روزنه برگ چیست؟ – ساختار، ویژگی و نقش آن در گیاهان
روزنه برگ منافذ میکروسکوپی و ظریفی در اپیدرم برگ هستند که وظیفه ی تبادل گازهای اکسیژن، دی اکسید کربن و بخار آب را بین برگ و محیط خارجی آن بر عهده دارند. روزنه برگ در همه ی بخش های یک گیاه به جز ریشه یافت می شود، ولی اغلب آن ها در اپیدرم برگ و ساقه های جوان قرار دارند. محل قرارگیری آن ها در زیر برگ است، این به آن دلیل است که گرما و جریان هوا با آن ها تماس نداشته باشد. در گیاهان آبزی محل قرارگیری این روزنه ها در سطح فوقانی برگ هاست.
دو سلول لوبیایی شکل کوچکی هر روزنه برگ را در برمی گیرد که به آن ها سلول های نگهبان روزنه می گویند. در کتب علوم پنجم، ششم و نهم، این موضوع بررسی شده است. در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به معرفی روزنه برگ، ویژگی ها و نقش آن می پردازیم.
ساختار روزنه برگ
روزنه برگ به چهار قسمت اصلی منفذ روزنه برگ، سلول های اپیدرمی، سلول های فرعی یا کمکی و سلول های نگهبان تقسیم بندی می شوند.
منفذ روزنه برگ
این منافذ محل ورود و خروج گازها و جابه جایی های بین برگ و محیط خارجی است. وجود این منفذها برای گیاه بسیار حیاتی است.
سلول های اپیدرمی
خارجی ترین قشر گیاه را سلول های اپیدرمی می گویند. این سلول ها متشکل از سلول هایی اختصاصی است که از بافت های پوستی به وجود آمده اند. سلول های اپیدرمی حامی مکانیکی گیاه هستند.
سلول های فرعی یا کمکی
این سلول ها به عنوان حامی، سلول های نگهبان را در برمی گیرند. در واقع این سلول ها وظیفه ی حفاظت از سلول های اپیدرمی در مقابل انبساط سلول های نگهبان را برعهده داشته و مانند پرده ای مابین سلول های نگهبان و سلول های اپیدرمی قرار گرفته اند.
سلول های نگهبان
این سلول ها به شکل لوبیا هستند که به دور روزنه برگ احاطه شده اند و دو راس این سلول ها به هم متصل می شود. این سلول ها با انبساط و انقباض شان باعث باز و بسته شدن منافذ روزنه های هوایی می شوند. سلول های نگهبان دارای کلروپلاست هستند.
چگونگی باز و بسته شدن روزنه برگ
همان گونه که در بالا اشاره شد، وظیفه ی روزنه برگ تبادل گازها بین گیاه و محیط بیرونی آن است. سلول های نگهبان نیز نقش سروسامان دادن به این تبادل را به عهده دارند.
آب، نور، کربن دی اکسید، یون پتاسیم، آبسیزیک اسید و تغییر شرایط دمایی اطراف گیاه می توانند باز و بسته شدن روزنه ها را تحت تاثیر قرار دهند. رطوبت یکی از شرایطی است که با بهتر بودن آن، روزنه ها باز می شوند.
زمانی که گیاه در شرایط خشک و با افزایش دما مواجه می شود خروج بخار آب برای گیاه رخ خواهد داد، گیاه در مقابل این اتفاق با بستن روزنه ها مانع از خروج بخار آب می شود. خروج یون های پتاسیم توسط سلول های نگهبان موجب می شود تا آب داخل سلول های نگهبان از محیط غلیظ تر (سلول های نگهبان) به محیط کم غلظت (سلول های اطراف) وارد شوند.
در ادامه
سلول های نگهبان با از دست دادن آب خود دچار انقباض شده و روزنه ها را می بندد. با تغییر وضعیت و باز شدن روزنه ها، یون پتاسیم از سلول های اطراف وارد سلول های نگهبان می شوند. همچنین آب نیز به داخل سلول های نگهبان هدایت و باعث تورم (تورژسانس) آن ها می شود.
در نتیجه سلول های نگهبان منبسط شده و روزنه ها را باز می کنند. دریافت کربن دی اکسید از طریق روزنه انجام می گیرد تا در عمل فتوسنتز سهیم شود. خارج کردن اکسیژن و بخار آب نیز توسط همین روزنه ها صورت می گیرد.
به طور معمول روزنه ها طی روز باز و شب ها بسته می شوند، ولی در مناطق گرم و خشک روزنه ها برعکس عمل کرده و به دلیل تابش نور آفتاب و دمای بالا، روزها بسته می شوند تا موجب از دست رفتن آب گیاه نشوند که جبران آن در چنین شرایط آب و هوایی سخت و غیرممکن خواهد بود. این روزنه شب ها باز می شوند.
