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As plantas aquáticas têm estômatos?

As plantas aquáticas têm estômatos?



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Gostaria de saber se as plantas aquáticas têm estômatos ou não. Eu sei que as plantas não aquáticas têm estômatos para liberar água (transpiração) e oxigênio, e para absorver dióxido de carbono. As plantas aquáticas também têm estômatos e, em caso afirmativo, absorvem água por meio de seus estômatos? Se a água for absorvida pelos estômatos, outras substâncias, como sais dissolvidos, não entrariam no sistema vascular das plantas também? A planta aquática usa esse sal ou o remove, e como o removeria?

Observação: estou falando de plantas aquáticas totalmente submersas, como as algas.


Não

Em primeiro lugar, os estômatos são importantes para a troca gasosa e também para a conservação da água. Bem, claramente, a conservação de água não é necessária! Além disso, os gases podem se difundir com relativa facilidade na água, de modo que a troca gasosa usando estômatos não é necessária.

Notas técnicas

Em segundo lugar, tecnicamente, organismos como as algas são plantas talóides. Eles estão em reinos separados. Kelp é uma alga marrom, colocada nas algas do reino na ordem laminariales da classe feófita. Eles não contêm nenhum tipo de tecido vascular ou condutor, pois o corpo da planta é talóide.


De acordo com o livro Função estomática (Zeiger et al, 1987), muitas plantas aquáticas angiospermas têm estômatos (uma vez que evoluíram de plantas terrestres), enquanto algumas reduziram ou perderam completamente os estômatos.

No entanto, o livro também afirma que:

… As plantas aquáticas que vivem debaixo d'água são desprovidas de estômatos. As folhas que flutuam na água, comuns em tanques, apresentam estômatos nas superfícies superiores, mas não os apresentam nas superfícies em contato com a água.


As plantas aquáticas têm estômatos? - Biologia

Resumo do artigo:

Você deve ter notado poros muito pequenos na parte de trás da superfície da folha, se não fizer isso: segure uma folha (de qualquer planta do seu jardim) contra a luz do sol, agora você notaria esses poros - são estômatos!

O que realmente são estômatos? Os estômatos são órgãos respiratórios (como nosso nariz) da planta. Cada estoma é protegido por um conjunto de células que controlam sua abertura e fechamento. Durante o processo de fotossíntese, os estômatos permitem que o dióxido de carbono entre na folha e o oxigênio escape e vice-versa quando a fotossíntese não está ocorrendo. A outra função é atribuída aos estômatos e esta é a transpiração. Durante a transpiração, a água é perdida pelos estômatos e, claro, essa água foi absorvida pelas raízes. Você também pode ter visto gotas de orvalho no início da manhã, se você mora em um país tropical é a prova de transpiração que os estômatos das plantas das árvores próximas fizeram à noite! Os estômatos são diferentes de planta para planta. Isso significa que os estômatos das plantas terrestres diferem dos estômatos das plantas aquáticas. Além disso, os estômatos das plantas do deserto também são diferentes daqueles da região da Tundra, embora os dois tipos de plantas sejam terrestres. Esta diferença estomática é baseada em condições ambientais variáveis, habitats e adaptações específicas das plantas. As plantas do deserto apresentam estômatos afundados ou fechados e são ativas na conservação da água. Portanto, para conservar água, os estômatos permanecem fechados durante a noite e abertos à noite para diminuir a taxa de transpiração. Em plantas aquáticas, os estômatos estão presentes na superfície da folha superior e, adicionalmente, têm mais número de estômatos para aumentar a taxa de transpiração. A forma da folha, cor, textura, disposição das folhas e orientação à luz solar também ajudam os estomas a controlar a taxa de transpiração.

O que é o ciclo da água? O ciclo da água é um processo natural único na Terra e é responsável pelas chuvas. Os oceanos, mares, rios e todos os tipos de corpos d'água obtêm água apenas da operação do ciclo da água. Envolve ciclo de reações como evaporação, condensação, precipitação e coleta. A água dos corpos d'água é aquecida até a evaporação pelo calor do sol. O vapor sobe e se condensa nas partículas de poeira para formar nuvens. A água das nuvens chega à Terra como chuva, granizo ou neve. A água da chuva vai para os oceanos, rios ou escoa para o subsolo e o ciclo continua.

Relação entre estômatos e ciclo da água: função estomática, a transpiração é parte integrante do ciclo da água. A transpiração é um processo equivalente à evaporação no ciclo da água. Em outras palavras, o estoma é um minimodelo do ciclo da água. Nos estômatos, a água na folha recebida das raízes é evaporada pela luz solar. A água é perdida na forma de vapor quando os estômatos são abertos e chamamos isso de transpiração em vez de evaporação. O vapor d'água da planta liberado pelos estômatos também sobe e se condensa nas partículas de poeira presentes na atmosfera para formar milhões de minúsculas gotículas de água. A nuvem é formada a partir do acúmulo de gotículas, fica mais pesada e posteriormente desce em forma de chuva ou neve. Condições de clima úmido, úmido ou seco controlam a taxa de transpiração, pois a intensidade da luz solar difere na estação chuvosa, verão ou inverno. Essas condições também afetam a capacidade de absorção de água da raiz ou a reação de osmose e seu fornecimento à planta via xilema. Os estômatos respondem a perturbações hidráulicas na planta criadas pela evaporação da água e subsequente perda. Na estação das chuvas, os estômatos permanecem abertos mesmo à noite, mas no verão eles permanecem fechados ou parcialmente abertos para conservar água. Embora a taxa de transpiração seja baixa, ajuda a manter a planta resfriada. A absorção de água pelas raízes e a transpiração pelos estômatos são contínuas e proporcionais entre si e às condições climáticas. O processo de transpiração contribui significativamente para todas as reações do ciclo da água ou devemos dizer que as árvores auxiliam no funcionamento do ciclo da água. Portanto, insistimos que o florestamento e não o desmatamento salvará a Terra.

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O que são plantas terrestres?

As plantas terrestres pertencem à categoria de plantas terrestres onde as plantas são encontradas em ambientes baseados no solo. As plantas terrestres têm um sistema de raiz forte que pode ser um sistema de raiz comum ou um sistema de raiz fibroso. As plantas precisam de água e nutrientes para sua sobrevivência. As plantas terrestres usam seu sistema radicular para absorver água e nutrientes do solo. Além disso, o sistema radicular também ancora a planta ao solo. O principal requisito das plantas terrestres é conservar seu conteúdo de água.

