Jak działają aparaty szparkowe w fotosyntezie?

Często niedoceniana jest rola aparatów szparkowych w fotosyntezie. Ale te maleńkie pory kontrolują wejście dwutlenku węgla i uchodzenie tlenu i pary wodnej. Ostatecznie aparaty szparkowe działają w celu kontrolowania tempa fotosyntezy.

Rośliny wykorzystują fotosyntezę do produkcji glukozy. Wykorzystując energię słoneczną do łączenia wody i dwutlenku węgla, rośliny wytwarzają glukozę (rodzaj cukru) i uwalniają tlen, produkt odpadowy procesu fotosyntezy. Ta reakcja chemiczna zachodzi w chloroplastach zawartych w wewnętrznych warstwach liści roślin. Niektóre rośliny mają bardzo małe liście, a fotosynteza zachodzi w korze lub łodygach.

Surowce fotosyntezy składają się z sześciu cząsteczek wody (6H₂0) i sześć dwutlenku węgla (6CO₂) molekuły. W większości roślin korzenie pobierają wodę z gleby. Woda przemieszcza się w górę przez ksylem, wyspecjalizowaną warstwę komórek. W niektórych roślinach woda jest pobierana przez liście bezpośrednio z powietrza. Dwutlenek węgla, gaz atmosferyczny, dostaje się do liścia przez szparki, maleńkie pory w liściach (stomia to pojedynczy por). Kiedy woda wchodzi bezpośrednio z atmosfery, dostaje się również do liścia przez aparaty szparkowe. Surowce te wędrują do chloroplastów w gąbczastych i palisadowych warstwach liścia. Chemikalia reagują, wykorzystując energię słoneczną pochłoniętą przez chlorofil w chloroplastach.

W wyniku reakcji chemicznej fotosyntezy powstaje jedna cząsteczka cukru (glukoza: C₆H₁₂O₆) i 6 par tlenu (6O₂). Rośliny przechowują glukozę i uwalniają tlen jako produkt odpadowy, przy czym większość tlenu opuszcza roślinę przez aparaty szparkowe.

Każda stomia (maleńki por lub otwór) jest otoczona dwoma komórkami ochronnymi, które rozszerzają się i kurczą, zamykając i otwierając stomię. Dwie kontrole otwierania i zamykania aparatów szparkowych to bilans wodny zakładu i stężenie dwutlenku węgla. Kiedy roślina odwodni się i więdnie, zamknięcie aparatów szparkowych zatrzyma wodę. Gdy poziom wilgoci wzrasta, aparaty szparkowe ponownie się otwierają. Kiedy poziom dwutlenku węgla w liściu spada poniżej normy, o około 0,03 procent, aparaty szparkowe otwierają się, aby wpuścić więcej dwutlenku węgla.

Szparki kontrolują przepływ gazów do iz liści. W ciągu dnia, kiedy temperatura powietrza wzrasta, a poziom dwutlenku węgla jest normalny lub wyższy od normy, aparaty szparkowe otwierają się, umożliwiając wniknięcie dwutlenku węgla i zajście fotosyntezy. Tlen, trujący (dla roślin) produkt uboczny fotosyntezy, wydostaje się przez aparaty szparkowe. W nocy glukoza rekombinuje z tlenem, uwalniając energię, gdy cząsteczka glukozy rozpada się z powrotem na wodę i dwutlenek węgla. Nadmiar wody wypływa przez aparaty szparkowe w procesie zwanym transpiracją. Tak więc aparaty szparkowe nie uczestniczą bezpośrednio w fotosyntezie. Jednak aparaty szparkowe kontrolują dopływ dwutlenku węgla, krytycznego składnika fotosyntezy, i pozwalają na ujście nadmiaru tlenu. Szparki kontrolują również wypływ pary wodnej z liścia, ograniczając utratę wody podczas suszy i umożliwiając odpływ nadmiaru wody.