نقش روزنه برگ
روزنه برگ پل ارتباطی گیاه با محیط خارجی آن است. آن ها وظیفه تبادل گاز و تعرق را بر عهده دارند. گیاهان از طریق روزنه دی اکسید کربن را دریافت می کنند تا در عمل فتوسنتز شرکت کنند و همچنین اکسیژن و بخار آب را در هوا آزاد می کنند. البته این روزنه ها با تعرق حرکت آب را کنترل می کنند.
گیاهان دارای روزنه و تعداد روزنه ها
روزنه ها از نظر شمارش، اندازه و چگونگی استقرار در گیاهان آوندی با هم فرق دارند. برگ های دارای روزنه هم در سطح تحتانی و هم در سطح فوقانی را آمفیستوماتوز می گویند. به برگ های دارای روزنه فقط در سطح تحتانی هیپوستوماتوز گفته شده و برگ هایی که تنها در سطح فوقانی دارای روزنه هستند اپیستوماتوز نامیده می شوند.
تک لپه ای ها
شکل استقرار روزنه ها در تک لپه ای ها به صورت صف های موازی است. در بعضی از آن ها تعداد روزنه ها هم در سطح تحتانی و هم در سطح فوقانی برگ ها تا حدودی به طور مساوی چیدمان شده اند. به طور مثال در پیاز، گندم و جو روزنه ها به ترتیب در هر دو سطح ۱۷۵ روزنه، سطح فوقانی ۵۰ به ۴۰ سطح تحتانی و روزنه های ۷۰ سطح فوقانی به ۸۵ سطح تحتانی، تا حدودی به صورت مساوی در هر دو سطح قرار گرفته اند.
دو لپه ای ها
روزنه های واقع در دو لپه ای ها در روی برگ پخش شده اند و همچنین تعداد روزنه های فوقانی برگ کمتر از روزنه های سطح تحتانی آن است. در آفتابگردان تعداد روزنه های سطح فوقانی ۱۲۰ به ۱۷۵ سطح تحتانی، در یونجه ۱۶۹ سطح فوقانی به ۱۸۸ سطح تحتانی و در شمعدانی این نسبت ۲۹ سطح فوقانی به ۱۷۹ سطح تحتانی می رسد.
سایر گیاهان
گیاهان آبزی که برگ های آن ها در آب شناور است روزنه ندارند و یا روزنه ی آن ها در سطح فوقانی است. درختان نیز، اغلب آن ها دارای روزنه در سطح تحتانی برگ هستند.
انواع روزنه
روزنه برگ به دو نوع آبی و هوایی تقسیم می شود.
روزنه های آبی یا هیداتودها
این روزنه مجرایی برای خروج آب است. وظیفه ی این نوع روزنه دفع آب اضافی گیاه است. به عبارتی دیگر زمانی که آب دریافتی گیاه بیش از اندازه نیاز آن باشد به وسیله ی این منافذ و به شکل قطره ی آب از برگ دفع می شود. محل قرار گیری این روزنه ها در نوک و یا حاشیه ی برگ ها است و در اغلب گیاهان یافت می شود. به دلیل عدم وجود سلول های نگهبان، این روزنه ها همیشه باز هستند.
روزنه های آبی به دو بخش فعال و غیرفعال تقسیم بندی می شوند.
روزنه های آبی فعال
در برخی گیاهان سلول های روپوست به صورت پیوسته آب خود را از دست می دهد. روزنه های آبی فعال به وجود می آید.
روزنه های آبی غیرفعال
در برخی گیاهان نیز انتهاب رگبرگ به اپی تم سلول های ریز کروب و فاقد کلروپلاست) می رسد، روزنه آبی غیرفعال به وجود می آید.
روزنه برگ هوایی
به منافذ روی اپیدرم برگ که وظیفه ی تبادل گازها را بر عهده دارد، روزنه های هوایی می گویند. روزنه های هوایی با دریافت دی اکسید کربن عمل فتوسنتز را انجام می دهند. تعرق نیز از جمله وظایف دیگر این روزنه ها است.
روزنه های هوایی به روش های مختلفی دسته بندی می شوند. یک روش برطبق نحوه ی استقرار سلول های نگهبان به سلول های اپیدرمی است و روش دیگر نیز که از بهترین روش های تقسیم بندی است برطبق نحوه ی استقرار سلول های فرعی اطراف سلول نگهبان است.
روزنه های هوایی برجسته
این روزنه ها روی سلول های فرعی بوده و از سلول های اپیدرمی پیرامون خود بالاتر مستقر شده اند (مانند برگ و دمبرگ کدو و آلوچه).
روزنه های هوایی سطحی
در این نوع آرایش، روزنه ها و سلول های اپیدرمی پیرامون آن نسبت به هم، همسطح هستند (مانند برگ زنبق).