Para cumprir isso, as plantas terrestres têm adaptações especiais, como ter uma cutícula espessa e cerosa e características anatômicas especiais da folha, etc. Os estômatos das plantas terrestres podem ser encontrados ao longo da parte inferior da folha (epiderme inferior) para minimizar ou prevenir transpiração. As plantas terrestres têm caules muito mais fortes com diâmetros maiores. Isso se deve principalmente ao excesso de deposição de lignina que torna as plantas rígidas e eretas. Isso permite que a planta permaneça ereta mesmo sob condições terrestres adversas.

Figura 01: Plantas Terrestres

A reprodução e o processo de fertilização das plantas terrestres em um processo complexo. Os agentes polinizadores, como o vento e os insetos, são essenciais para facilitar a fertilização em plantas terrestres. Os gametas ou pólenes masculinos devem ser transferidos para o gameta feminino para fertilização. Em plantas terrestres, esse processo deve ser facilitado por um agente.


Significado dos estomas

Um estoma se refere a um pequena abertura geralmente encontrado no epiderme camada das folhas. O número de estômatos varia entre plantas de diferentes espécies. Na superfície adaxial da folha, o número de estômatos é geralmente menor em quantidade e mais confinado à superfície abaxial da folha. Estoma assemelha-se ao boca, cuja abertura e fechamento são mediados pelas células guarda. Poderíamos tomar uma referência de célula de guarda com os lábios, uma vez que circunda o estoma.

Mais uma célula epidérmica especializada ou modificada é adjacente à célula guarda chamada subsidiária ou células acessórias. Nas plantas, os estômatos estão presentes predominantemente nas folhas e raramente nos caules, frutos, estames, pétalas e ginecosias. UMA sistema radicular falta a presença de estômatos.

Estrutura do estoma

Estomatas contribuem para 1-2% da área da folha quando está aberta. Inclui as seguintes características estruturais:

  • Forma: A forma do estoma é geralmente “Elíptico”, Mas variam entre as diferentes espécies de plantas.
  • Tamanho: Quando o estoma está aberto, mede uma largura de 3-12 mm e um comprimento de 10-40 mm.
  • Guarda prisional: Existem duas células de guarda especializadas. Uma célula de guarda possui um forma de rim nas folhas dorsiventrais, enquanto um forma de haltere nas folhas isobilaterais. Uma camada interna de célula guarda ao redor dos estômatos é geralmente de paredes espessas e inelástica. Por outro lado, o resto da camada externa em torno de uma célula guarda é de parede fina, flexível e semipermeável. Consiste em um vacúolo central, revestimento citoplasmático, núcleo único e alguns cloroplastos. Os cloroplastos na célula guarda não são funcionais e resultam em fotossíntese reduzida, pois carecem da enzima Rubisco.
  • Células subsidiárias: Além do estoma e das células de guarda, alguns modificado células epidérmicas ou células acessórias ajudam na movimento da célula de guarda. Ele também consiste em uma camada citoplasmática, um grande vacúolo central, um único núcleo e não possui cloroplasto.

Número de estomas

Varia de 1000 para 60,000 estômatos por centímetro quadrado e chamado de “Frequência estomática”. Nas folhas isobilaterais, o número de estômatos é aproximadamente o mesmo na epiderme adaxial e abaxial. Ao contrário, os estômatos estão mais confinados à epiderme adaxial do que a epiderme abaxial nas folhas dorsiventrais.

Tipos de estômatos nas plantas

Pode ser classificado em diferentes tipos com base em sua localização, estrutura e desenvolvimento.

Com base na localização de Stomata

Existem quatro tipos de estômatos, dependendo da localização dos estômatos.

  1. Epistomatic: Neste tipo, os estômatos existem na superfície superior da folha. Exemplo: Nenúfar
  2. Heterostomático: Neste tipo, os estômatos existem em grande número na superfície inferior da folha. Exemplo: batata, repolho etc.
  3. Isostomático: Neste tipo, os estômatos existem igualmente na superfície inferior e superior da folha. Exemplo: aveia e outras gramíneas.
  4. Assomático: Carece de estômatos na superfície superior e inferior da folha. Exemplo: Potamogeton e plantas aquáticas submersas.

Dependendo do desenvolvimento estomático

Existem três tipos de estômatos com base no tipo de desenvolvimento.

  1. Mesógino: É um tipo de desenvolvimento estomático, em que as células-guarda e as células acessórias se desenvolvem a partir de células-mãe idênticas ou semelhantes. Exemplo: Membros da família Brassicaceae.
  2. Periginoso: É outro tipo de desenvolvimento estomático, em que tanto as células guarda quanto as acessórias se desenvolvem a partir da célula-mãe não idêntica ou diferente. Uma célula guarda se desenvolve a partir de uma célula-mãe, e as células acessórias se desenvolvem a partir das células vizinhas. Exemplo: Membros da família Cucurbitiaceae.
  3. Mesoperigynous: É um tipo de desenvolvimento estomático que se correlaciona com o tipo misógino e perigíneo. No mesoperigíneo, as células guarda e uma célula acessória se desenvolvem a partir da única célula-mãe, enquanto as outras células acessórias podem se desenvolver independentemente das células vizinhas. Exemplo: Membros da família Brassicaceae.

Com base na estrutura dos estômatos

Existem sete tipos de estômatos com base em sua estrutura.

  1. Anomocítico: As células subsidiárias circundam os estômatos ranunculáceos ou anomocíticos, geralmente em um irregular moda e existem em menor número. Exemplos: Membros de Ranunculaceae, Malvaceae etc.
  2. Anisocítico: As células subsidiárias encerram estômatos crucíferos ou anisocíticos que geralmente existem três em uma série de desigual tamanhos. Exemplos: Solanum, espécies de Nicotiana etc.
  3. Paracítico: As células subsidiárias circundam os estômatos rubiaceos ou paracíticos que geralmente existem em número dois e se encontram paralelo entre si ao longo do eixo do poro e da célula de guarda. Exemplos: Solanum, espécies de Nicotiana etc.
  4. Diacítico: Os estômatos cariofílicos ou diacíticos são circundados geralmente pelos pares de células subsidiárias e aos 90 graus de célula guarda. Exemplos: espécies de Acanthacea, Mucaceae etc.
  5. Actinocítico: Quatro ou mais células subsidiárias circundam radialmente os estomas actinocíticos em direção ao centro de um estoma. Exemplos: espécies de Araceacea, Mucaceae etc.
  6. Ciclocítico: Este tipo de estômato compreende quatro ou mais células subsidiárias ao redor da célula guarda e aparece como radialmente arranjado anéis estreitos. Exemplos: Palmae, Pandanus etc.
  7. Gramíneas: Possui estômatos em formato de haltere, e as células acessórias ao seu redor ficam paralelas entre si ao longo do eixo longitudinal do poro estomático. Exemplo: Grameneaceae, Cyperaceae etc.

