植物叶片上气孔的秘密

保卫细胞的壁按其和相邻细胞的相对位置分为背壁，指和表皮细胞相邻的壁；腹壁，和背壁相对、近孔处的壁；外侧壁,，靠叶片外表面的壁；内侧壁，靠气孔下腔的壁。保卫细胞的壁各处厚薄不均，肾形保卫细胞一般背壁薄而腹壁特别加厚；哑铃形保卫细胞的球状末端壁较薄而中间棒状部分壁厚。保卫细胞壁的纤维素微纤丝有特殊的排列，肾形保卫细胞纤维素微纤丝从孔向周围呈辐射状定向，禾本科植物哑铃形保卫细胞球状部分纤维素微纤丝从孔向外放射。保卫细胞的壁有相当的弹性，壁的特异加厚和纤维素微纤丝的定向是保卫细胞不均匀膨胀和气孔运动中形状改变的主要决定因素。在实验课上，我们从蚕豆叶上撕下一小片下表皮，放在显微镜观察，看到下表皮上有很多成对的半月形的细胞，这就是保卫细胞。在保卫细胞的中间有一个空隙，这是叶片进行呼吸和蒸腾水分的通道，叫做气孔。那么气孔到底有些什么奥秘呢？

实验材料和方法：

    1、材料：

    水浮莲、天竺葵、菖蒲等植物的叶数片。

    2、用品用具：

    装水的容器1个；自行车打气筒一支；凡士林适量。

    3、操作方法：

    (1)、分别取水浮莲、天竺葵、菖蒲等植物的叶各一片，依次将其叶柄插入自行车打气筒的橡皮管中，四周用凡士林塞紧，勿使其漏气。将叶子放入盛水的容器中，然后打气，以观察气孔在叶片的分布情况。(结果见表1)

表l：观察气孔的分布

(2)、分别取三片天竺葵的叶子，在第一片叶上涂上薄薄的一层凡士林；在第二片叶上涂上厚厚一层凡士林；第三片叶上未做任何处理。然后按照方法(1)的步骤依次进行实验，以观察和验证气孔的作用(结果见表2)

实验结果和分析：

1、实验结果：   

表2：观察和验证气孔的作用

2、分析

(1)、那些冒气泡的部位就是叶的气孔，气泡多的那一面说明气孔数目多，气泡少的那一面说明气孔数目少。为什么气孔在叶的分布不一样：水莲的叶上表皮气孔多，天竺葵的叶则是下表皮气孔多，而菖蒲的叶却是两面气孔数目一样多呢?原来这是由于它们的生态环境及叶的生长方式不同造成的。水浮莲生活于水中，是一种浮水植物，水分和空气主要是从叶的上表皮上的气孔进出的，因而叶的上表皮气孔数目多。天竺葵是一种陆生阳性花卉，叶的上表皮照到的阳光多，蒸腾作用快；叶的下表皮照到的阳光少，蒸腾作用慢。为了防止水分过度蒸发，因而叶的上表皮气孔分布少，而下表皮气孔分布多。菖蒲的叶是直立生长的，叶的两面照到的阳光一样多，因而叶片两面的气孔数目一样多。

    由此，我们可知：陆生植物绝大数叶的下表皮气孔多，上表皮气孔少；浮水植物的气孔一般分布在叶的上表皮，下表皮气孔的数目很少，甚至为0；而对于叶是直立生长的植物来说，叶片两面的气孔一样多。这是植物对外界适应的一种现象。

(2)、第一片叶子上涂有少量凡士林，叶片上的气孔被轻微堵住了，因而只有少量气泡产生；第二片叶子上涂有较多的凡士林，叶片上的气孔被牢牢堵住了，气体出不来，因而没有气泡产生；第三片叶子没有涂凡士林，气孔畅通，因而有大量气泡产生。由此可证明气孔是气体进出植物体的门户。

收获和体会：

l、通过实验。不仅使我对所学的知识有更进一步的了解和掌握，而且培养了我的动手能力、分析问题和解决问题的能力，培养了我对科学小实验的兴趣。

2、通过实验，我对气孔的重要性有了进一步的认识。气孔是水分和气体进出植物体的门户，如果气孔受堵，就会影响到水分和气体的进出，从而影响到植物的呼吸作用、蒸腾作用以及光合作用等生理功能的进行，植物就会生长不好，甚至死亡。

街道两旁的树木，特别是灰尘多、污染重的地段上的树木，叶片上常覆盖着一层厚厚的灰尘，使树木显得无精打采。如果环卫工人能定期清洗掉这些树木身上的灰尘，使气孔畅通，那么这些树一定能恢复生气，长得更好。

如果我们每个人都能爱护环境，保护环境，尽量减少污染，为植物创造良好的生存条件，那么植物也一定会长得更好，我们生活的环境就会变得更美、更好，空气一定会更清新。

叶片水分蒸发的控制机制

卡内基学院全球生态系和德国尤里希研究中心的科学家一项最新的合作研究颠覆了传统的关于蒸腾作用过程中气孔结构调节叶片水蒸气流失的观念。研究人员发现辐射是叶子内部物理过程的驱动力。

   这项研究中关于植物气孔的一些深入认识将会对天气预测，环境变化，农业，水文地理等产生巨大的影响。该研究结果发布在2010年7月12日Proceedings of the National Academy of Sciences杂志的在线版本上。

    气孔能够调节光合作用所需的二氧化碳流入，以及蒸腾作用中的水蒸气外流。蒸腾作用使我们的大气环境保持清爽和湿润，调节环境，同时增加降雨。气孔影响植物从大气中吸收二氧化碳的比率，从而影响植物的生产率，以及大气中二氧化碳的浓度。因此，理解气孔对于研究气候变化来说是很重要的。

    目前科学家使用的用于气孔反应描述的环境变化模型是基于统计分析的。这种方法不是基于对气孔调节机制的理解，因此不能很好的推断环境因素。科学家对植物气孔的研究已经有300多年了，但是令人惊奇的是，关于气孔的调控机制还没有很好的理解。在这项研究中，科研人员首次考察了能量以及叶子外表面水蒸气的交换机制，结果发现这与叶子内部的过程相关，色素从辐射中吸收的能量以及叶子内部的水分含量影响了气孔调控水分的程度。

    研究人员以向日葵叶子作为观察对象，并使用强光照射（含有或滤过近红外光）。Berry观察到，当近红外光没有被过滤时，气孔会打开，间接刺激光合作用。在相同能量输入的情况下，不同颜色的光照，气孔打开程度相似。此外，更多的证据表明热是驱动因素。在相同的条件下，科学家使用其他5种植物进行了重复试验。同时，他们还开发了一个基于能量平衡的叶子系统模型。模型的试验结果和实验室结果相似的。

    根据试验和模型结果，研究人员推测，由植物保卫细胞形成的气孔具有精确的敏感性和信息处理系统，它们利用光和环境中的其他信号调整气孔。这项研究的突破点则是首次证实了气孔水分流失率的调控与叶子的内部物理过程有关。(生物谷Bioon.net)