رورنه های هوایی عمقی یا فرورفته
این روزنه ها نسبت به سلول های اپیدرمی پیرامون خود در سطح پایین تری قرار دارند. آن ها در زیر سلول های فرعی واقع شده اند (مانند برگ کاج).
روزنه های هوایی مخفی
در سلول های اپیدرمی شکاف هایی به وجود آمده است که به آن ها کریپت می گویند. در داخل این کریپت ها، روزنه ها قرار گرفته اند به همین دلیل به آن ها روزنه های هوایی مخفی یا نهفته گفته می شود (مانند خرزهره).
تقسیم بندی دیگر روزنه های هوایی
این روزنه ها را بر طبق نحوه استقرار سلول های فرعی اطراف سلول های نگهبان می توان در تک لپه ای ها و دولپه ای ها دسته بندی کرد.
تک لپه ای ها
از گیاهانی با این روزنه ها می توان به لاله ای ها، زنبقی ها و ثعلبی ها اشاره داشت. سلول های اپیدرم در این نوع گیاهان به صورت باریک و کشیده است و سلول های نگهبان در راستای آن ها امتداد دارد. سلول فرعی در این تیپ وجود ندارد.
برگ بیدی
چهار سلول فرعی در این تیم وجود دارند که دو به دو بر هم عمودند. دو سلول فرعی کوچک با دو سلول نگهبان موازی با هم هستند و دو سلول فرعی بزرگ دیگر عمود بر این چهار سلول هستند.
گندمیان
سلول های نگهبان به صورت باریک و کشیده بود و انتهای آن ها پهن است که شکل دمبل به خود گرفته است.
دو لپه ای ها
روزنه دیاستیک
دو سلول فرعی در این روزنه است که بر سلول های نگهبان عمودند. روزنه دیاستیک در گونه های میخک، قرنفل و … مشاهده می شود.
روزنه آنموستیک
در این روزنه ها، استقرار سلول های فرعی به صورت یکسان نبوده و هیچ نظمی ندارند. ترکیبی از سلول های فرعی و سلول های اپیدرمی، سلول های نگهبان را در برگرفته است. این منافذ به سختی دیده می شوند و ترکیب منحصر به فردی دارند. نوع آنموستیک در گونه های شمعدانی، گل میمون، ختمی و آلاله و … مشاهده می شود.
روزنه پاراستیک
استقرار سلول های فرعی در راستای محور طولی سلول های نگهبان را روزنه پاراستیک می نامند. این نوع روزنه زمینه ساز گسترش و انقباض سلول های نگهبان است. روزنه پاراستیک در گونه های پیچک، مگنولیا و … مشاهده می شود.
روزنه آنیزوستیک
روزنه آنیزوستیک دارای سه سلول فرعی با اندازه های نابرابر در اطراف سلول های نگهبان است. یکی از این سلول ها کوچک تر از دو سلول دیگر است. روزنه آنیزوستیک در گونه های شب بو، توتون، سیب زمینی، کلم و … مشاهده می شود.
اکتینوستیک
نحوه استقرار سلول های فرعی در اطراف سلول های نگهبان به شکل شعاعی است.
تشابه و تفاوت های بین روزنه های هوایی و روزنه های آبی
هر دو این روزنه ها لوبیایی شکل هستند. محل قرارگیری منافذ هر دو روزنه بر روی برگ ها است و رو به محیط خارجی باز می شود. هر دو قادر هستند آب را دفع کنند.
اما در تفاوت آن ها می توان گفت که سلول های روزنه های آبی برخلاف روزنه هوایی کلروپلاست ندارند. محل قرار گیری روزنه های هوایی در همه ی قسمت های گیاه به جز ریشه می تواند باشد. ولی روزنه های آبی تنها در برگ ها می توانند وجود داشته باشند. ضخامت دیواره ی سلول های روزنه آبی کم تر است و تعداد آن ها نسبت به روزنه های هوایی محدودتر است.
روزنه های هوایی دائم توسط سلول های نگهبان در طول روز باز شده و طی شب بسته می شوند. در صورتی که روزنه های آبی همیشه باز هستند. این روزنه های هوایی، محل ورود و خروج گازهابی همچون اکسیژن، دی اکسید کربن و بخار آب است. در حالی که روزنه های آبی فقط دفع آب اضافی گیاه را به عهده دارند و نقشی در تبادل گاز ندارند.
تعرق چیست؟
ارتباط با شرایط آب و هوایی محیط باعث عرق کردن گیاهان همانند سایر موجودات می شود.
هنگامی که برگ و ساقه ی گیاهی آب خود را به صورت بخار از دست می دهد تعرق اتفاق می افتد.
این دفع آب از طریق روزنه های هوایی روی برگ و در برخی موارد از طریق سلول های عدسک های ساقه های چوبی و کوتیکول های باریک انجام می گیرد. تعرق در تنظیم دمای گیاه و در پیشرفت عمل فتوسنتز و تنفس گیاه نقش عمده ای دارد.