Abertura e fechamento de estomas

Duas células de guarda medeiam a abertura e o fechamento estomáticos para manter o equilíbrio da água da planta e acessar o CO2. Este evento de abertura e fechamento depende da concentração de soluto das células guarda.

  • Estoma abre quando os estomas têm alto potencial hídrico. Deve haver um movimento osmótico do soluto da área de alta concentração (circundante) para a baixa concentração (célula de guarda). Este movimento osmótico faz com que as células guardiãs túrgido, onde eles incham para abrir o poro estomático para influxo de CO2 e efluxo de vapores de água e oxigênio.
  • Invólucros de estoma quando os estômatos têm baixo potencial hídrico. Deve haver um movimento osmótico do soluto da área de baixa concentração (circundante) para a alta concentração (célula de guarda). Este movimento osmótico faz com que as células guardiãs flácido, onde encolhem para fechar o poro estomático a fim de reter água.

Fatores como baixa e alta concentração de água, baixo CO2 conteúdo, a alta temperatura causa uma abertura dos estômatos. Ao contrário, fatores como estresse mecânico, baixa temperatura e luz insuficiente causam o fechamento dos estômatos.

Funções dos estômatos nas plantas

Os estômatos desempenham duas funções importantes em uma planta:

  1. Um influxo de dióxido de carbono para fotossíntese nas plantas.
  2. Para manter o equilíbrio da água nas células vegetais.

O estoma abre durante o dia, quando fotossíntese ocorre sob a presença de luz solar. Como precisamos de combustível para cozinhar alimentos, as plantas aproveitam o dióxido de carbono como combustível para preparar comida para si mesmas. Portanto, os estômatos desempenham um papel essencial no processo de fotossíntese.

O estoma abre ou fecha conforme sua necessidade de água. Na desidratação das células vegetais, um estoma se fecha para reter água. Mas, as plantas de água excessiva na forma de vapores de água e oxigênio através dos estômatos durante transpiração.

Desta forma, o estoma funciona para manter a turgidez celular, mantendo o potencial de água. Os estômatos permitem que o dióxido de carbono atmosférico entre nas células vegetais necessárias para a fotossíntese e, assim, proporcionando força às células vegetais.


Leaf Stomata Lab

Introdução
Plantas e animais têm uma camada de tecido chamada camada epidérmica. As plantas têm poros especiais chamados estômatos para permitir a passagem do material. o estômatos os poros são circundados em ambos os lados por células em forma de jujuba chamadas células-guarda. Ao contrário de outras células epidérmicas vegetais, as células guarda contém clorofila para fazer fotossíntese. Isso permite que as células se expandam / contraiam para abrir ou fechar os estômatos. As células de guarda também fecham quando desidratadas. Isso evita que a água na planta escape. A abertura ou fechamento das células-guarda pode ser vista em um microscópio, adicionando-se diferentes concentrações de água ao tecido foliar.
A maioria dos estômatos está no epiderme inferior das folhas nas plantas (parte inferior da folha). O número de estômatos na superfície epidérmica pode dizer muito sobre uma planta. Normalmente, uma alta concentração de estômatos indica crescimento rápido e clima úmido. Concentrações mais baixas de estômatos indicam taxas mais baixas de fotossíntese e crescimento ou adaptações para o tempo seco.

Propósito:
Para visualizar e comparar os estômatos das folhas de várias espécies de plantas

Materiais:
3 folhas (1 de 3 espécies diferentes), microscópio de luz composto, 3 lâminas de microscópio, esmalte de unha transparente, fita transparente

  1. Obtenha três folhas de diferentes tipos de plantas.
  2. Pinte uma mancha espessa (pelo menos um centímetro quadrado) de esmalte de unha transparente na parte inferior da superfície da folha que está sendo estudada.
  3. Deixe o esmalte secar completamente.
  4. Cole um pedaço de fita adesiva transparente no remendo de esmalte seco.
  5. Retire com cuidado o remendo de esmalte da folha puxando um canto da fita e & # 8220 descascando & # 8221 o esmalte de unha da folha. Esta é a impressão da folha que você examinará.
  6. Cole sua impressão descascada em uma lâmina de microscópio bem limpa. Use uma tesoura para cortar o excesso de fita. Identifique o slide com o nome da planta.
  7. Examine a impressão da folha em um microscópio de luz a 400X.
  8. Procure áreas onde existam numerosos estômatos e onde não haja sujeira, impressões digitais, áreas danificadas ou grandes veias das folhas. Desenhe a superfície da folha com estômatos.
  9. Conte todos os estômatos em um campo microscópico. Registre o número em sua tabela de dados.
  10. Repita a contagem para pelo menos três outros campos microscópicos distintos. Registre todas as contagens. Determine um número médio por campo microscópico.
  11. A partir do número médio / campo microscópico de 400X, calcule os estômatos por mm2 multiplicando por 8.
  12. Siga os procedimentos 2 e # 8211 11 com as outras folhas.

1. Qual folha teve mais estômatos? Por que você acha que foi assim?

2. Explique, em detalhes, como as células guarda abrem e fecham os estômatos.

3. A que horas do dia os estômatos seriam fechados e por quê?

4. Por que a epiderme inferior tem mais estômatos do que a epiderme superior de uma folha?

6. Quais são os dois gases que entram e saem dos estômatos da folha?

7. O que um número maior de estômatos foliares indica sobre o clima de crescimento dessa planta?


Os pesquisadores observam um padrão na superfície das folhas, descobrem uma nova pista sobre a evolução das plantas

Um estudante de doutorado identificou um padrão há muito esquecido em como as plantas desenvolveram seu equivalente aos pulmões - minúsculos poros na superfície das folhas chamados estômatos. Usando técnicas de imagem especializadas e uma espécie de planta raramente encontrada em laboratórios, os pesquisadores dizem que esta descoberta revela uma diferença fundamental na evolução das plantas que vivem na terra em relação às que podem crescer na água.

