenie aparatów szparkowych

U roślin lądowych aparaty szparkowe znajdują się najczęściej na dolnej stronie blaszki liściowej lub niekiedy po obu jej stronach. Natomiast u roślin wodnych o liściach pływających po powierzchni wody szparki znajdują się tylko na ich górnej powierzchni.

Ri53ZAsRaZC05
Widoczne aparaty szparkowe na liściu kuflika cytrynowego (Melaleuca citrina).
Źródło: Alpha, Flickr, licencja: CC BY-NC 2.0.
Przestwory międzykomórkowe

Procesy wymiany gazowej zwierząt i roślin różnią się sposobem dostarczania tlenu do komórek i usuwania z nich dwutlenku węgla. Roślinom do tego celu służy system przestworów międzykomórkowych, które kontaktują się ze środowiskiem zewnętrznym przez aparaty szparkowe lub przetchlinki znajdujące się w korku (wtórnej tkance okrywającej).

R2XGnHsfJ9pjK
Zdjęcie przedstawia liść figowca w zbliżeniu mikroskopowym. Widoczne na grafice białe przestrzenie pomiędzy komórkami miękiszu gąbczastego to przestwory międzykomórkowe, umożliwiające wymianę gazową w liściu.
Liść figowca (Ficus).
Źródło: Berkshire Community College Bioscience Image Library, flickr.com, licencja: CC 0 1.0.

W przetchlinkach między komórkami znajdują się liczne przestwory międzykomórkowe, którymi tlen i dwutlenek węgla docierają do głębiej położonych tkanek.

RXq5XHlDsZhue
Kora z licznymi przetchlinkami na młodym pędzie czeremchy amerykańskiej (Prunus serotina).
Źródło: Kenraiz, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.
bg‑gray2
Ciekawostka

W bulwach ziemniaka wypełnione powietrzem przestwory międzykomórkowe zajmują ok. 1% ich objętości, a w korzeniach 2–45%. Większe wartości są charakterystyczne dla korzeni roślin na terenach podmokłych oraz roślin całkowicie zanurzonych w wodzie.

bg‑cyan

Przystosowania do wymiany gazowej w środowisku wodnym

Tlen stanowi ok. 21% objętości powietrza. Jego stężenie w wodzie jest dużo mniejsze: w temperaturze 20°C woda zawiera tylko 0,65% tlenu. Mała zawartość i powolna dyfuzjadyfuzjadyfuzja tlenu z wody do wnętrza rośliny w środowisku wodnym są czynnikami ograniczającymi oddychanie komórkowe. Wpływ niekorzystnych czynników środowiska na wymianę gazową u roślin wodnych jest korygowany dzięki obecności przestworów międzykomórkowych wypełnionych powietrzem. Stanowią one system wentylacyjny, który jest rozbudowany zwłaszcza w liściach, ale występuje także w tkankach zapasowych.

Aerenchyma (miękisz powietrzny)

Rośliny podwodne wykształciły przystosowania anatomiczne, które umożliwiają im funkcjonowanie w warunkach niedoboru tlenu. Jedną z takich adaptacji jest wytworzenie aerenchymy, wyspecjalizowanej tkanki zawierającej bardzo rozległe przestwory międzykomórkowe.

R3SOZ0XTv0JcH
Miękisz powietrzny w łodydze oczeretu Tabernemontana (Schoenoplectus tabernaemontani).
Źródło: Harry Rose, Flickr, licencja: CC BY 2.0.

Aerenchyma występuje m.in. w ryżu – jednej z niewielu roślin uprawnych, które rosną na terenach podmokłych i tolerują nawet długotrwałe niedotlenie.

RxxUJtzPO92Cf
Uprawa tarasowa ryżu siewnego (Oryza sativa).
Źródło: oarranzli, Flickr, licencja: CC BY-ND 2.0.
Pneumatofory1

Innym przykładem przystosowania do podmokłego podłoża są pneumatofory, czyli korzenie oddechowe, występujące zwłaszcza u roślin z lasów namorzynowych. Zawierają one kanały powietrzne połączone z pozostałymi częściami rośliny i rosną do góry ponad lustro wody, dzięki czemu mogą dostarczać tlen z powietrza do zalanych korzeni drzew.

R14XdJ0tbCTef
Wystające ponad powierzchnię wody korzenie oddechowe.
Źródło: Donald Macauley, Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 2.0.

Słownik

dyfuzja
dyfuzja

(łac. diffusio – rozlanie) samorzutne mieszanie się substancji na drodze przenikania cząsteczek jednego ośrodka do drugiego

kutykula
kutykula

cienka warstwa utworzona z kutyny i wosków; pokrywa ściany komórek epidermy, chroniąc roślinę przed wnikaniem drobnoustrojów i nadmiernym parowaniem wody z powierzchni organów, na których występuje

wymiana gazowa roślin
wymiana gazowa roślin

wymiana tlenu, dwutlenku węgla i pary wodnej między rośliną i jej środowiskiem zewnętrznym; odbywa się zwykle za pośrednictwem systemu przestworów międzykomórkowych z aparatami szparkowymi