انتشار از منفذ 1

اهداف:

• آشنایی با نحوه انتشار گازها از منفذ
• آشنایی با سازوکار باز وبسته شدن روزنه

شرح درس:

انتشار دی اکسید کربن از روزنه به داخل برگ خیلی کاراتر از آن چیزی است که از سطح روزنه به تنهایی انتظار می رود. شکاف روزنه کاملاً باز حدود 5 تا 10 میکرومتر عرض و حدود 20 میکرومتر طول دارد. بنابراین مجموع سطح منافذ روزنه ای باز بیش از 0.5 تا 2 درصد سطح کل برگ نیست. چون برگ ها دارای پمپ های فعال نیستند، تمام دی اکسیدکربن وارد شده به برگ برای فتوسنتز باید از این منافذ بسیار ریز عبور کند. شاید تصور کنیم که انتشار از خلال چنین سطح محدودی خیلی کم است اما تخمین زده می شود که میزان دی اکسیدکربن جذبی توسط یک برگ فتوسنتزکننده ممکن است به 70 درصد میزان جذبی که از یک سطح جذب کننده که مساحت آن برابر کل سطح برگ است برسد. این کارایی انتشاری فوق العاده زیاد به ظاهر مربوط به روابط هندسی خاص انتشار گازی از خلال منافذ ریز است.

کارایی زیاد انتشار گاز از خلال روزنه را می توان با اندازه گیری آزمایش دی اکسید کربن انتشار یافته به داخل یک محفظه  حاوی ماده  جاذب دی اکسیدکربن مانند هیدروکسیدسدیم مورد بررسی قرار داد. این محفظه با غشای نازکی که دارای منافذ با اندازه معینی است پوشانده می شود. انتشار دی اکسید کربن از این غشا را می توان با اندازه گیری میزان کربنات موجود در محلول هیدروکسیدسدیم تخمین زد. میزان انتشار دی اکسیدکربن از، غشای منفذ دار به قطر منافذ بستگی دارد و نه به سطح آن ها. در حقیقت با کاهش اندازه  منافذ کارایی انتشار دی اکسیدکربن در واحد سطح چندین برابر افزایش می یابد.

سازوکار حرکات سلول های محافظ روزنه

روزنه ها چطور باز و بسته می شوند؟ برای پاسخ به این سوال باید نخست پرسید چه نیروهای مکانیکی در حرکات سلول های محافظ دخیل اند. نیروی محرک در باز شدن روزنه ها جذب اسمزی آب توسط سلول های محافظ و در نتیجه افزایش فشار هیدروستاتیکی آن هاست. نتیجه  افزایش فشار هیدرواستاتیکی تغییرشکل این سلول ها و افزایش اندازه  شکاف بین آن هاست. در مورد سلول های محافظ  لوبیای شکل دیواره های ضخیم به صورت مقعر در می آیند، در حالی که در سلول های محافظ دمبلی شکل دسته های دو سلول محافظ از هم جدا، ولی به صورت موازی با هم قرار می گیرند. با از دست دادن آب و در نتیجه کاهش هیدرواستاتیک در سلول های محافظ، دیواره  سلولی شل شده و روزنه ها بسته می شوند.

تغییر حالت سلول های محافظ لوبیایی شکل طی باز شدن روزنه ناشی از وضعیت خاص ساختمان دیواره  سلول محافظ است. در سلول های معمولی، دسته های میکروفیبریل های سلولزی دور تا دور سلول به صورت عمود بر محور سلول قرار می گیرند. میکروفیبریل ها در دیواره  سلول های محافظ به صورت شعاعی قرار دارند، به طوری که از ناحیه  مرکزی دیواره  شکمی به اطراف گسترده شده اند. میکروفیبزیل های دیگری به صورت طولی در دیواره  ضخیم شکمی قرار دارند که با میکروفیبریل های شعاعی متقاطع شده و انبساط در طول دیواره  شکمی را محدود می سازند.

وقتی سلول های محافظ آب جذب کنند، انبساط سلولی در جهتی صورت می گیرد که کمترین مقاومت را داشته باشند، نتیجه آنکه دیواره  نسبتاً نازک پشتی این سلول ها به طرف سلول های اپیدرمی مجاور آن ها انحنا پیدا خواهد کرد.انحنای دیواره  پشتی به طرف بیرون سبب قوس دار شدن سطح شکمی سلول های محافظ و باز شدن دهانه می شود. سلول های محافظ دمبلی شکل در گراس ها نیز به جذب اسمزی آب متکی اند، اما نحوه  عمل آن ها کمی متفاوت است. در این مورد انتهای کروی سلول های محافظ با متورم شدن همدیگر را به عقب رانده و بدین صورت قسمت دسته  سلول ها که در مرکز واقع شده اند به صورت موازی از هم جدا می شوند و شکاف بین آن ها عریض تر می گردد.

انتشار از منفذ

مرکز یادگیری سایت تبیان

تهیه: فاضل صحرا نشین سامانی