"Achei que era realmente interessante, foi uma grande surpresa para mim. Lembro-me bem que, após observação na sala do microscópio no porão, subi correndo as escadas para contar ao Dr. Koga sobre minha descoberta", relembrou, no primeiro ano estudante de doutorado Yuki Doll, estudando na Escola de Ciências da Universidade de Tóquio sob a supervisão do Professor Assistente Hiroyuki Koga.

"Claro, eu e qualquer cientista podemos ver que os estômatos são diferentes, mas é fácil para nós simplesmente ignorá-los, não sentir nenhum padrão. Quando ouvi sobre a descoberta de Doll-kun, também fiquei muito animado e conversei com ele que devemos nos aprofundar neste assunto ", observou Koga. (Kun é o sufixo honorífico japonês anexado aos nomes dos homens juniores).

Quando os estômatos estão abertos, o dióxido de carbono, o oxigênio e o vapor d'água podem entrar e sair da folha para fotossíntese e respiração. Manipular artificialmente o número de estômatos é uma forma potencial de manter as plantações saudáveis ​​em um clima em mudança.

A equipe UTokyo estava estudando vários tipos de plantas do gênero Callitriche, que inclui espécies terrestres e aquáticas.

"Callitriche é um grupo de plantas interessante, mas menor, e somos os únicos no mundo a usá-las para pesquisas biológicas de desenvolvimento", disse Koga.

Relembrando suas primeiras experiências examinando as plantas, Doll disse: "Quando comecei a analisar os padrões de distribuição dos estômatos em Callitriche aquático, senti que a disposição dos estômatos era diferente do que me foi ensinado quando era estudante na espécie comum de laboratório Arabidopsis. Tive a impressão de que esse estranho padrão deve ser o caso de todos os Callitriche, mas pensei, tudo bem, Arabidopsis e Callitriche são de linhagens evolutivas muito diferentes, então é natural que sejam diferentes. Então, analisei uma espécie terrestre de Callitriche e vi que se parecia muito mais com Arabidopsis. "

Especificamente, Doll notou que os estômatos e as células ao redor deles na superfície das folhas das plantas aquáticas eram muito mais uniformes do que os tamanhos variáveis ​​das células nas folhas das plantas terrestres.

Esse padrão de que duas espécies de plantas evolutivamente próximas tinham padrões tão diferentes de desenvolvimento dos estômatos sugeria a possibilidade de que suas condições de vida - na terra ou na água - pudessem regular o desenvolvimento dos estômatos.

Koga e outros membros do laboratório haviam aperfeiçoado anteriormente um método para visualizar a atividade do gene em cada célula individual de folhas inteiras de plantas intactas. A técnica de hibridização in situ com fluorescência de montagem inteira não é nova, mas é difícil e incomum usar essas ferramentas de biologia molecular sem cortar uma planta em fatias ultrafinas.

As imagens das folhas terrestres e aquáticas de Callitriche confirmaram que as plantas usavam os mesmos dois genes para desenvolver seus estômatos, mas os genes estavam ativos em momentos diferentes.

Em quase todas as plantas, o gene SPEECHLESS promove o crescimento e a divisão de um grupo de células nas superfícies das folhas recém-formadas. Eventualmente, o gene MUTE torna-se ativo nessas células e bloqueia o SPEECHLESS, fazendo com que essas células parem de se dividir e então se diferenciem em estômatos. Ao ligar marcadores fluorescentes artificiais aos dois genes, os pesquisadores puderam ver na resolução de uma única célula quando o SPEECHLESS é suprimido e o MUTE se torna ativo.

Em Callitriche terrestre, os pesquisadores viram o MUTE expresso em células de todas as idades. O MUTE foi expresso de forma muito mais uniforme apenas em células mais velhas de espécies aquáticas, que pareciam pular o estágio de divisão e ter um atraso coordenado para esperar até o final do desenvolvimento da folha para ativar o MUTE.

Os pesquisadores suspeitam que as espécies aquáticas evoluíram para atrasar a formação estomática para esperar e sentir se essa nova folha estará totalmente submersa ou acima da linha de água. A troca gasosa é menos eficiente sob a água, então as folhas submersas geralmente têm menos estômatos do que as folhas no ar.

A descoberta é empolgante para biólogos evolucionistas interessados ​​na relação entre pressões ambientais e genética evolutiva, mas também é relevante para o futuro do cultivo de safras em ambientes mutáveis ​​ou imprevisíveis.

"A suposição usual é que espécies intimamente relacionadas têm padrões de desenvolvimento de estômatos semelhantes, mas nossa principal descoberta é que este não é o caso", disse Koga.

Em vez disso, os pesquisadores dizem que seus novos resultados mostram que o ambiente de vida de uma espécie é a força evolucionária importante selecionando seu padrão de desenvolvimento de estômatos, não apenas a ancestralidade genética da espécie.

Ao compreender o caminho genético completo que leva ao controle flexível da expressão SPEECHLESS e MUTE entre as espécies, os cientistas podem ser capazes de prever quais linhagens evolutivas de plantações têm maior probabilidade de otimizar seus estômatos para crescer em um clima em mudança.


Como a fotossíntese funciona embaixo d'água?

Helen Scales - Essa é uma grande questão, fundamentalmente a fotossíntese realmente começou nos oceanos - debaixo d'água - porque é onde as plantas e as algas evoluíram pela primeira vez. Eles então se mudaram para a terra.

Portanto, a luz definitivamente chega às camadas superiores do oceano, e é aí que o processo de fotossíntese captura essa luz e a converte em energia - em carboidratos, na verdade, dos quais o resto da cadeia alimentar depende.

As algas têm que se manter nas camadas superiores do oceano porque, uma vez que você desce mais fundo nas profundezas do oceano, em primeiro lugar a luz vermelha é absorvida, e é por isso que os oceanos têm cores azuis e verdes. A luz chega lá, mas tem que se manter nos níveis elevados.

