عوامل مؤثر بر باز و بسته شدن روزنه‌ها

روزنه چیست؟

روزنه برگ منافذ میکروسکوپی و ظریفی در اپیدرم برگ هستند که وظیفه تبادل گازهای اکسیژن، دی اکسید کربن و بخار آب را بین برگ و محیط خارجی آن بر عهده دارند. روزنه برگ در همه بخش‌های  گیاه به جز ریشه یافت می‌شود، ولی اغلب آنها در اپیدرم برگ و ساقه‌های جوان قرار دارند. محل قرارگیری روزنه‌ها در زیر برگ است، به دلیل آنکه گرما و جریان هوا با آن ها تماس نداشته باشد.

ساختار روزنه برگی

روزنه برگ به چهار قسمت اصلی منفذ روزنه برگ، سلولهای اپیدرمی، سلولهای فرعی و سلولهای نگهبان تقسیم بندی می شوند:

منفذ روزنه: منفاذ روزنه‌ها محل‌های ورود و خروج گازها محسوب می‌شوند. به بیان دیگر منفذ روزنه محل تبادلات گازها در گیاه محسوب می‌شود و وجود آن برای گیاه حیاتی است.

سلول‌های نگهبان: این سلول‌ها وظیفه باز و بسته کردن منفذ روزنه را بر عهده دارند. این سلول‌ها از سلول‌های اپیدرمی منشا گرفته‌اند، اما از آن‌ها کوچک‌تر هستند و برخلاف سایر سلول‌های اپیدرمی دارای کلروفیل هستند و می‌توانند فتوسنتز کنند. شکل این سلول‌ها در گیاهان تک لپه‌ای و دو لپه‌ای متفاوت است.

سلول‌های اپیدرمی: خارجی‌ترین قشر گیاه را سلول‌های اپیدرمی می‌گویند. این سلول‌ها متشکل از سلول‌هایی اختصاصی است که از بافت‌های پوستی به وجود آمده‌اند. سلول‌های اپیدرمی حامی مکانیکی گیاه هستند.

سلول‌های فرعی: سلول‌های فرعی که به سلول‌های حامی نیز معروفند و در واقع سلول‌‌هایی هستند که در مرز سلول‌های اپیدرمی و سلول‌های نگهبان قرار دارند. این سلول‌ها وظیفه حفاظت از سلول‌های اپیدرمی در برابر انبساط و انقباض سلول‌های نگهبان را بر عهده دارند.

انواع روزنه

روزنه های هوایی بر اثر تغییرات یک یا چند عامل محیطی و بیولوژیکی ممکن است باز یا بسته شوند که این عوامل عبارتند از:

• عوامل بیرونی (محیطی)
• عوامل درونی

عوامل بیرونی مؤثر بر باز و بسته شدن روزنه‌های هوایی

میزان رطوبت هوای اطراف برگ

بر اثر کاهش فشار بخار آب هوای اطراف برگ، قطر روزنه‌های کاهش می‌یابد. به عبارت دیگر هنگامی که هوای اطراف یک برگ کمی خشک‌تر شود روزنه‌های هوایی بسته می‌شوند؛ علت بسته شدن روزنه‌ها افزایش تبخیر آب از کناره سلولهای محافظی که مجاور منفذ روزنه‌ها قراردارند می‌باشد و  به کاهش مقدار آب بستگی ندارد.

درجه حرارت برگ

درجه حرارت برگ در باز و بسته شدن روزنه‌ها (به خصوص درجه حرارتهای نزدیک به صفر درجه سانتیگراد و نیز درجه حرارتهای بالاتر از 35-30 درجه سانتیگراد) تأثیر قابل توجهی دارد. در درجه حرارت نزدیک نقطه انجماد آب حتی اگر شرایط محیطی مناسب باشد روزنه باز نمی‌شود چون در این دما سرعت انتقال آب بین سلولهای محافظ و سایر سلولهای بشره کاهش می‌یابد. درجه حرارت هوا اگر از35-30 درجه سانتیگراد بیشتر شود، (بخصوص اگر گیاه در معرض نور شدید هم باشد) در این حالت روزنه‌ها اغلب بسته یا نیمه بسته خواهند شد. به دلیل اینکه این بسته شدن روزنه‌ها اغلب در نیمروز اتفاق می‌افتد به آن “بسته شدن نیمروز روزنه ها” می‌گویند، که شاید علت آن ناتوانی گیاه در جذب سریع آب و جبران کمبود آن در برگها باشد.

