روزنه‌های برگ؛ تنفس و تبخیر در گیاهان

روزنه‌های برگ؛ تنفس و تبخیر در گیاهان

روزنه‌ها چیستند و چگونه کار می‌کنند؟

اگر سطح یک برگ را زیر میکروسکوپ نگاه کنید، سلول‌های کوچک و سبز زیادی می‌بینید. در میان این سلول‌ها، سوراخ‌های ریزی وجود دارند که به آن‌ها روزنه می‌گوییم. هر روزنه توسط دو سلول گارد^۵ یا محافظ، که شکل کلیوی دارند، احاطه شده است. این سلول‌های محافظ می‌توانند با تغییر شکل خود، روزنه را باز یا بسته کنند.

کار اصلی روزنه‌ها، کنترل تبادل گازها بین گیاه و هوای اطراف است. وقتی روزنه باز است، CO₂ (دی‌اکسید کربن) برای انجام فتوسنتز وارد برگ می‌شود و در عوض، بخار آب و اکسیژن از برگ خارج می‌شوند. این فرآیند خروج بخار آب را تعرق می‌نامند.

تعرق: نیروی مکش گیاهان

تعرق فقط یک فرآیند ساده‌ی تبخیر آب نیست؛ بلکه یک «پمپ طبیعی» برای گیاه است. هنگامی که آب از سطح برگ تبخیر می‌شود، یک نیروی کشش در بافت‌های گیاه ایجاد می‌کند که آب و مواد معدنی را از ریشه به ساقه و سپس برگ‌ها می‌کشاند. این فرآیند را جریان توده‌ای^۶ می‌نامند.

میزان تعرق به عوامل مختلفی بستگی دارد. برای مثال، در یک روز گرم و خشک، گیاه آب بیشتری را از دست می‌دهد. در چنین شرایطی، اگر خاک هم خشک باشد، گیاه با بستن روزنه‌هایش از خود محافظت می‌کند. این یک مثال عالی از هوشمندی گیاهان است!

تنفس سلولی: آشپزخانه انرژی گیاه

گیاهان نیز مانند ما نفس می‌کشند! تنفس سلولی^۷ فرآیندی است که در آن گیاهان مواد قندی تولید شده در فتوسنتز را در حضور اکسیژن می‌شکنند تا انرژی مورد نیاز برای رشد و فعالیت‌های خود را آزاد کنند. این فرآیند در تمام سلول‌ها و در تمام شبانه‌روز اتفاق می‌افتد.

معادله‌ی ساده‌شده‌ی تنفس سلولی به صورت زیر است:

همان‌طور که می‌بینید، در این فرآیند، گاز اکسیژن مصرف و گاز دی‌اکسید کربن تولید می‌شود. روزنه‌ها مسیر ورود اکسیژن مورد نیاز برای این فرآیند هستند.

گیاهان چگونه با محیط خود سازگار می‌شوند؟

گیاهان در محیط‌های مختلف، ویژگی‌های فیزیکی متفاوتی پیدا کرده‌اند. تعداد و محل قرارگیری روزنه‌ها یکی از این ویژگی‌های کلیدی است.

به عنوان مثال، گیاهانی که در مناطق گرم و خشک زندگی می‌کنند (مانند کاکتوس‌ها)، تعداد روزنه‌ی کمتری دارند و این روزنه‌ها اغلب در گودی‌های کوچکی روی سطح برگ قرار گرفته‌اند تا سرعت تبخیر آب کاهش یابد. برعکس، گیاهان مناطق مرطوب و سایه‌دار، برگ‌های پهن با روزنه‌های فراوان دارند تا تبادل گازها به راحتی انجام شود.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

^۱ روزنه (Stomata, singular: Stoma) – منافذ کوچک روی سطح برگ که تبادل گازها را کنترل می‌کنند.
^۲ تنفس (Respiration) – در این متن، منظور تنفس سلولی است: فرآیند شکستن قندها برای آزادسازی انرژی.
^۳ تعرق (Transpiration) – فرآیند از دست دادن بخار آب از طریق روزنه‌های برگ.
^۴ فتوسنتز (Photosynthesis) – فرآیند ساخت مواد قندی از دی‌اکسید کربن و آب با استفاده از انرژی نور.
^۵ سلول گارد (Guard Cells) – دو سلول کلیوی شکل که هر روزنه را در بر می‌گیرند و با تغییر تورگر^۹، آن را باز و بسته می‌کنند.
^۶ جریان توده‌ای (Mass Flow) – نظریه‌ای که حرکت آب و املاح در آوندهای چوبی را به دلیل نیروی کشش ایجاد شده از تعرق توضیح می‌دهد.
^۷ تنفس سلولی (Cellular Respiration) – فرآیند متابولیک برای تولید انرژی (ATP) از گلوکز در میتوکندری.
^۸ Trade-off – یک موقعیت تصمیم‌گیری که در آن کسب یک مزیت، با از دست دادن مزیت دیگری همراه است.
^۹ تورگر (Turgor) – فشار هیدروستاتیک داخل سلول که باعث سفتی و قوام آن می‌شود.