Então, se você olhar, por exemplo, para os recifes de coral, eles têm plantas - algas - vivendo dentro de seus tecidos, e esses tipos de corais precisam se manter crescendo em grandes recifes, depositando carbonato de cálcio em grandes camadas que se acumulam e se constroem à medida que o nível do mar sobe, eles precisam manter o ritmo para se manterem naquela parte adorável, ensolarada e deslumbrante dos oceanos tropicais onde todos nós amamos fazer snorkel e mergulho.

Mas à medida que você vai mais fundo, eles tendem a enfraquecer, e existem alguns tipos de corais que na verdade não têm algas fotossintéticas em seus tecidos; eles realmente dependem de pegar seu alimento como outros animais. Eles o pegam da água, e esses são os que vivem nas profundezas.

Então você vê este zoneamento. Você vê coisas semelhantes na praia com diferentes tipos de algas marinhas, usando diferentes tipos de pigmentos para aproveitar a luz, tanto nas áreas abertas onde há muita luz, quanto mais abaixo, onde a luz começa a ser absorvida.

Dave - É por isso que a alga marinha tem uma cor meio avermelhada, porque não absorve o vermelho se estiver embaixo d'água a luz azul pode descer até absorver o azul, mas não o vermelho?

Helen Scales - Algumas das algas são algas vermelhas, isso mesmo e isso é uma espécie de ramo da alga. Eles têm diferentes tipos de pigmentos que usam as luzes verde e azul e o vermelho é refletido de volta e é por isso que parecem vermelhos.

Chris Smith - O resultado final é que, basicamente, há muito pouca diferença entre a fotossíntese que está ocorrendo nos oceanos e a fotossíntese na terra porque é tudo o mesmo processo. Ele acabou de ser ajustado um pouco para usar a luz disponível e há um pouco mais luz de diferentes comprimentos de onda disponíveis fora da água do que nela, mas o resultado é que é praticamente tudo o mesmo.

Helen Scales - É e é muito importante nos oceanos. Tanta fotossíntese acontece e o dióxido de carbono se fixa nesse processo nos oceanos e sabemos que isso também é muito importante.

Chris Smith - Claro, porque os oceanos são o maior sumidouro de dióxido de carbono de todo o planeta, não são?


Sobre Maria Papanatsiou

Meu interesse pela pesquisa biológica me levou à Universidade de Glasgow, onde concluí meus estudos de graduação em genética. Continuei meus estudos de pós-graduação em biologia molecular, celular e de sistemas e obtive meu PhD da University of Glasgow em 2014. Meu trabalho de PhD focou na interação entre comportamento estomático, fisiologia vegetal e meio ambiente. Então, mudei-me para me juntar ao grupo do Prof. Nagy na Universidade de Edimburgo, onde expandi minhas habilidades na área de fotobiologia. Este trabalho investigou a base molecular da transdução de sinal via receptor de luz vermelha, fitocromo B. Posteriormente, voltei a Glasgow para trabalhar com o Prof. Blatt e em colaboração com o Prof. Christie, onde usei ferramentas optogenéticas para modular o transporte de íons nos estômatos para otimizar a fisiologia vegetal, o crescimento e o uso da água. Atualmente trabalho como pesquisador de pós-doutorado com o Prof. Amtmann com o objetivo de decodificar respostas fisiológicas de plantas a cenários ambientais complexos, usando Arabidopsis e plantas de soja. Ao longo da minha carreira acadêmica, fui apaixonado pela comunicação científica e participei e organizei várias atividades de divulgação. Contribuí com comentários sobre os últimos desenvolvimentos em ciência de plantas e sou editor de mídia social da revista científica Plant, Cell and Environment.


Mecanismo de 'respiração' da planta descoberto

Um minúsculo e pouco compreendido poro de planta tem enormes implicações para a previsão do tempo, mudanças climáticas, agricultura, hidrologia e muito mais. Um estudo realizado por cientistas do Departamento de Ecologia Global da Carnegie Institution, com colegas do Centro de Pesquisa Jüumllich na Alemanha, agora derrubou a crença convencional sobre como essas estruturas importantes chamadas estômatos regulam a perda de vapor de água da folha - um processo chamado transpiração. Eles descobriram que a radiação é a força motriz dos processos físicos nas profundezas da folha.

A pesquisa é publicada na semana de 12 de julho de 2010, na primeira edição on-line do Proceedings of the National Academy of Sciences.

Os estômatos são poros em forma de lábio circundados por um par de células-guarda que controlam o tamanho da abertura. O tamanho dos poros regula o influxo de dióxido de carbono (CO2 ) necessária para a fotossíntese e o escoamento de vapor d'água para a atmosfera - transpiração.

A transpiração resfria e umedece a atmosfera sobre a vegetação, moderando o clima e aumentando a precipitação. Os estômatos influenciam a taxa na qual as plantas podem absorver CO2 da atmosfera, o que afeta a produtividade das plantas e a concentração de CO atmosférico2. Compreender o estoma é importante para a pesquisa sobre mudanças climáticas.

Os modelos atuais de mudanças climáticas usam descrições de resposta estomática com base em análises estatísticas de estudos realizados com algumas espécies de plantas. Esta abordagem não é baseada em uma compreensão sólida do mecanismo de regulação estomática e fornece uma base pobre para extrapolar para as condições ambientais.

"Os cientistas têm estudado os estômatos há pelo menos 300 anos. É incrível que não tenhamos um bom conhecimento sobre os mecanismos reguladores que controlam a quantidade de estômatos que se abrem ou fecham em resposta a um ambiente em constante mudança", observou o coautor Joseph Berry, da Carnegie .

Pela primeira vez, esses pesquisadores observaram como a troca de energia e de vapor d'água na superfície externa da folha está ligada a processos dentro da folha. Eles descobriram que a energia da radiação absorvida pelos pigmentos e pela água dentro da folha influencia como os estômatos controlam os níveis de água.

"Neste estudo, iluminamos uma folha de girassol com uma luz incandescente que foi filtrada para incluir ou excluir luz infravermelha próxima (NIR & gt700 nm)", observou Berry. "Quando a luz infravermelha próxima foi aplicada, os estômatos responderam abrindo e estimulando indiretamente a fotossíntese. A luz de cores diferentes deu uma abertura semelhante aos estômatos com entradas de energia iguais - mais evidências de que o calor é o condutor."