وجود یا عدم وجود نور

روزنه‌های بیشتر گونه‌ها در نور (روز) باز و در تاریکی (شب) بسته می شوند. مانند گیاهان C3 ,C4  نور خورشید باتحریک سلول‌های نگهبان درجذب  پتاسیم و آب، سبب باز شدن روزنه‌ها در صبح می‌شود. مشخص شده است که نور آبی در تحریک  باز شدن روزنه مستقل از غلظت دی اکسید کربن عمل می‌کند.

غلظت دی‌اکسیدکربن

ارتباط نزدیکی بین میزان کربن دی اکسید فضای بین یاخته ای میانبرگ و باز و بسته شدن روزنه‌های هوایی  وجود دارد، بطوریکه در مقدار کم دی اکسید کربن در این فضا، روزنه‌های هوایی باز و در مقدار زیاد آن، روزنه‌های هوایی بسته می‌شوند. احتمالا افزایش دی اکسید کربن سلولهای نگهبان روزنه، باعث افزایش pH داخل آن شده و اختلال بوجود آمده متعاقب آن در عملکرد آنزیم ها باعث بسته شدن روزنه های هوایی می شود.

عوامل درونی موثر بر باز و بسته شدن روزنه‌های هوایی

مقدار آب گیاه

منطقی به نظر می‌رسد که با افزایش تعرق و یا کاهش دریافت آب از طریق ریشه (طی تنش خشکی) از میزان آب گیاه کاسته  شود. دراین شرایط آب کمتری به یاخته‌های نگهبان روزنه رسیده و باعث پلاسمولیز آنها و بسته شدن روزنه‌های هوایی می‌شود. با کمبود آب، سلولهای محافظ روزنه آب کمتری خواهند داشت در نتیجه فشار تورژسانس آنها کاهش می‌یابد و اندازه قطر روزنه کمتر خواهد شد.

مقدار هورمون‌های گیاهی

هورمون‌های گیاهی، مواد آلی مختلفی هستند که در بخشی از گیاه ساخته می شوند. انواع هورمون‌ها در این خاصیت مشترکند که در غلظت‌های بسیار کم اثرات خود را بجا می‌گذارند. آبسیزیک اسید، یکی از هورمون‌های باز دارنده رشد گیاهی است که می‌تواند در مواقع تنش خشکی، باعث بسته شدن روزنه های هوایی شود.

سازگاری‌های برخی از گیاهان برای زندگی در محیط‌های خشک

کاهش تعداد روزنه‌های هوایی: هرچه تعداد روزنه هوایی گیاه کم باشد در تنش خشکی و یا گرمای شدید، بخار آب کمتری از دست داده می‌شود.

روزنه‌های هوایی فرورفته : در برخی از گیاهان روزنه‌های هوایی را در فرو رفتگی غارمانندی مشاهده می‌کنید که با مخفی کردن خود دراین محل‌ها، تلاش می کنند بخار آب کمتری از گیاه خارج شود.

پوشیده شدن برگ با کرک‌ها : کرک‌ها، یاخته‌های تمایز یافته روپوستی گیاهان هستند که در اندام‌های هوایی بصورت منفرد یا مجتمع دیده میشوند. کرک‌ها ممکن است تک یاخته ای  یا چند یاخته ای باشند. یکی از وظایف کرک‌ها ،کاهش تعرّق از سطح گیاه است. کرک‌های موجود در فرورفتگی غار مانند برگ با به دام انداختن رطوبت هوا، اتمسفر مرطوبی را در اطراف روزنه‌های هوایی ایجاد می‌کنند و مانع خروج بیش از حد آب از برگ ها می‌شوند. کرک‌ها همچنین باعث کاهش اثر مستقیم نور خورشید برسطح گیاهان می‌شوند.

کاهش تعداد و سطح برگ ها: در بعضی گیاهان، اصولا برگ‌ها حذف شده‌اند (مثلا در کاکتوس، برگ‌ها به خارهای تیزی تبدیل شده‌اند) و در بعضی گیاهان، برگ‌ها سوزنی می‌شوند (مثلا در کاج) تا از میزان سطح برگ گیاه کاسته شود و همه اینها به منظور کاهش تعرق از سطح گیاه می باشد.

روزنه آبی چیست؟

این روزنه مجرایی برای خروج آب است. وظیفه 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 آب از برگ دفع می‌شود. این روزنه‌ها در نوک یا حاشیه برگ‌ها قرار دارند و بر خلاف روزنه‌های هوایی همیشه باز و فاقد کلروفیل هستند. و در اغلب گیاهان یافت می‌شود. به دلیل عدم وجود سلول‌های نگهبان، این روزنه‌ها همیشه باز هستند. همچنین تعداد آن‌ها به نسبت تعداد روزنه‌های هوایی بسیار اندک است.