Os cientistas replicaram o experimento com cinco outras espécies de plantas e em uma gama de níveis de dióxido de carbono e temperaturas. Os pesquisadores também desenvolveram um modelo baseado no balanço de energia do sistema foliar para simular respostas. Os resultados do modelo imitaram os resultados do laboratório.

Supõe-se que as células-guarda que formam os poros têm sofisticados sistemas sensoriais e de processamento de informações que fazem uso da luz e de outras pistas ambientais para ajustar os poros. O avanço dessa pesquisa é que ela é a primeira a demonstrar que a regulação da taxa de perda de água pelos estômatos está ligada a processos físicos que ocorrem nas profundezas da folha.

"Isso significa que o modelo atual do que leva os estômatos a mudarem de tamanho precisa mudar", observou o coautor Roland Pieruschka, Marie Curie Fellow da União Europeia na Carnegie Institution (atualmente no Centro de Pesquisa J & uumllich na Alemanha). "Por muito tempo, os pesquisadores pensaram que o calor do sol, que é absorvido pelos pigmentos, se move de célula em célula até chegar às cavidades abaixo dos estômatos, onde se pensava que ocorreria a evaporação. Isso provavelmente acontece em algum grau, but the results presented here are more consistent with our hypothesis that much of this heat is transferred through air spaces inside the leaf that are saturated with water vapor. This key difference is pivotal for understanding how Otto Lange's seminal work in the 1970s, on responses of stomata to humidity, can be fit into a leaf-scale concept of stomatal regulation."

Fonte da história:

Materiais fornecidos por Carnegie Institution. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.


Do aquatic plants have stomata? - Biologia

Will stomata density be greater in dicots or monocots and why?

We wonder why you ask this question? Do you have reason to believe that stomatal density is related to whether a plant is a dicot or monocot?

The most significant difference between the stomata of monocots and dicots is the design of the guard cells - the monocots having the dumbell type, and dicots the pair-of -sausage type. Also the monocots have them arranged in regular arrays, whereas the dicots have more of a crazy-paving of them!

The role of stomata is to enable gaseous exchange whilst trying to minimise the consequent water loss.

We guess that stomatal density stated in terms of "number of stomata per square mm" would also depend on the size of the stomata. Some plants may have many small stomata whilst others have few large ones. However, each would aim to achieve the same effect in terms of gaseous exchange and water evaporation.

Monocots have stomata on both the "upper" and "lower" surfaces of their leaves, whilst SOME (but not ALL) dicots have stomata on only one surface (usually the lower one), so on this basis, to achieve the same effect, a monocot may need half the stomatal density of a dicot of a type with stomata on only one surface. However, many dicots have stomata on BOTH surfaces and some aquatic plants with floating leaves have stomata on the upper surface, so it is not possible to generalise about ALL monocots and ALL dicots.

However, as a "stoma" is strictly speaking, the hole in the structure, we might guess that the total stomatal area per square mm of leaf surface would be the same for the same amount of gaseous exchange/transpiration.

We would normally expect stomatal density to be related to the climate in which the plant is adapted to grow. Some cacti have no leaves, but green stems instead, perhaps because there is a lower stomatal density on stems than on leaves - the leaves have been reduced to the spines on the cactus. The stomata on such xerophytes may be in deep pits or in the folds of leaves. We would guess that xerophytes have a lower stomatal density than mesophytes.

A monocot which is good for studying is Red Hot Poker (Kniphofia) becasue the epidermis peels off so easily.

John Hewitson, Barry Meatyard, Roger Delpech and Kath Crawford

- See more at: http://me-saps.medschl.cam.ac.uk/saps-associates/browse-q-and-a/525-will-stomata-density-be-greater-in-dicots-or-monocots-and-why#sthash.ODf0FUXK.dpuf

How do I measure stomatal density?

There are a number of ways of doing this. Because of the size of stomata, you will need a reasonably good microscope for this. Your choice of magnification will depend on the leaf material that you are using, and the size of the stomata

  • Prepare an epidermal impression by coating the leaf surface with nail varnish. Peel off the dried layer of nail varnish by using sellotape and stick this onto a slide.
  • Alternatively, with some plants you can peel off an epidermal strip directly, which you can mount in water on a slide and place under the microscope.
  • If you have an eyepiece graticule which you can use, you can work at a relatively low power, and you can count the number of stomata within different squares to act as replicates.
  • If you do not have an eyepiece graticule, you can work at a higher magnification and count a number of different fields - the area visible under the microscope - at any one time.
  1. You get enough counts to be able to analyse your results statistically,
  2. You calculate the area of leaf which you are counting in order to give a quantifiable result e.g. stomata per square mm. You will need to calibrate the size of the field of view, or the size of individual squares within a field, using a stage micrometer to do this.

M. MacDonald, SAPS Cambridge.

One of the best plants for doing epidermal peels is the red hot poker plant Kniphofia. Being a monocot its stomata are highly ordered in rows, but they are big and great for stomatal opening and closing using solutions of different concentrations.

Almost as good is the Elephants Ear Saxifrage Bergenia. This also peels very easily, but the stomata are smaller although clearly visible at x100 magnification. This is a dicot so the distribution is more random.

What factors influence the opening and closing of stomata?

There are many factors which lead to stomata opening and closing.

i) There is an endogenous rhythm (a biological clock). Stomata open during the day and close during the night. (Though certain succulents which are native to hot, dry conditions have a reversed rhythm to enable them to economise on water loss.) However, stomata continue to open and close on an approximately 24 hour clock (circadian = about a day) even when switched to continuous light. The phase of this opening and closure can be shifted (made to occur at other times of the day) by contol of the end of the dark period.

ii) The water balance of a plant affects stomatal apperture. Wilting plants close their stomata. The plant growth regulator abscisic acid (ABA) seems to act as a mediator under these conditions. Water stress in the roots can transmit (in xylem?) its influence to stomata in leaves by the signal of ABA.

iii) Low concentrations of CO2 cause stomata to open. If CO2-free air is blown across stomata in darkness, their stomates open. High CO2 causes stomates to close.

iv) Light causes stomates to open. The minimum light level for opening of stomates in most plants is 1/1000 to 1/30 of full sunlight, just enough to cause some net photosynthesis. Blue light (430-460nm) is nearly 10 times as effective as red light (630-680nm). The wavelengths that are effective in the red part of the spectrum are the same as those that are effective in photosynthesis ie is absorbed by chlorophyll. However, the blue light effect is quite independent of photosynthesis. Photosynthesis will change intercellular CO2 concentrations and may have its effect through number iii) above.

So, how are these movements brought about?

Blue-light wavelengths of daylight, detected by zeaxanthin (a carotenoid) activate proton pumps in the guard cell membranes, which proceed to extrude protons from the cytoplasm of the cell this creates a "proton motive force" (an electrochemical gradient across the membrane) which opens voltage operated channels in the membrane, allowing positive K ions to flow passively into the cell, from the surrounding tissues. Chloride ions also enter the cell, with their movement coupled to the re-entry of some of the extruded protons (Cl/H symport) to act as a counter-ions to the potassium. Water passively follows these ions into the guard cells, and as their tugidity increases so the stomatal pore opens, in the morning. As the day progresses the osmotic role of potassium is supplanted by that of sucrose, which can be generated by several means, including starch hydrolysis and photosynthesis. At the end of the day (by which time the potassium accumulation has dissipated) it seems it is the fall in he concentration of sucrose that initiates the loss of water and reduced turgor pressure, which causes closure of the stomatal pore.

ABA also seems to trigger a loss of K ions from guard cells. Some workers suggest that in some species, ABA alters turgor pressure without changing solute potential or water potential.

There is evidence of a role for increased cytoplasmic calcium (Ca2+) in closure, possibly by effects on opening/closing of ion channels at the plasma membrane.

Starch break down to phosphoenol pyruvate (PEP) is stimulated by blue light. This PEP then combines with CO2 to fom oxaloacetic acid, which is converted to malic acid. It is H ions from the malic acid which leave the cell in the mechanism outlined above. Thus the intake of K ions is matched by formation of anions from malic acid in the guard cells. This causes an increase in osmotically active substances in exchange for the breakdown of starch in guard cells.

Hart, J.W. no Light & Plant Growth (1988), 2nd Impression 1990. (pp 135-6).

Taiz and Zeiger in Plant physiology - 2nd ed.(1998) published by Sinauer, ISBN 0-87893-831-1 (pp 522-530)

Salisbury and Ross in Fisiologia vegetal - 4th ed (1992) published by Wadsworth, California, ISBN 0-534-15162-0

John Hewitson, Roger Delpech and Richard Price

Do all stomata on a leaf or plant open at the same time?

Our previous answer (above) explains that the opening/closing of stomata is a complex process controlled by more than one variable. In addition to what is mentioned there, Abscisic acid (ABA) acts as a hormone and causes stomata to close.

Então . we don't know the true answer to your question!

If ABA is the mechanism (as, I believe, it is under drought conditions) then I would predict that all stomata would move in unison as the hormone spreads throughout the leaf/plant.

On the other hand, Barry Meatyard comments:-
Since stomatal opening is controlled by the turgor of guard cells and turgor of guard cells is presumably controlled by the local water relations in the environment of the stoma itself (rather than by remote control from the rest of the plant), then I could see a situation where if one leaf was in humid conditions and another in a locally drier environment the stomata on these leaves would vary in the degree of opening. Such a differentiated environment would presumably occur as a gradient from the 'surface' of a bush into its centre. As a hypothesis it would be worth testing with some epidermal peels or nail varnish 'casts'. How about a sample of leaves varnished na Vivo in a privet hedge?

This is a good opportunity for some real open ended discovery based on a real experiment.

If you do the experiment, please let us know what you find out!

Will stomata density be greater in dicots or monocots and why?

We wonder why you ask this question? Do you have reason to believe that stomatal density is related to whether a plant is a dicot or monocot?

The most significant difference between the stomata of monocots and dicots is the design of the guard cells - the monocots having the dumbell type, and dicots the pair-of -sausage type. Also the monocots have them arranged in regular arrays, whereas the dicots have more of a crazy-paving of them!

The role of stomata is to enable gaseous exchange whilst trying to minimise the consequent water loss.

We guess that stomatal density stated in terms of "number of stomata per square mm" would also depend on the size of the stomata. Some plants may have many small stomata whilst others have few large ones. However, each would aim to achieve the same effect in terms of gaseous exchange and water evaporation.

Monocots have stomata on both the "upper" and "lower" surfaces of their leaves, whilst SOME (but not ALL) dicots have stomata on only one surface (usually the lower one), so on this basis, to achieve the same effect, a monocot may need half the stomatal density of a dicot of a type with stomata on only one surface. However, many dicots have stomata on BOTH surfaces and some aquatic plants with floating leaves have stomata on the upper surface, so it is not possible to generalise about ALL monocots and ALL dicots.

However, as a "stoma" is strictly speaking, the hole in the structure, we might guess that the total stomatal area per square mm of leaf surface would be the same for the same amount of gaseous exchange/transpiration.

We would normally expect stomatal density to be related to the climate in which the plant is adapted to grow. Some cacti have no leaves, but green stems instead, perhaps because there is a lower stomatal density on stems than on leaves - the leaves have been reduced to the spines on the cactus. The stomata on such xerophytes may be in deep pits or in the folds of leaves. We would guess that xerophytes have a lower stomatal density than mesophytes.

A monocot which is good for studying is Red Hot Poker (Kniphofia) becasue the epidermis peels off so easily.

John Hewitson, Barry Meatyard, Roger Delpech and Kath Crawford

What is the relationship between increase in stomata density and rate of transpiration?

Salisbury and Ross. Plant Physiology. Wadsworth Publishing Co. 4th Ed Chapter 4

"Nature often proves to be more complex than we expect. Suppose we compare the evaporation rate from a beaker of water and from an identical beaker that is half covered, say with metal strips. We would expect evaporation from the second beaker to be about half that from the first. Now let's cover all but about 1% of the second beaker. We will use a thin piece of foil with small holes making up about 1% of the total area. Will we measure about 1% as much evaporation? Not if the holes have about same size and spacing as the stomates found in the epidermis of a leaf. We will in fact measure about half as much evaporation (50%) as from the open surface.

"How can this be? Why isn't evaporation directly proportional to surface area? It certainly seems paradoxical that stomatal openings on the leaf make up only about 1% of the surface area, whereas the leaf sometimes transpires half as much water as would evaporate from an equivalent area of wet filter paper. We resolve this apparent paradox be realising that evaporation is a diffusion process from water surface to atmosphere. Simply stated, diffusion is proportional to the driving force and the conductivity. In our example, the driving force is the same for both beakers: the difference in vapour pressure (or density) between the water surface (where the atmosphere is saturated with vapour) and the atmosphere some distance away (where it must be below saturation if evaporation is to occur).

"The different evaporation rates depend on different conductivities to diffusion. Part of the conductivity is a function of the area, and this value is much lower above a beaker covered with porous foil, which is what we expected. But the other part of the conductivity depends on the distance in the atmosphere through which the water molecules must diffuse before their concentration reaches the atmosphere as a whole. The shorter the distance, the higher the conductivity. This distance can be called the boundary layer, and it is much shorter above the pores in the foil than above the free water surface. Molecules evaporating from the free water will be part of the relatively dense column of molecules extending some distance above the surface, whereas molecules diffusing through a pore can go in any direction within an imaginary hemisphere centred above the pore. In the hemisphere, the concentration drops rapidly with distance from the pore, which is to say that the concentration gradient is very steep because the boundary layer is very thin. Of course, if pores are closer together than the thickness of their boundary layers, these hemispheres overlap and merge into a boundary layer.

"Many empirical studies were made several decades ago to determine the effects of pore size, shape and distribution on diffusion rates (eg Brown and Escombe 1900, Sayre 1926, reviewed by Meyer and Anderson in 1939). Stomates of typical plants proved to be nearly optimal for maximum gas or vapour diffusion. Thus, plants are ideally adapted for CO2 absorption from the atmosphere - but also for loss of water by transpiration. The stomates can close, however, and in most plants they are adapted to close when photosynthesis and CO2 absorption stop (for example in darkness)."

How can I investigate whether size of stomata affects transpiration rate?
(for an AS level investigation)

You need to think at a basic level:-
1) How can you measure transpiration rate? Remember that a bubble potometer (for instance) measures water uptake whereas a weighing potometer (weighing a plant in a sealed water reservoir) should give transpiration. (Changes in mass due to photosynthesis and respiration can probably be ignored.) It may be sufficient to simply hang up leaves of different types and measure their loss in weight over a period of time. You can cover surfaces with vaseline if you wish to compare how much is lost from the lower surface with stomata with how much is lost from the upper surface.

2) How can you measure stomatal size? With most leaves, you can paint the surface with nail varnish and leave it to dry, then press selotape to the leaf surface and peel off the nail varnish impression and stick it to a microscope slide to measure the size of the stomata under a calibrated microscope. Now, this is almost impossible to do as the stoma is actually the hole between the guard cells and you rarely get the chance to measure the diameter of the hole - perhaps you will just have to measure the length of the closed hole and make some assumptions from there - perhaps you will just have to measure the diameter of the guard cells and make some even bigger assumptions from there.

If you haven't got the names of some varieties of leaves which you can get hold of, I would simply choose some mesophytes and xerophytes and get measuring. I happen to know that hairy leaves are no good for the nail varnish method, so several xeromorphs may be ruled out. The value of an AS project is to a) plan an experiment which will test your chosen hypothesis, b) choose appropriate apparatus and show you can use it skillfully c) take measurements and keep sensible records d) analyse the experiment and write your conclusions and e) comment on the reliability and accuracy of your experiment with comments on how the experiment could be improved. What is NOT marked is how well your data fit your prediction! ie, there are not many (if any) marks which depend on choosing the right leaves.

Does wind speed affect the opening of stomata?

I am exploring the effect of wind speeds in light and dark environments on transpiration. If the wind speed is high enough during the night time will this cause the opening of stomata and transpiration, even though it is against the plants bioloical clock to do so?
I've got 3 different wind speeds on the fan and I'm keeping the temperature constant in both light/dark environments.

Wind speed does not normally cause stomata to open. Indeed, high wind speed may cause stomata to close a) because of the high rate of transpiration leading to water stress but also b) (when photosynthesis rate is high) gentle breeze can bring more CO2 close to the stomata, increasing the diffusion of CO2 into the leaf, causing guard cells to become less turgid.

Stomates will normally be closed in the dark. Granted, there may be a tendency for the stomata to be open if you are doing the experiment during daylight hours and the plants have not had a chance to reset their biological clock. On the other hand, I would expect the biological clock mechanism to be over-ruled by the other environmental conditions you are imposing on the plants which (I guess) will have a stronger effect on the stomatal aperture than the diurnal rhythm. Opening of stomata at sunrise generally requires about an hour and closing is often gradual throughout the afternoon. Stomates close faster if plants are suddenly exposed to darkness. The minimum light level for opening of stomates in most plants is about 1/1000 to 1/30 of full sunlight - just enough to cause some net photosynthesis. Higher irradiance levels cause wider stomatal apertures.

This should be an interesting series of experiments. Will you measure the leaf area and quote your results in terms of g water/mm 2 of leaf? How long will you need to wait after you have changed the conditions before making your critical measurements (an hour?) Will your kale be planted in soil, or will you be removing a kale leaf from the plant for experimentation?

Why does polyploidy result in increased stomatal size? I have been doing an investigation into stomatal size in Tagetes species and found that 4n Tagetes have fewer stomata per unit area than 2n Tagetes espécies.

This is a fascinating topic and I have not been able to find a clear answer in the literature.

Indeed, it is well known that stomatal size is bigger in polyploid plants. I was involved with a project where we scanned hundreds of plants treated with colchicine by looking at the size of their stomata, in the hope of identifying any polyploids the colchicine had produced.

This article confirms your findings (but not in Tagetes) :-

This article suggests that diploid and polyploid plants are quite different in their water content:-

Another article suggested that the osmotic potential of diploids and polyploids is different.

All these features might be expected to influence the transpiration properties of the leaves and the changes in stomatal size and stomatal density might be (in part) a response to this.

Ottoline Leyser tells me that "There is a well-established correlation between ploidy level and cell size - polyploid cells are bigger. It seems to me that if you have bigger guard cells you would have to have bigger stomatal pores. If the pores are bigger then the plant would make fewer to compensate, because they make the minimum for sufficient CO2 uptake."


Assista o vídeo: #10 Glony i rośliny pierwotnie wodne - podział i znaczenie - matura z biologii powtórka liceum (Agosto 2022).